способ определения соотношения фаз двух синусоидальных сигналов
Классы МПК: | G01R25/00 Устройства для измерения фазового угла между напряжениями или токами |
Патентообладатель(и): | Келехсаев Борис Георгиевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-12-21 публикация патента:
15.09.1994 |
Использование: изобретение может быть применено в измерительной технике, в частности при определении различения синфазности и противофазности двух гармонических сигналов одной частоты. Сущность изобретения: совершая простейшее действие над исследуемыми сигналами - деление их величин друг на друга - по значению знака сигнала-частного определяют различие в синфазности и противофазности при отсутствии различий между величинами сигнала-частного внутри рассматриваемого интервала времени, равного полупериоду сигнала-делителя. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СООТНОШЕНИЯ ФАЗ ДВУХ СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ, в соответствии с которым осуществляют взаимодействие исследуемых сигналов, а о соотношении фаз судят по качественной оценке результатов этого взаимодействия, отличающийся тем, что величины одного исследуемого сигнала делят на величины другого, регистрируют сигнал-частное, выбирают по крайней мере два значения сигнала-частного на временном интервале, расположенном в пределах половины любого периода сигнала-делителя и не превышающем по длительности этот полупериод, причем одно из значений сигнала-частного выбирают экстремальным, и различают синфазность и противофазность сигналов делимого и делителя по значению знака сигнала-частного при отсутствии различия между экстремальной величиной сигнала-частного и любой другой его величиной внутри исследуемого полупериода сигнала-делителя.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам определения соотношения фаз двух синусоидальных сигналов, а именно к способам идентификации синфазности и противофазности сигналов напряжения или тока одной частоты, и предназначено для преимущественного использования в прецизионных устройствах инфранизкочастотного диапазона, при этом амплитуды сигналов могут значительно различаться между собой и меняться в широких пределах. Известны различные способы определения синфазности и противофазности при измерении сдвига фаз разности фаз [1 - 3]. Эти способы характеризуются значительной сложностью из-за большого количества операций, заключающихся в формировании дополнительных импульсов в определенные моменты времени, сравнении временных интервалов, введении коэффициентов модуляции, корреляции и т.п. Кроме значительной сложности этих способов возникает погрешность идентификации синфазности и противофазности при малой амплитуде хотя бы одного из сигналов, особенно в инфранизкочастотной области измерений, причем эта погрешность становится значительной из-за того, что на инфранизких частотах существенно уменьшается скорость изменения сигналов и время срабатывания пороговых устройств становится неоднозначным, причем эта неоднозначность еще больше возрастает при малых значениях амплитуд (или амплитуды хотя бы одного из сигналов). Известны более простые осциллографические способы определения синфазности и противофазности при измерении разности фаз [4 и 5]. Все эти способы основаны на использовании отклоняющих пластин осциллографа, когда по определенному положению лучевой метки на экране осциллографа судят о синфазности и противофазности исследуемых сигналов. В способе [4] исследуемые сигналы подают каждый на свою пару отклоняющих пластин. Идентификация синфазности и противофазности по фигурам Лиссажу из-за конечной разрешающей способности осциллографа, определяемой шириной луча затруднено, к тому же при малом значении амплитуды, хотя бы одного из сигналов, регистрация исследуемых напряжений осуществляется на нелинейном участке отклоняющего напряжения. Кроме того, погрешность регистрации исследуемых сигналов с помощью осциллографа возрастает в инфранизкочастотном диапазоне из-за трудностей количественных оценок измерений. Наиболее близким техническим решением к заявленному является способ [5] . В соответствии с этим способом исследуемые сигналы подают на отклоняющие пластины ЭЛТ, из одного из сигналов формируют пикообразные импульсы и также подают их на отклоняющие пластины ЭЛТ. На экране осциллографа образуется амплитудная отметка, по положению которой на оси ординат можно судить о параметрах сигналов. Этому способу свойственны те же недостатки, что и способу [4], т.е. на инфранизких частотах и малых амплитудах сигналов погрешность определения параметров сигналов значительно возрастает. Кроме того, этот способ не позволяет идентифицировать синфазность и противофазность сигналов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Указанная цель в способе определения соотношения фаз двух синусоидальных сигналов, в соответствии с которым осуществляют взаимодействие исследуемых сигналов, а о соотношении фаз судят по качественной оценке результатов этого взаимодействия, достигается тем, что величины одного исследуемого сигнала делят на величины другого, регистрируют сигнал-частное, выбирают по крайней мере два значения сигнала-частного на временном интервале, расположенном в пределах половины любого периода сигнала-делителя и не превышающем по длительности этот полупериод, причем одно из значений сигнала-частного выбирают экстремальным, и различают синфазность и противофазность сигналов делимого и делителя по значению знака сигнала-частного при отсутствии различия между экстремальной величиной сигнала-частного и любой другой его величиной внутри исследуемого полупериода сигнала-делителя. При делении двух синусоидальных сигналов одной частоты сигнал-частное представляет собой функцию времениf(t) = [ A sin(




F1 и F2 - начальные фазы двух исследуемых сигналов;
A и B - амплитуды исследуемых колебаний. Функция f(t) периодическая прерывная функция и по виду напоминает функции тангенсов или котангенсов. В случае F1 > F2, F2 = 0 выражение (1) можно записать следующим образом для K > 0, 0






f(t) = K[cos Fo + sin Fo ctg (2



Fо - разность фаз между исследуемыми колебаниями. А в случае F2 > F1, F1 = 0 можно записать для К > 0, -







f(t) = K {1/cos Fo + sin Fo ctg (2

При условии Fo = 0о (условие синфазности), имеем значения sin Fo = 0; cos Fo = 1. Подставляя эти значения в выражения (2) и (3), получаем соответственно
f(t) = [K + K(0/tg

f(t) = K/[1+0 ctg (2

При условии Fo =

f(t) = [-K+K(0/tg

f(t) = K/[-1+0 ctg 2

Следовательно, в случае синфазности получаем функцию f(t) в виде прямой линии, численно равной значению плюс К, т.е. f(t) = +K. В случае противофазности получаем функцию f(t) в виде прямой линии, численно равной значению минус К, т.е. f(t)= -К
При малых отклонениях от идеальной синфазности и противофазности к полученным значениям






Класс G01R25/00 Устройства для измерения фазового угла между напряжениями или токами