Способ определения фазового времени задержки сигнала

 

Изобретение может быть использовано для определения фазового времени задержки электрических и акустических цепей, имеющих выраженную зависимость задержки от частоты. Цель изобретения - повышение точности определения фазового времени задержки цепей с выраженной зависимостью от частоты. Способ заключается в формировании сигнала частоты F<SB POS="POST">1</SB>, воздействии им на исследуемую цепь, измерении разности фаз φ<SB POS="POST">1</SB> сигналов с выхода и входа исследуемой цепи, введении с помощью образцовой цепи дополнительного фазового времени задержки Δ&Tgr;<SB POS="POST">1</SB>(Ω<SB POS="POST">1</SB>) на выходе исследуемой цепи, измерении разности фаз φ<SB POS="POST">2</SB> сигналов с выхода образцовой цепи и входа исследуемой цепи, нагреве исследуемой и образцовой цепей до температуры, при которой приращение разности фаз в 50 - 100 раз превышает среднеквадратическое отклонение измеряемой разности фаз, измерений разности фаз φ<SB POS="POST">3</SB> сигналов с выхода образцовой цепи и входа исследуемой цепи, исключении образцовой цепи, измерении разности фаз φ<SB POS="POST">4</SB> сигналов с выхода и входа исследуемой цепи. При этом фазовое время задержки определяют по формуле &Tgr;<SB POS="POST">1</SB>(Ω<SB POS="POST">1</SB>) = Δ&Tgr;<SB POS="POST">2</SB>(Ω<SB POS="POST">1</SB>)(φ<SB POS="POST">4</SB> - φ<SB POS="POST">1</SB>)/[(φ<SB POS="POST">3</SB> - φ<SB POS="POST">2</SB>) - (φ<SB POS="POST">4</SB> - φ<SB POS="POST">1</SB>)]. Цель достигается за счет уменьшения случайной погрешности с помощью нагрева и уменьшения мультипликативной и аддитивной погрешности за счет соответствующей обработки результатов измерений. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

69) 01) (1)5 G 04 F 10/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4668993/21 (22) 09.02.89 (46) 07.07.91. Гэюл. 25 (71) Винницкий политехнический институт (72) lO.À.Скрипник и A.È.Гуцало . (53) 621.317.714 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 864238, кл. С 04 F 10/06, 1970.

Авторское свидетельство СССР

)1- 1061248, кл. Н 03 H 7/30, 1984. (54) СПОСО1> ОПРЕДГЛГНИЯ ФАЗОВОГО

ВРЕИГНИ ЗАДЕР1111(И СИГНАЛА (57) Изобретение может быть использовано для определения фазового времени задержки электрических и акустических цепей, имеющих выраженную зависимость задержки от частоты.

Цель изобретения — повышение точности определения фазового времени задержки цепей с выраженной зависимостью от частоты. Способ заключается в формировании сигнала частоты Г воздействии им на исследуемую цепь, измерении разности фаз.Р сигналов с выхода и входа исследуемой цепи, Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при определении с повышенной точностью фазового времени задержки электрических и электроакустических цепей, имеющих выраженную зависимость задержки от частоты.

2 введении с помощью образцовой цепи дополнительного фазового времени задержки Д9, (Я,) на выходе исследуемой цепи, измерении разности фаз Ф, сигналов с выхода образцовой цепи и входа исследуемой цепи, нагреве исследуемой и образцовой цепей до температуры, при которой приращение разности фаз в 50-100 раз превышает среднеквадратическое отклонение измеряемой разности фаз, измерении разности фаэ Р сигналов с выхода образцовой цепи и входа исследуемой цепи, исключении образцовой цепи, измерении разности фаз Pq сигналов с выхода и входа исследуемой цепи.

При этом фазовое время задержки определяют по формуле

Цель достигается за счет уменьшения случайной погрешности е помощью нагрева и уменьшения мультиплнкативной и аддитивной погрешности за счет соответствующей обработки результатов измерений. 1 ил.

Целью изобретения является повышение точности определения фазового времени задержки электрических и электро- 1 акустических цепей с выраженной зависимостью задержки от частоты.

На чертеже представлена схема установки для реализации способа, которая содержит генератор 1 испытатель1661718

20 (4) 50

2> >

Ь", (И,) «(,"

1 (5) ных сигналов, термошкаф 2, B котором размещены исследуемая цепь 3 с фазовым временем задержки,(63) и образцовая цепь 4 с фазовым временем задержки Д (63), измеритель 5 температуры, цифровой фазометр 6 и переключатель 7 на два положения.

Сущность способа состоит в следующем, На вход исследуемой цепи 3 подают испытательный сигнал заданной частоты 63

U,(t) = U,соз(Я,t + g,) . (1) где (0 — начальная Ааза испытательно>! го сигнала.

Гармонический испытательный сигнал, прошедший через исследуемую цепь 3 с Аазовым временем задержки c,((д,) на частоте испытательного сигнала, u<(r> = п,сов(И, (t -9, (д,>J +ч 1(> сравнивают по фазе с входным сигналом (1). Возникшая разность фаз определяется величиной фазового времени задержки

P = 2>(и +Я =Я,Ь, (Я,), (3) где n — целое число фазовых циклов; (— измеряемая дробная часть фазовог о цикла, С учетом абсолютной аддитивной погрешности Аазометра ЬЦ1 (погрешности нуля) и его относительной мультипли= кативной погрешности (погрешности чувствительности) имеют

Р, (1 + g ) (2>п +q2) +лч

= (1+y)u (u) +Д .

С помощью образцовой цепи 4, включенной последовательно с исследуемой цепью 3, дополнительно задерживают один из сравниваемых по Аазе сигналов на величину фазового времени задержки g <,(È,), которую выбирают .из условия

Измеряют разность фаз гармонического испытательного сигнала и дополнительно задержанного образцовой

> цепью 4 сигнала с исследуемой цепи 3.

45 - (1 +g) (2un + Ц, + ЬЩ) + У.р

- ><(0,.(и,> +Р, (Са,> > (> +> > +

+gQ (6) где dg, = M< Д Ь,(63>) (< 2а — дополнительное приращение разности фаз, Нагревают исследуемую 3 и образцовую 4 цепи, изменяя температуру окружающей среды или увеличивая электрическую мощность, рассеиваемую в исследуемой и образцовой цепях. Вследствие изменения скорости распространения электромагнитных или акустических колебаний в нагретых цепях изменяется их Аазовое время задержки.

После нагрева измеряют разность фаз сравниваемых сигналов (1 +g) (2»n +Ц1 + ЬЦ), +dP )

+ Д(Р, =С),L1+ С(Т, — Т,))(О,(Q,) +

„;,<.,> <>.,> .,„ „> где ЬЦ7 = Я 0((Т вЂ” Т) j c, ((й ) 4 С (63 )jдополнительное приращение разности фаз от нагрева цепей; — температурный коэффициент задержки цепей; Т и Т вЂ” начальная и измененная температуры исследуемой 3 и образцовой 4 цепей.

Разность температур выбирают из условия, чтобы дополнительное приращение разности фаз ЬЦ> от нагрева цепей не превышало 27. Практически регистрируемые приращения разности

Ааз Ы и Д(О выбирают иэ соотноше2 ния

Щ = Д(= (50...100)R(P, (8) где 3(p — среднеквадратическое отклонение (CKO) разности Ааз, обусловленное флуктуациями частоты испытательного сигнала и нумами исследуемой 3 и образцовой 4 цепей.

Выбор разности температур из соотношения

ДТ = Т вЂ” т = (50 100) Е9 (=() позволяет уменьнить влияние случайных погрешностей измерения до пренебрежимо малой величины. Так как фазовое время задержки 9, (Я,) заранее неизвестно, то нагрев задают по приращению разности Ааз Щ,и Д(1> в пределах выражения (8), измеряя его цифровым фазометром 6, а СКО определяют по известным формулам на основании

6l 718 до значения Т, .

16 обработки ряда измерений одной и той же разности Ааз.

Исключают дополнительное фаэовое время задержки одного из сравниваемых сигналов и измеряют оставшуюся разность Ааз

974,= (1 + ) (211п + Ц)2+Щ +ДЦ)2—

-йр,) +лср.= и, () +) ) () +Qt (т - T,))a л (,„.) } +д (1О) где Цф = Я, { I + OC (T <- Т,)(Д61(Я,) приращение разности Ааэ от исключения фазового времени задержки за счет нагрева.

Из результата измерения, описываемого выражением (10), вычитают реэультат измерения, описываемый выражением (4):

Р4 - 9, = (1 + ) (ДФ + ЬЧ 2 + Ь .()

=Я ф, (Х < — Т1 ) (1 + } 1:, (И1), (11) а иэ результата измерения, описываемого выражением (7) — результат из мерения, описываемого выражением (6}: g 9g — М2 (1 + g ) =Q1 ) (Т Z T1)»

»{1., (Сд,) + Д", (И) ) { (! + ) . (12) С учетом значений (11) и (12) определяют отношение величин

Р, -Р1 М +)-")Ч2-ДЧЗ

Т,-Р,| -ТР,-w7 4,— (13) йз отношения (13) определяют значение фазового времени задержки исследуемой цепи 3

Иэ выражения (!4) следует, что

Аазовое время задержки на заданной частоте Q, определяется по величине дополнительным фазовым временем задержки Ьс, Ид1) и результатом измерен @2 р @3 4

После определения Аазового времени задержки на частоте Я изменяют час1 тоту испытательного сигнала до значения G3<. По описанному способу определяют Ааэовое время задержки 9 (бр ) по регистрируемым изменениям разности фаз сравниваемых сигналов, воэникающих при введении дополнительного фаэОВОГО Времени задержки Д С с (У2) И нагреве исследуемой и образцовой це5 пей. При этом значение дополнительного фазового времени задержки от частоты Др. (Q ) заранее определяется

h по показаниям фазометра, поскольку фазовый сдвиг, вносимый образцовой цепью, меньше 2к. По значениям Аазового времени задержки на ряде частот испытательного сигнала определяют зависимость фазового времени задержки исследуемой цепи 3 от частоты, Предлагаемый способ определения

Аазового времени задержки сигнала реализован следующим образом, Исследуемую цепь 3 с фазовым временем задержки 8, (()3,) и образцовую

20 цепь 4 с фазовррм временем задержки

bc<(63<) помещают в термошкаф 2. Пепи

3 и 4 включены последовательно с помощью переключат еля 7 и подключены к генератору 1 испытательного

25 сигнала. Фазометром 6 измеряется разность фаз между входным и выходным сигналами исследуемой цепи.

Вначале переключатель 7 устанавливают в положение, укаэанное на чертеже, и в термошкафу устанавливают начальную температуру Т р, которую контролируют по измерителю 5. По шкале генератора 1 устанавливают требуемую частоту Ci) и Аиксируют фа35

- эометром 6 дробную часть разности

Ааэ P . Проводят несколько измерений

1 и по ряду измерений определяют СКО фазовых измерений. Затем .переключатель 7 переводят в противоположное

40 пОлОжение и измеряют разность Ааз Р2

Далее плавно увеличивают температуру в термошкаф1р 2 от начальной температуры T„ nn значения Т . При этом нагрев термошкаАа прекращают как только приращение разности Ааз дости45 гнет значения, соответствующего соотношению (0). Измеряют разность фаз

Переводят переключатель .7 в пер-

3 воначальное положение и измеряют разность фаз р 4 при исключении нагретой образцовой цепи 4. По Аормуле (14) определяют Аазовое время задержки и (Я1) исследуемой цепи 3. Понижают температуру внутри термошкафа 2

Изменяют частоту генератора 1 до значения и. и вновь фиксируют дроб ную часть разности Ааз. По измерен16б1718 ным приращениям разности Ааэ определяют по описанной выше методике Аазовое время задержки исследуемой цепи 3 (Я ) и т.д. По значениями<(Я,), CZ(M ) . ° ° < П (Оп) строят дисперсионную характеристику фазового времени задержки исследуемой цепи 3.

В качестве исследуемой 3 и образ цовой 4 цепей могут быть использованы ультразвуковые линии задержки на поверхностных акустических волнах с линейно нарастающим или линейно падающим изменением задержки от частоты испытательного сигнала.

Предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет повысить точность определения Аазового времени задержки электрических и электроакустических цепей. Это преимущество следует из того, что погрешности задания температур Т1 и Т, характер нагрева, чувствительность цепей к нагреву, а также мультнпликативная / и абсолютная аддитивкая Qg погрешо ности циАрового Аазометра не влияют на результат измерения. 1(роме того, выбор разности температур из соотношения (9) позволяет уменьшить влияние случайных погрешностей до пренебрежимо малой величины, что обеспечивает выявление малых отклонений фазового времени задержки от частоты относительно заданной функциональной зависимости с относительной погрешностью не более +1K, Формула изобретения

Способ определения фазового времени задержки сигнала, заключающийся

5 в том, что, формируют испытательный сигнал частоты f. и воздействуют им на исследуемую цепь, измеряют разность фаэ Р, сигналов частоты f.< c выхода и входа исследуемой цепи, вводят с помощью образцовой цепи дополнительное фазовое время задержки pl (,((д )

1 сигнала с выхода исследуемой цепи, при этом Ьс (CQ,) (< 1/f о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения фазового времени задержки цепей с выраженной зависимостью задержки от частоты, после введения дополнительного фазового времени задержки сигнала с выхода исследуемой цепи измеряют разность фаз Р< сигналов частоты f с выхода образцовой и входа исследуемой цепей, нагревают исследуемую и образцовую цепи до температуры, при которой приращение разности фаз в 50-100 раз превышает среднеквадратическое отклонение измеряемой разности фаз, измеряют разность фаз Р сигналов с выхода . образцовой цепи и входа исследуемой цепи, исключают образцовую цепь и измеряют разность фаз Р сигналов с выхода и входа исследуемой цепи, при этом фазовое время задержки определяют по Аормуле

1661718

Составитель Б. Рахманов.

Редактор С. Пекарь Техред Л.Сердюкова Корректор С. Шекмар

Заказ 2122 Тирацк 272 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101