Claims (2)
На фиг.1 показаны эпюры напр жений; на фиг.2 - устройство, реализу ющее предлагаемый способ. В каждый полупериод измер ют амплитудное значение каждого из сравниваемых по фазе сигналов (фиг.1а). U-iCt) Vm sinat (1) и г %sin («t ) (2) В результате измерени получают сигналы V и УП, (фиг.1а). Полученные сигналы V и V,рав ные амплитудным значени м сравниваемых по фазе сигналов (1) и (2), уменьшают в m раз (фигЛа): Von Vnifj /m Затем сигналы (3) и (4) сравнива ют с мгновенными значени ми, соответственно , сигналов (1) и (2): 4), ; Von ( Vm,, (a ) В моменты t и tiji равенства сигналов формируют короткие импульсы (фиг.1б). Из выражений (5) и (б) мо менты времени t и t , соответстве но, равны: arcsin Я m t (arcsinl + V, ) (8) Дл отрицательных полупериодов аналогично получаем (фиг.1а) tj 1 (arcsinl + л- ) (9) t4 1 (arcsinl + fx+J7) (10) Интервал BpeMeHHAt между нечетными и четными импульсами используют в качестве временного сдвига сигналов (фиг.1в) 4t (afcsinl х)X arcsin- Интервал времени &t между четными и нечетными импульсами (фиг.1г) ut2 tj -t, 1 (arcsini +jr) - i (arcsinl Ч-х) (J -4x)/S (12) Интервал времени между нечетными импульсами используют в качестве полупериода сравниваемых по фазе сигналов (фиг.1в) 4-ti4(arcsinI J7 ) -aresin- л/ Я m и между четными импульсами (фиг.1г): m-.Vi,(arcsin 44,.j7).-ni . 4-)JflQИЯ Затем измер ют временные интервалы (11), (12) и(13), (14), равные временному сдвигу и полупериоду сравниваемых по фазе сигналов, а затем осуществл ют вычислительные преобразовани полученных значений с дополнительной посто нной величиной N и погрешностью дискретности дЦ . Устройство, реализующее способ измерени фазового сдвига электрических сигналов, содержит и.змерители 1 и 2 амплитуды, управл емые аттенюаторы 3 и 4, задатчик 5 коэффициента делени т, блоки б и 7 сравнени сигналов, формирователь 8 временных интервалов, задатчик 9 параметров N и 4 f , вычислительный преобразователь 10, отсчётно-регистрирующий блок 11. При- этом входы устройства соединены с входами измерителей 1 и 2 амплитуды и первыми входг1ми блоков 6 и 7 сравнени сигналов, вторые входы которых через управл емые аттенюаторы 3 и 4 подключены к выходам измерителей I и 2 амплитуды. Установочные входы управл емых ат тенюаторов 3 и 4 объединены и подклю чены к выходу задатчика 5 коэффициента делени . Выходы блоков 6 и 7 сравнени сигналов соединены с входами формирова тел 8 временных интервалов, выходы которого подключены к первому и второму входггм вычислительного преобразовател 10, третий и четвертый входы которого соединены с выходами задатчика 9 параметров. Выход вычислительного преобразовател 10 подключен к входу отсчетно-регистрирующего блока 11. Работа устройства заключаетс в следующем. Электрические сигналы (1) и (2), фазовый сдвиг Чх между которыми подлежит измерению, поступают на входы измерителей 1 и 2 амплитуды соответственно . Одновременно эти сигналы поступают и на первые входы блоков б и 7 сравнени сигналов. С помощью измерителей 1 и 2 амплитуды осуществл етс измерение амплитуды сигнала V, C mn- Результат измерени поступает на вход управл емого аттенюатора 3(4). Коэффициент делени управл емого аттенюатора 3(4} устанавливаетс равным kg m с помощью задатчика 5 коэффициента делени . В результате на второй вход блока 6(7) сравнени сигналов поступает сигнал, определ емый выражением (3) или (4). , В момент времени t() равенст ва М1 Новенных значений сравниваемых сигналов (1) и (3), (2) и (4), определ емым выражением (7) или (8), на выходе блока 6(7) сравнени сигналов формируетс короткий импульс, который поступает на вход формирова тел 8 временных интервалов. Послед ний осуществл ет формирование и из«мерение временных интервалов,пропор циональных периоду и временному сдви гу в соответствии с выражени ми (11 ( 13) .или (12), (14). В результате на первый и второй входы вьгчислитель ного преобразовател 10 поступают ходы чисел (или напр жени ), равные временному сдвигу at и полупериоду Т/2 сравниваемых по фазе сигналов. На третий и четвертый входы вычислительного преобразовател 10 поступает код числа N 180, и код числа дЧ , равный,, например, 0,01 (или эквивалентные им напр жени ) . Ко,цы эти чисел формируютс с помощью задатчика 9 параметров N и . С помощью вычислительного преобра зовател 10 осуществл етс вычисление результата измерени фазового сдвига согласно приведенных в таблице выражений. Значение измер емого фазового сдвига индицируетс в градусах с помощью отсчетно-регистрирующего блока 11. Повышение точности достигнуто за счет нечувствительности предлагаемого способа к нестабильности и -неравенству амплитуд сигналов, что обеспечиваетс адаптивным изменением опорного сигнала в зависимости от значени амплитуды входного сигнала. В результате моменты времени t,t.,. и т.д. не завис т ни от амплитуды входных сигналов, ни от уровн опорного сигнала. Моменты времени t,t.. завис т только от значений коэффициента делени т, который может быть установлен с высокой точностью и стабильностью . Следовательно, в предлагаемом способе исключена методическа погрешность измерени фазового сдвига сигналов, св занна с определением моментов перехода сигналов через нулевой или посто нный опорный уровень. Предлагаемый способ может быть реализован, в широком диапазоне частот . Он обеспечивает исключение амплитудно-фазовой погрешности измерени , что позвол ет расширить динамический диапазон входных сигналов. Соответствующим подбором коэффициента делени управл емых аттенюаторов возможно снижение и погрешности измерени , обусловленной .вли нием высших гармоник на результат измерени . Формула изобретени Способ измерени фазового сдвига электрических сигналов, заключающийс в том, что выдел ют временные интервалы ., пропорциональные периоду и временному сдвигу сравниваемых по фазе сигналов, измер ют их и вычисл ют значение фазового сдвига по формуле lOa iL,-i;±. , дЧ Т где х определ емый фазовый сдвиг; электрические величины; at временной интервал, пропорциональный временному сдвигу сравниваемых по фазе сигналов; Т - временной интервал, пропорциональный периоду сигнала, отличающийс тем,- что, с целью повышени точности измерени за счет исключени амплитуднофазовой погрешности, при формировании временных интервалоз, пропорциональных периоду и временному сдвигу сравниваекых по фазе сигналов, в каждый полупериод измер ют амплитуд ное значение сравниваемых по фазе сигналов, полученные сигналы уменьшают в тп раз, сравнивают с мгновемными значени ми сравниваемых по фазе сигналов, в моменты их равенства формируют короткие импульсы,интервал времени между нечетным (четным) и четным (нечетным) импульсами испольэуют в качестве временного сдвига сигналов, а интервал времени между нечетными ( четными) импульсами и.спользуют в качествеполупериода сравниваемых по фазе сигналов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Кузнецкий С.С., Чмых М.К. Цифровые методы измерени сдвига- фаз. ПТЭ , 5, 1970, 0.10. Figure 1 shows stress plots; Fig. 2 shows a device that implements the proposed method. In each half period, the amplitude value of each of the signals compared in phase (FIG. 1a) is measured. U-iCt) Vm sinat (1) and g% sin (t) (2) As a result of the measurement, signals V and UE are obtained (Fig. 1a). The obtained signals V and V, equal to the amplitude values of the compared signals in phase (1) and (2), are reduced by a factor of m (VFL): Von Vnifj / m Then the signals (3) and (4) are compared with the instantaneous values , respectively, signals (1) and (2): 4),; Von (Vm ,, (a) At the moments t and tiji, the equalities of the signals form short pulses (Fig. 1b). From expressions (5) and (b), the times t and t, respectively, are equal: arcsin Я mt (arcsinl + V,) (8) For negative half-periods, we similarly obtain (Fig. 1a) tj 1 (arcsinl + l-) (9) t4 1 (arcsinl + fx + J7) (10) The interval BpeMeHHAt between odd and even pulses is used as time shift of signals (figv) 4t (afcsinl x) X arcsin- The time interval & t between even and odd pulses (figg) ut2 tj -t, 1 (arcsini + jr) - i (arcsinl × -x) (J -4x) / S (12) The time interval between odd pulses is used in the quality of the half-period compared in phase signals (figv) 4-ti4 (arcsinI J7) -aresin-l / I m and between even pulses (figg): m-.Vi, (arcsin 44, .j7) .- ni 4-) JflQI Then time intervals (11), (12) and (13), (14) are measured, equal to the time shift and half-period of phase-compared signals, and then perform computational transformations of the obtained values with an additional constant value N and the discretization error of the DC. A device that implements a method for measuring the phase shift of electrical signals contains amplifiers 1 and 2, controllable attenuators 3 and 4, unit 5 of dividing factor t, blocks b and 7 of signal comparison, driver of 8 time intervals, unit 9 of N and 4 parameters f, a computational converter 10, a counting and recording unit 11. In this case, the device inputs are connected to the inputs of amplitude meters 1 and 2 and the first inputs of blocks 6 and 7 of the signal comparison, the second inputs of which are connected via control attenuators 3 and 4 to The outputs of the meters I and 2 amplitudes. The installation inputs of the controlled attenuators 3 and 4 are combined and connected to the output of the setting unit 5 of the division factor. The outputs of blocks 6 and 7 of the comparison of signals are connected to the inputs of the shape of the body of 8 time intervals, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the computational converter 10, the third and fourth inputs of which are connected to the outputs of the setpoint 9 parameters. The output of the computational converter 10 is connected to the input of the counting and recording unit 11. The operation of the device is as follows. Electrical signals (1) and (2), the phase shift CH between which is to be measured, arrive at the inputs of the meters 1 and 2 amplitudes, respectively. At the same time, these signals arrive at the first inputs of blocks b and 7 of the signal comparison. Using amplitude meters 1 and 2, the amplitude of the signal V, C mn- is measured. The measurement result is fed to the input of the controlled attenuator 3 (4). The division factor of the controlled attenuator 3 (4} is set equal to kg m using the division factor setting unit 5. As a result, the second input of block 6 (7) of the signal comparison receives the signal defined by the expression (3) or (4). At the moment of time t () equals M1 of the New values of the compared signals (1) and (3), (2) and (4), defined by the expression (7) or (8), a short pulse is generated at the output of the 6 (7) signal comparison block, which arrives at the input of the formation of a body of 8 time intervals. The latter performs the formation and from intervals, proportional to the period and the time shift in accordance with the expressions (11 (13). or (12), (14). As a result, the first and second inputs of the numerical converter 10 receive number (or voltage) moves, equal to the time shift at and half-period T / 2 of the signals compared in phase.The third and fourth inputs of the computational converter 10 receive a code of the number N 180, and a code of the number dH equal to, for example, 0.01 (or their equivalent voltages). The numbers of these numbers are formed with the help of the unit 9 parameters N and. Using the computational converter 10, the result of measuring the phase shift is calculated according to the expressions given in the table. The value of the measured phase shift is indicated in degrees using the counting and recording unit 11. The accuracy increase is achieved due to the insensitivity of the proposed method to instability and inequality of signal amplitudes, which is provided by adaptive change of the reference signal depending on the amplitude value of the input signal. As a result, time points t, t.,. etc. does not depend on the amplitude of the input signals, nor on the level of the reference signal. The times t, t .. depend only on the values of the division factor t, which can be set with high accuracy and stability. Therefore, in the proposed method, the methodical error of measuring the phase shift of the signals associated with the determination of the moments of signal transition through a zero or constant reference level is excluded. The proposed method can be implemented in a wide range of frequencies. It provides the exception of the amplitude-phase measurement error, which allows to expand the dynamic range of the input signals. By appropriate selection of the division factor of the controlled attenuators it is possible to reduce measurement errors due to the effect of higher harmonics on the measurement result. The method of measuring the phase shift of electrical signals, which consists in separating time intervals proportional to the period and temporal shift of the compared signals in phase, measures them and calculates the value of the phase shift using the formula lOa iL, -i; ±. dH T where x is the definable phase shift; electrical quantities; at a time interval proportional to the time shift of the phase-compared signals; T is a time interval proportional to the signal period, characterized in that, in order to improve measurement accuracy by eliminating amplitude-phase error, during the formation of time intervals proportional to the period and time shift of phase-comparable signals, the amplitude value of the compared the phase of the signals, the received signals are reduced by tn times, compared with the instantaneous values of the signals that are compared in phase; at the moments of their equality, short pulses are formed, the time interval The time between odd (even) and even (odd) pulses is used as a time shift of the signals, and the time interval between odd (even) pulses is used as the half-cycle of phase-matched signals. Sources of information taken into account during the examination 1. Kuznetsky SS, Chmykh M.K. Digital methods for measuring the phase shift. PTE, 5, 1970, 0.10.
2.Структурные методы повышени точности, чувствительности и быстродействи измерительных устройств. г.Умань, 1975, вып.П, с.91-92.2. Structural methods to improve the accuracy, sensitivity and speed of measuring devices. Uman, 1975, vyp.P, pp.91-92.