Спосіб вимірювання фазового зсуву

Реферат: UA 104350 U UA 104350 U Корисна модель належить до техніки вимірювання фазового зсуву між двома гармонічними сигналами з різними амплітудами і може бути використана для підвищення точності та спрощення конструкції перетворювачів фазового зсуву в цифровий код. Відомий спосіб вимірювання фазового зсуву, який полягає в тому, що вимірюють амплітудне 5 значення Um1 одного та другого сигналів Um2 , зменшують амплітудне значення першого сигналу Um1 в K разів і отримане значення напруги Um1 / K порівнюють з миттєвим значенням цього ж сигналу та в момент t1 рівності цих значень, який визначається виразом, t1  10 1 1 arcsin  K , де  - кутова частота, c 1 вимірюють значення другого сигналу u2 t1 і визначають значення фазового зсуву за формулою  x  arcsin 15 20 u t  1  arcsin 2 1 K Um2 [Кондратов В.Т. Алгоритмические методы измерения мгновенных значений фазового сдвига инфранизкочастотных сигналов. - К.: Институт кибернетики имени В.М. Глушкова АН УССР, 1984]. Однак при цьому способі непрямого вимірювання фазового зсуву виникає похибка, яка визначається похибками трьох вимірювань та одного порівняння, і такий спосіб є складним у реалізації. В основу корисної моделі поставлено задачу створення способу вимірювання фазового зсуву між гармонічними сигналами підвищеної точності та простішого в реалізації. Поставлена задача вирішується тим, що в способі вимірювання фазового зсуву між двома гармонічними сигналами u1t   Um1 sint  x  та u2 t   Um2 sin t , де  - кутова частота, c 1 , 25 який полягає в тому, що вимірюють амплітудне значення першого сигналу Um1 , згідно з корисною моделлю, вимірюють також миттєве значення цього ж сигналу u1t 0  в момент t 0 , коли миттєве значення другого сигналу u2 t 0  дорівнює нулю, і визначають фазовий зсув  x за формулою  x  arcsin 30 u1t 0  Um1 (1). Це дозволяє визначати фазовий зсув з вищою точністю за рахунок усунення впливу похибки третього вимірювання та похибки порівняння, а також спрощує реалізацію способу. На фіг. 1 зображено пристрій для вимірювання зсуву фаз між двома гармонічними сигналами, на фіг. 2 - часові діаграми роботи пристрою, а на фіг. 3 - два гармонічні сигнали. Спосіб вимірювання фазового зсуву здійснюється так: вимірюють амплітудне значення Um1 35 першого сигналу, в момент t 0 , коли миттєве значення другого сигналу дорівнює нулю, вимірюють миттєве значення першого сигналу u1t 0  , і за формулою  x  arcsin u1t 0  Um1 визначають фазовий зсув  x між двома гармонічними сигналами, які подані на фіг. 3. Приклад реалізації пропонованого способу вимірювання фазового зсуву пояснюється на фіг. 40 45 1. Пристрій складається з послідовно з'єднаних диференціатора 1, компаратора 2, одновібратора 3 і логічної схеми АБО 4, послідовно з'єднаних компаратора 5 та одновібратора 6, мікроконтролера 7, який містить аналого-цифровий перетворювач (АЦП) та пам'ять RAM, вихід одновібратора 6 під'єднано до другого входу логічної схеми АБО 4, вихід логічної схеми АБО 4 під'єднано до входу запуску АЦП мікроконтролера 7, вимірювальний вхід АЦП мікроконтролера 7 під'єднано до входу диференціатора 1. Часові діаграми роботи пристрою подано на фіг. 2. 1 UA 104350 U Пристрій працює наступним чином. На вхід диференціатора 1 та вимірювальний вхід АЦП мікроконтролера 7 подають вхідний сигнал uвх1t  , a вхідний сигнал uвх 2 t  подають на вхід компаратора 5. Сигнал uвх1t  диференціатором 1 зсувається за фазою на  2 і потім компаратором 2 перетворюється у прямокутний сигнал u2 t  (фіг. 2), фронти якого співпадають 5 з моментами, в які сигнал uвх1t  дорівнює його амплітудному значенню. Одновібратор 3 з цього прямокутного сигналу формує короткі імпульси u 3 t  (фіг. 2), які подаються на перший вхід логічної схеми АБО 4 і з її виходу u4 t  (фіг. 2) надходять на запуск АЦП мікроконтролера 7, на вимірювальному вході якого напруга uвх1t  в цей момент приймає амплітудне значення um1 , яке після перетворення АЦП записується в комірку пам'яті RAM мікроконтролера 7 (фіг. 2). На вхід 10 компаратора 5 подається другий сигнал uвх 2 t  який компаратором 5 перетворюється у прямокутний сигнал u5 t  (фіг. 2), фронти якого співпадають з моментами t 0 рівності нулю сигналу uвх 2 t 0   0 . Одновібратор 6 з прямокутного сигналу u5 t  формує коротенькі імпульси u6 t  (фіг. 2), які через другий вхід логічної схеми АБО 4 також надходять на запуск АЦП, на 15 вимірювальному вході якого в цей момент перетворюється миттєве значення u1t 0  , яке записується в другу комірку пам'яті мікроконтролера 7. На основі даних (фіг. 3), які записані в  x  arcsin u1t 0  Um1 комірках, мікроконтролер 7 за формулою підраховує фазовий зсув, який висвітлюється на дисплеї 8. Таким чином спосіб дає можливість підвищити точність за рахунок зменшення кількості допоміжних вимірювань та спростити його реалізацію. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб вимірювання фазового зсуву, який полягає в тому, що вимірюють амплітудне значення Um1 одного з сигналів, який відрізняється тим, що вимірюють миттєве значення цього ж 25 сигналу u1t0  в момент формулою x  arcsin t0  , коли миттєве значення другого сигналу дорівнює нулю, і за u1t 0  Um1 визначають фазовий зсув  x . 2 UA 104350 U 3 UA 104350 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4