[go: up one dir, main page]

RU2000580C1 - Method for determining phase correlation of two sine-wave signals - Google Patents

Method for determining phase correlation of two sine-wave signals

Info

Publication number
RU2000580C1
RU2000580C1 SU5044766A RU2000580C1 RU 2000580 C1 RU2000580 C1 RU 2000580C1 SU 5044766 A SU5044766 A SU 5044766A RU 2000580 C1 RU2000580 C1 RU 2000580C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
phase
signals
values
studied
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Георгиевич Келехсаев
Original Assignee
Келехсаев Б. Г,
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Келехсаев Б. Г, filed Critical Келехсаев Б. Г,
Priority to SU5044766 priority Critical patent/RU2000580C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2000580C1 publication Critical patent/RU2000580C1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Phase Differences (AREA)

Abstract

Использование: измерительна  техника , определение синфазности и противо- фазности двух гармонических колебаний ./ одной частоты. Сущность изобретени : совершив простейшее действие над исследуемыми сигналами - деление их величин друг на друга, определ ют синфазность и проти- вофазность, когда модуль экстремального значени  сигнала-частного на полупериоде сигнала-делител  не отличаетс  от модул  любого другого значени  сигнала-частного внутри рассматриваемого полупериодз на величину больше ошибки метода сравнени . 3 ил.Usage: measuring technique, determination of the phase and phase imbalance of two harmonic vibrations ./ of one frequency. Summary of the invention: having performed the simplest action on the signals under study — dividing their values by each other, they determine the phase and antiphase conditions when the modulus of the extreme value of the signal-partial at the half-period of the divider signal does not differ from the module of any other value of the signal-private within the considered half-period an amount greater than the error of the comparison method. 3 ill.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к способам определени  соотношений фаз, в частности к способам определени  синфазности и про- тивофаэности двух синусоидальных сигналов напр жени  или тока одной частоты, и предназначено дл  преимущественного использовани  в прецизионных устройствах инфранизкочастотного диапазона, когда амплитуды сигналов могут значительно различатьс  между собой и измен тьс  в широких пределах.The invention relates to measuring technique, and in particular to methods for determining phase ratios, in particular to methods for determining the in-phase and antiphase characteristics of two sinusoidal voltage signals or currents of the same frequency, and is intended for predominant use in precision devices of the low-frequency range, when the signal amplitudes can significantly vary among themselves and vary widely.

Известны различные способы определени  соотношений фаз двух синусоидальных сигналов при измерении их разности фаз. Эти способы характеризуютс  значительной сложностью из-за большого количе- ства операций, заключающихс  в формировании дополнительных импульсов в определенные моменты времени, сравнении временных интервалов, введении коэффициентов модул ции, коррел ции и т. п. Кроме значительной сложности этих способов возникает погрешность определени Various methods are known for determining the phase ratios of two sinusoidal signals when measuring their phase difference. These methods are characterized by considerable complexity due to the large number of operations consisting in the formation of additional pulses at certain points in time, comparing time intervals, introducing modulation coefficients, correlation, etc. In addition to the considerable complexity of these methods, an error of determination

синфазности и противофазности при малой амплитуде хот  бы одного из сигналов, особенно в инфранизкочастотной области измерений , причем эта погрешность становитс  значительной из-за того, что на инфранизких частотах существенно уменьшаетс  скорость изменени  сигналов и врем  срабатывани  пороговых устройств становитс  неоднозначным, причем эта неоднозначность еще больше возрастает при малых значени х амплитуд (или амплитуды хот  бы одного из сигналов).in-phase and out-of-phase with a small amplitude of at least one of the signals, especially in the infra-low-frequency range of measurements, this error becomes significant due to the fact that at the low-frequency frequencies the signal change rate is significantly reduced and the response time of threshold devices becomes ambiguous, and this ambiguity is even more increases at small amplitudes (or the amplitudes of at least one of the signals).

Известны более простые осциллографи- ческие способы определени  соотношений фаз двух синусоидальных сигналов. Эти способы основаны на использовании отклон ющих пластин осциллографа, когда по определенному положению лучевой метки на экране осциллографа суд т о знаке разности фаз исследуемых сигналов.Simpler oscillographic methods are known for determining the phase ratios of two sinusoidal signals. These methods are based on the use of deflecting plates of the oscilloscope, when the sign of the phase difference of the signals under investigation is judged by the determined position of the beam mark on the oscilloscope screen.

В способе исследуемые сигналы подают каждый на свою пару отклон ющих пластин. Определение синфазности и противофазности по фигурам Лиссажу из-за конечной раздэIn the method, the test signals are supplied each to its own pair of deflecting plates. Determination of in-phase and out-of-phase by Lissajous figures due to finite section

сwith

ю о о оu o o o o

;СЯ 00 О; SE 00 O

ОABOUT

решающей способности осциллографа, определ емой ширимой луча, затруднено, к тому же при малом значении амплитуды хот  бы одного из сигналов регистраци  исследуемыхнапр женийбудет осуществл тьс  на нелинейном участке отклон ющего напр жени . Кроме того, погрешность регистрации исследуемых сигналов с помощью осциллографа возрастает в йнфранизкочастотном диапазоне из-за трудностей количественных оценок измерений.the decisive ability of the oscilloscope, determined by the beam width, is difficult, moreover, with a small value of the amplitude of at least one of the signals for recording the studied voltages, it will be carried out in a nonlinear section of the deflecting voltage. In addition, the error in the registration of the studied signals with an oscilloscope increases in the low-frequency range due to the difficulties of quantitative measurements.

Наиболее близким техническим решением к за вленному  вл етс  способ, в соответствии с которым исследуемые сигналы подают на отклон ющие пластины ЭЛТ, из одного из сигналов формируют пикообраз- ные импульсы и также подают их на отклон ющие пластины ЭЛТ. На экране осциллографа образуетс  амплитудна  отметка , по положению которой на оси ординат можно судить о параметрах сигналов.The closest technical solution to the claimed one is the method in which the signals under investigation are supplied to the CRT deflecting plates, peak-like pulses are formed from one of the signals and also fed to the CRT deflecting plates. An amplitude mark is formed on the oscilloscope screen, by the position of which the signal parameters can be judged on the ordinate axis.

Этому способу свойственны те же недостатки , что и известным то есть на инфра- низких частотах и при малых амплитудах сигналов погрешность определени  параметров сигналов сильно возрастает. Кроме того, этот способ не позвол ет определить синфаэность и противофазность сигналов,This method has the same drawbacks that are known, that is, at infra-low frequencies and at small signal amplitudes, the error in determining the parameters of the signals increases significantly. In addition, this method does not allow to determine the synphaenic and antiphase signals,

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей.The aim of the invention is to enhance the functionality.

Цель в способе определени  соотношени  фаз двух синусоидальных сигналов, в соответствии с которым осуществл ют взаимодействие исследуемых сигналов, а о соотношении фаз суд т по качественной оценке результатов этого взаимодействи , достигаетс  тем, что величины одного исследуемого сигнала дел т на величины другого , регистрируют сигнал-частное, выбирают по крайней мере два значени  сигнала-частного на временном интервале, расположенном в пределах половины любого периода сигнала-делител  и не превышающем по длительности этот полупериод, причем одно из значений сигнала-частного выбирают экстремальным, и определ ют синфазность и противофазность сигналов делимого и делител  по отсутствию различий между экстремальной величиной сигнала-частного и любой другой его величиной внутри исследуемого полупериода сигнала- делител .The goal in the method of determining the phase ratio of two sinusoidal signals, according to which the studied signals interact, and the phase ratio is judged by a qualitative assessment of the results of this interaction, is achieved by the fact that the values of one signal under study are divided by the values of the other, the signal quotient, select at least two values of the signal-quotient on a time interval located within half of any period of the divider signal and not exceeding the duration of this half a period, one of the signal-private values being chosen extreme, and the phase and antiphase of the dividend and divider signals are determined by the absence of differences between the extreme value of the signal-private and any other value inside the studied half-period of the signal-divider.

При делении двух синусоидальных сигналов одной частоты сигнал-частное представл ет собой функцию времениWhen dividing two sinusoidal signals of the same frequency, the signal-to-frequency is a function of time

f (t) Asln(ewt + Fi )/f (t) Asln (ewt + Fi) /

/ В sin (ait + F2 ) ,/ In sin (ait + F2),

(1)(1)

где В sin (аи + F2 ) ; Fi и F2 - фазы двух исследуемых сигналов;where B sin (ai + F2); Fi and F2 are the phases of the two studied signals;

А и В - амплитуды исследуемых колебаний .A and B are the amplitudes of the studied vibrations.

Функци  f(t) будет периодической прерывной функцией, и по виду напоминает функции тангенсов или котангенсов,The function f (t) will be a periodic discontinuous function, and in appearance resembles the functions of tangents or cotangents,

В случае , выражение (1) можно записать следующим образом дл  К 0.0 Fo  /2 и К 0,  /2 Fo лIn the case, expression (1) can be written as follows for K 0.0 Fo / 2 and K 0, / 2 Fo l

15fifteen

f (t ) К cos Fo + sln Ft стд(2 г/Т) ,f (t) K cos Fo + sln Ft std (2 g / T),

(2)(2)

где Т- 2  /ш FO - разность фаз между исследуемыми колебани ми.where T - 2 / W FO is the phase difference between the studied vibrations.

А в случае , можно вписать дл К 0,- /2 F0 0иAnd in the case, you can enter for K 0, - / 2 F0 0 and

, -   FO - /2, - FO - / 2

2525

f(t)K 1/ cosFo+slnFo ctg(2  т/Т)f (t) K 1 / cosFo + slnFo ctg (2 t / T)

(3)(3)

Положив (условие синфазности), будем иметь значени  sin cos F0°1. Подставл   эти значени  в выражени  (2) и (3), получим соответственно:Having set (the condition of in phase), we will have the values sin cos F0 ° 1. Substituted these values in expressions (2) and (3), we obtain, respectively:

f(t)K+K(0/tg wt)hK(4)f (t) K + K (0 / tg wt) hK (4)

f(t)K/ HOctg( 2 т/Т))К(5)f (t) K / HOctg (2 t / T)) K (5)

Положив F0 ± 180 (условие противо- фазности), будем иметь значени  slnF0 0; 4Q cosF0 -1 Подставл   их в выражени  (2) и (3), получим соответственно.Setting F0 ± 180 (antiphase condition), we have the values slnF0 0; 4Q cosF0 -1 Substituting them in expressions (2) and (3), we obtain respectively.

ФН-К+ K(0/tg wt)-KFN-K + K (0 / tg wt) -K

(6)(6)

4545

f(t) 0 ctg 2  г/Т -К (7)f (t) 0 ctg 2 g / T -K (7)

Следовательно, в случае синфазности и противофазности получим функцию f(t) в виде пр мой линии, численно равной значению ± К, то есть f(t) ± К При малых отклонени х от идеальной синфазности и противофазности к полученным значени м ± К будет добавл тьс  значение, образованное из вторых слагаемых, заключенных вTherefore, in the case of in-phase and out-of-phase, we obtain the function f (t) in the form of a straight line numerically equal to the value ± K, i.e. f (t) ± K. For small deviations from ideal in-phase and out-of-phase, the resulting ± K will add the value formed from the second terms enclosed in

квадратные скобки выражений (4)-(7), в которых вместо нул  подставл ютс  значени  sin Fo. Так как значени  tg ш t и ctg со t рассматриваютс  на интервале полупериода сигнала-делител , то есть 0 , то значени  слагаемых которые прибавл ютс square brackets of expressions (4) to (7), in which sinFo values are substituted for zero. Since the values of tg w t and ctg with t are considered over the interval of the half-period of the divider signal, that is, 0, the values of the terms that are added

или вычитаютс  из значений ± К выражений (4)-(7), будут максимальны по абсолютной величине в начале и в конце рассматриваемого полупериода.or subtracted from the values ± K of expressions (4) - (7), they will be maximum in absolute value at the beginning and at the end of the half-period under consideration.

Таким образом, при малых отклонени х от синфазности и противофазности двух синусоидальных сигналов значени  функции f(t) сигнала - частного в начале или конце каждого рассматриваемого полупериода будут Уклон тьс  от значени  ± К. А экстремальное значение сигнала-частного (максимальное или минимальное) в сравнении с любым другим на данном интервале внутри рассматриваемого полупериода будет указывать на синфазность и противо- фазность при отсутствии различий между собой с учетом ошибки выбранного метода сравнени .Thus, for small deviations from the in-phase and antiphase of the two sinusoidal signals, the values of the signal f (t) function - private at the beginning or end of each half-period under consideration will deviate from ± K. And the extreme value of the signal is private-private (maximum or minimum) in Comparison with any other in a given interval within the half-period under consideration will indicate in-phase and antiphase in the absence of differences among themselves, taking into account the error of the selected comparison method.

Количественна  оценка возможностей предлагаемого способа была проведена путем осциллографировани  исследуемых сигналов и с помощью компьютера. В пер- вом варианте устройство дл  реализации способа (фиг. 1) содержит блок 1 делени  и осциллограф 2, вход которого подключен к выходу блока 1 делени , а на два входа последнего подают синусоидальные сигналы Ux(t) и Uy(t). В качестве блока делени  был использован цифровой вольтметр В7-23. работающий в режиме делени , и выбран осциллограф типа CI-83. Сигналы Ux(t) и Uy(t) имели частоты ,2 Гц и амплитуду соответственно Ux-200 мВ и мВ. Сдвиг фаз между сигналами задавалс  с помощью фэзосдвигающей RC-цепи, а сами сигналы формировались из синусоидального сигнала с выхода генератора типа ГЗ- 110, выходна  амплитуда сигнала U-2 103 м В делилась в 10 и в 100 раз соответственно .A quantitative assessment of the capabilities of the proposed method was carried out by oscillography of the studied signals and using a computer. In the first embodiment, the device for implementing the method (Fig. 1) comprises a division unit 1 and an oscilloscope 2, the input of which is connected to the output of the division unit 1, and the sinusoidal signals Ux (t) and Uy (t) are supplied to the two inputs of the latter. A digital voltmeter B7-23 was used as a division unit. operating in the division mode, and the oscilloscope type CI-83 is selected. The signals Ux (t) and Uy (t) had frequencies of 2 Hz and an amplitude of Ux-200 mV and mV, respectively. The phase shift between the signals was set using a phase-shifting RC circuit, and the signals themselves were formed from a sinusoidal signal from the output of the GZ-110 type generator, the output amplitude of the U-2 signal 103 mV was divided by 10 and 100 times, respectively.

По второму варианту способ был проверен на компьютере 18М РС-АТ. Синусоидальные сигналы с частотой f-0,2 Гц, и менее при частоте дискретизации 200 Гц и амплитудами с условными единицами хЮ3 и В-2- 104 моделировались с помощью компьютера со значени ми разности фаз. которые задавал оператор. В соответствии с программой компьютер делил сигналы, и на экране диспле  оператор наблюдал характер изменени  функции на каждом из полупериодов сигнала-делител .In the second embodiment, the method was tested on an 18M PC-AT computer. Sinusoidal signals with a frequency of f-0.2 Hz or less at a sampling frequency of 200 Hz and amplitudes with arbitrary units xU3 and B-2-104 were modeled using a computer with phase difference values. which the operator asked. In accordance with the program, the computer divided the signals, and on the display screen, the operator observed the nature of the change in function at each of the half-periods of the divider signal.

Примеры полученных графиков функций f(t) дл  случа  ,1° и ,9 при частоте колебаний 0,2 Гц, представлены на фиг. 2, 3. Проведенные исследовани  пока- 5 зали. что дл  различных сочетаний параметров исследуемых колебаний по амплитуде и частоте синфазность и противофазность четко определ лись и при малых значени х амплитуд, и при малых значени х частот 0 вплоть до отклонений от синфазности и противофазности менее 0,01°. а значени  частот составл ли сотые доли герца.Examples of obtained graphs of the functions f (t) for the case of 1 ° and 9 at an oscillation frequency of 0.2 Hz are presented in FIG. 2, 3. The studies performed show 5 indicators. that for various combinations of the parameters of the studied oscillations in amplitude and frequency, in-phase and antiphase were clearly determined both for small values of amplitudes and for small values of frequencies 0 up to deviations from in-phase and antiphase less than 0.01 °. and the frequency values were hundredths of a hertz.

Один из современных цифровых фазометров , например типа Ф2-34, позвол ет определ ть разности фаз, но гарантирует возможность определени  до значений ,2° на частотах не ниже 1 Гц, что гораздо хуже по точности, чем предлагаемый способ .One of the modern digital phase meters, for example, type Ф2-34, allows determining phase differences, but guarantees the possibility of determining up to values of 2 ° at frequencies not lower than 1 Hz, which is much worse in accuracy than the proposed method.

0 Эффективность определени  синфазности и противофазности в области инфраниз- кочастотных колебаний и при малой величине хот  бы одного из сигналов достигаетс  за счет того, что в способе не исполь5 зуетс , как в других известных способах, р д операций,  вл ющихс  источником погрешностей , таких как измерение моментов времени пересечени  сигналами уровн  опорного напр жени , сравнение длитель0 ностей сформированных импульсов и другие .0 The effectiveness of determining the in-phase and out-of-phase in the field of infra-low-frequency oscillations and with a small value of at least one of the signals is achieved due to the fact that the method does not use, as in other known methods, a number of operations that are a source of errors, such as measurement of time points of the signal crossing the reference voltage level, comparing the durations of the generated pulses and others.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ определени  соотношени  фаз двух синусоидальных сигналов, в соответст5 вии с которым осуществл ют взаимодействие исследуемых сигналов, а о соотношении фаз суд т по качественной оценке результатов этого взаимодействи , отличающийс  тем, что величины одного исследуемогоSUMMARY OF THE INVENTION A method for determining the phase ratio of two sinusoidal signals, in accordance with which the studied signals interact, and the phase ratio is judged by a qualitative assessment of the results of this interaction, characterized in that the values of one studied 0 сигнала дел т на величины другого, регистрируют сигнал-частное, выбирают по крайней мере два значени  сигнала-частного на временном интервале, расположенном в пределах половины любого периода сигна5 ла-делител  и не превышающем по длительности этот полупериод, причем одно из значений сигнала-частного выбирают экстремальным и определ ют синфазность и противофазность сигналов делимого и дели0 тел  по отсутствию различи  между экстремальной величиной сигнала-частного и любой другой его величиной внутри исследуемого полупериода сигнала-делител .0 of the signal are divided by the values of the other, the signal-private is recorded, at least two values of the signal-private are selected on a time interval located within half of any period of the signal5 la divider and not exceeding this half-period in duration, one of the signal values being of the particular is chosen extreme and the phase and antiphase of the signals of the dividend and the divisor are determined by the absence of a distinction between the extreme value of the signal-private and any other value inside the studied half-cycle Nala-divider. t-T/2t-t / 2 pЈ/e. ZpЈ / e. Z фуг.Зfug. 3
SU5044766 1992-05-28 1992-05-28 Method for determining phase correlation of two sine-wave signals RU2000580C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5044766 RU2000580C1 (en) 1992-05-28 1992-05-28 Method for determining phase correlation of two sine-wave signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5044766 RU2000580C1 (en) 1992-05-28 1992-05-28 Method for determining phase correlation of two sine-wave signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2000580C1 true RU2000580C1 (en) 1993-09-07

Family

ID=21605517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5044766 RU2000580C1 (en) 1992-05-28 1992-05-28 Method for determining phase correlation of two sine-wave signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2000580C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH06307875A (en) Signal detection method and phase modulation degree variation detection method
RU2000580C1 (en) Method for determining phase correlation of two sine-wave signals
RU2019846C1 (en) Method for measuring phase position of two sine- shaped signals
RU2035742C1 (en) Method for determining inphase or antiphase state of sine-wave signals
RU2154834C2 (en) Method of measurement of components of impedance and device for its implementation
RU1831687C (en) Method for measurement of phase shift of two sinusoidal signals
RU2039359C1 (en) Signal spectral analysis method
CA2061772C (en) Synchronous detector
RU2037831C1 (en) Method of measuring phase relations between two sinusoidal signals
RU2029964C1 (en) Method for determining phase relation between two sine-wave signals
RU1784099C (en) Method for determination of sign of phase difference of two sinusoidal signals
RU2035743C1 (en) Method for determining phase-quadrature sine-wave signals
RU2036477C1 (en) Device to determine whether sinusoidal signals or antiphasal
RU2010246C1 (en) Method of harmonic analysis of signals
RU2036478C1 (en) Device to determine quadrature phase shifts of sinusoidal signals
RU2127867C1 (en) Method of dynamic measurement of angular displacements
SU855526A1 (en) Pseudo-noise signal phase noise meter
RU2070735C1 (en) Meter measuring ratio of amplitude values of quasi-sinusoidal signals
SU492201A1 (en) Device for measuring voltage phases and amplitudes
RU2086992C1 (en) Device for detection of phase difference of harmonious signals
RU2001410C1 (en) Device for determining phase relation of sine-wave signals
RU2090900C1 (en) Distortion factor signal measuring technique
SU834574A1 (en) Frequency characteristic analyzer
SU1195276A1 (en) Phase-meter of low and infralow frequences
SU571872A1 (en) Phase-responsive device