Methods and equipment for metrological certification of phase-measuring equipment

Authors

  • Grigoryan Leonty Rustemovich Kuban State University
  • Bogatov Nikolay Markovich Kuban State University https://orcid.org/0000-0002-9301-4545
  • Grigoryan Rustem Leontievich LLC Scientific and Production Firm “Mezon”

DOI:

https://doi.org/10.25206/1813-8225-2025-195-111-117

Keywords:

measurement, phase methods, frequency, error, accuracy, verification.

Abstract

The paper analyzes the main components characterizing the accuracy of phase measurement methods:
— basic error, at equal levels of the signals under study;
— amplitude-phase error at unequal levels of the signals under study.
The hardware for determining these error components is:
— a developed microcontroller two-phase phase calibrator based on DDS generators, the accuracy of setting phase shifts of which in the frequency range of up to 1 MHz is hundredths of a degree;
— a calibrated attenuator D2-31 with fixed attenuation values of 10 dB, providing a phase error at a frequency of 1 MHz of no more than 0.03º.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Grigoryan Leonty Rustemovich, Kuban State University

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Physics and Information Systems Department, Kuban State University (KubSU), Krasnodar.

Bogatov Nikolay Markovich, Kuban State University

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Head of the Physics and Information Systems Department, KubSU, Krasnodar.

Grigoryan Rustem Leontievich, LLC Scientific and Production Firm “Mezon”

Candidate of Technical Sciences, Executive Director, LLC Scientific and Production Company “Mezon”, Krasnodar.

References

(1). Галахова Ф. П., Колтик Е. Д., Кравченко С. А. Основы фазометрии. Ленинграл: Энергия, 1976. 256 с.

Galakhova F. P., Koltik E. D., Kravchenko S. A. Osnovy fazometrii [Fundamentals of phase measurement]. Leningrad, 1976. 256 p. (In Russ.).

(2). Огороднийчук Л. Д. Классификация методов фазометрии диапазонов высоких частот // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. 2007. Т. 50, № 12. С. 49–65. EDN: KUZFYF.

Ogorodniychuk L. D. Klassifikatsiya metodov fazometrii diapazonov vysokikh chastot [Classification of phase measurement methods of high frequency ranges]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Radioelektronika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Radioelektronika. 2007. Vol. 50, no. 12. P. 49–65. EDN: KUZFYF. (In Russ.).

(3). Патюков В. Г. Основы частотно-временных измерений: моногр. Красноярск: Изд-во СФУ, 2014. 166 с. ISBN 978-5-7638-3136-8.

Patyukov V. G. Osnovy chastotno-vremennykh izmereniy [Fundamentals of time-frequency measurements]. Krasnoyarsk, 2014. 166 p. ISBN 978-5-7638-3136-8. (In Russ.).

(4). Ким К. К., Анисимов Г. Н., Чураков А. И. Средства электрических измерений и их поверка. Санкт-Петербург: Лань, 2021. 316 с.

Kim K. K., Anisimov G. N., Churakov A. I. Sredstva elektricheskikh izmereniy i ikh poverka [Electrical measuring instruments and their verification]. Saint Petersburg, 2021. 316 p. (In Russ.).

(5). Лукашкин В. Г., Булатов М. Ф. Эталоны и стандартные образцы в измерительной технике. Москва: Техносфера, 2018. 402 с. ISBN 978-5-94836-512-1.

Lukashkin V. G., Bulatov M. F. Etalony i standartnyye obraztsy v izmeritel’noy tekhnike [Standards and standard samples in measuring technology]. Moscow, 2018. 402 p. ISBN 978-5-94836-512-1. (In Russ.).

(6). Поздняков И. К. Разработка и исследование методов и образцовой аппаратуры для измерения угла сдвига фаз: дис. … канд. техн. наук. Ленинград, 1963. 134 с.

Pozdnyakov I. K. Razrabotka i issledovaniye metodov i obraztsovoy apparatury dlya izmereniya ugla sdviga faz [Development and research of methods and exemplary equipment for measuring the phase shift angle]. Leningrad, 1963. 134 p. (In Russ.).

(7). Смирнов П.Т. Образцовый фазовращатель для поверки электронных фазометров КФ-1 (Ф2-1) // Измерительная техника. 1974. Вып. 4.

Smirnov P.T. Obraztsovyy fazovrashchatel’ dlya poverki elektronnykh fazometrov KF-1 (F2-1) [Model phase shifter for testing electronic phase meters KF-1 (F2-1)]. Izmeritel’naya tekhnika. Measurement Techniques. 1974. Issue 4. (In Russ.).

(8). А. с. 600473 СССР, МПК G01R25/00. Способ оценки погрешности измерителей разности фаз / Э. В. Маграчев, Р. Л. Григорьян, В. Г. Нудьга; заявл. 26.03.1976; опубл. 06.12.1977, Бюл. № 12.

A. s. 600473 SSSR, IPC G01R25/00. Sposob otsenki pogreshnosti izmeriteley raznosti faz [Method of evaluating errors of phase difference meters] / E. V. Magrachev, R. L. Grigoryan, V. G. Nudga. (In Russ.).

(9). Григорьян Р. Л., Маграчев З. В., Нудьга В. Г. Способ оценки погрешности фазометров с помощью неаттестованных фазосдвигающих мер // Техника средств связи. Серия: Радиоизмерительная техника. 1976. Вып. 6. С. 1–10.

Grigor’yan R. L., Magrachev Z. V., Nud’ga V. G. Sposob otsenki pogreshnosti fazometrov s pomoshch’yu neattestovannykh fazosdvigayushchikh mer [Method for estimating the error of phasometers using untested phase-shifting measures]. Tekhnika sredstv svyazi. Seriya: Radioizmeritel’naya tekhnika. 1976. Issue 6. P. 1–10. (In Russ.).

(10). Вязигин И. О. Расчет статистических параметров погрешности алгоритма измерения угла сдвига фаз // Вопросы радиоэлектроники. 2008. Т. 1, № 2. C. 103–110. EDN: NXXUEV.

Vyazigin I. O. Raschet statisticheskikh parametrov pogreshnosti algoritma izmereniya ugla sdviga faz [Calculation of statistical error parameters of the phase shift angle measurement algorithm]. Voprosy radioelektroniki. Questions of Radio Electronics. 2008. Vol. 1, no. 2. P. 103–110. EDN: NXXUEV. (In Russ.).

(11). Афонский А. А., Дьяконов В. П. Измерительные приборы и массовые электронные измерения. Москва: Солон-Пресс, 2021. 540 с. ISBN 978-5-91359-250-7.

Afonskiy A. A., Dyakonov V. P. Izmeritel’nyye pribory i massovyye elektronnyye izmereniya [Measuring instruments and mass electronic measurements]. Moscow, 2021. 540 p. ISBN 978-5-91359-250-7. (In Russ.).

(12). Баженов Н. Р., Мыльников А. В., Малай И. М. Новые задачи метрологического обеспечения измерений параметров радиотехнических сигналов // Альманах современной метрологии. 2019. № 2 (18). C. 23–36. EDN: WIOCAT.

Bazhenov N. R., Myl’nikov A. V., Malay I. M. Novyye zadachi metrologicheskogo obespecheniya izmereniy parametrov radiotekhnicheskikh signalov [New tasks of metrological assurance of measurements of parameters of radiotechnical signals]. Al’manakh sovremennoy metrologii. Almanac of Modern Metrology. 2019. No. 2 (18). P. 23–36. EDN: WIOCAT. (In Russ.).

(13). Ассев Б. П. Фазовые соотношения в радиотехнике. 3-е изд., доп. Москва: Связьиздат, 1959. 304 с.

Assev B. P. Fazovyye sootnosheniya v radiotekhnike [Phase relations in radio engineering]. 3rd ed., suppl. Moscow, 1959. 304 p. (In Russ.).

(14). А. с. 599335 СССР, МПК H03K3/80. Цифровой двухфазный генератор синусоидальных сигналов / Р. Л. Григорьян, Н. В. Маслов, О. К. Шалдыкин; заявл. 14.12.1976; опубл. 28.11.1977, Бюл. № 11.

A. s. 599335 SSSR, IPC H 03 K 3/80. Tsifrovoy dvukhfaznyy generator sinusoidal’nykh signalov [Digital two-phase sinusoidal signal generator] / R. L. Grigoryan, N. V. Maslov, O. K. Shaldykin. (In Russ.).

(15). А. с. 1525614 СССР, МПК G01R25/04. Широкополосный калибратор фазовых сдвигов / Р. Л. Григорьян, В. Ф. Егоров, С. В. Федорченко; заявл. 15.12.1987; опубл. 01.08.1989, Бюл. № 44.

A. s. 1525614 SSSR, MPK G01R25/04. Shirokopolosnyy kalibrator fazovykh sdvigov [Broadband phase shift calibrator] / R. L. Grigoryan, V. F. Egorov, S. V. Fedorchenko. (In Russ.).

(16). Калибратор фазы Ф1-4. XВ2.085.010 ТУ. Краснодар, 1980. 312 с.

Kalibrator fazy F1-4 [Phase calibrator F1-4]. XB2.085.010 TU. Krasnodar, 1980. 312 p. (In Russ.).

(17). Клаассен К. Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике / пер. с англ. Е. В. Воронова, А. Л. Ларина. Москва: Постмаркет, 2000. 352 с. ISBN 5-901095-02-2.

Klaassen K. B. Osnovy izmereniy. Elektronnyye metody i pribory v izmeritel’noy tekhnike [Fundamentals of measurement. Electronic methods and devices in measuring technology] / trans. from Engl. E. V. Voronov, A. L. Larin. Moscow, 2000. 352 p. ISBN 5-901095-02-2. (In Russ.).

(18). Мелентьев В. С., Иванов Ю. М., Павленко Е. В. Анализ погрешности средства измерения параметров гармонических сигналов // Южно-Сибирский научный вестник. 2015. № 1 (9). C. 67–71. EDN: TPEXSZ.

Melentyev V. S., Ivanov Yu. M., Pavlenko E. V. Analiz pogreshnosti sredstva izmereniya parametrov garmonicheskikh signalov [Analysis of error of measuring the harmonic signals parameters]. Yuzhno-Sibirskiy nauchnyy vestnik. South-Siberian Scientific Bulletin. 2015. No. 1 (9). P. 67–71. EDN: TPEXSZ. (In Russ.).

(19). Боровский А. С., Булатов В. Н., Соловьев Н. А. Спектрально-дискретный метод воспроизведения фазы колебаний // Датчики и системы. 2016. № 12 (209). C. 21–26. EDN: XHFJUZ.

Borovskiy A. S., Bulatov V. N., Solovyev N. A. Spektral’no-diskretnyy metod vosproizvedeniya fazy kolebaniy [Spectral-discrete method of reproducing phase fluctuations]. Datchiki i sistemy. Sensors and Systems. 2016. No. 12 (209). P. 21–26. EDN: XHFJUZ. (In Russ.).

(20). Азаркин Д. Г., Бахтин В. Н., Бычков Н. В. [и др.]. Три метода независимой поверки измерителей ослабления и фазового сдвига на промежуточной частоте // Измерительная техника. 2008. № 12. С. 41–43. EDN: MVJXTF.

Azarkin D. G., Bakhtin V. N., Bychkov N. V. [et al.]. Tri metoda nezavisimoy poverki izmeriteley oslableniya i fazovogo sdviga na promezhutochnoy chastote [Three methods for independently checking instruments for measuring attenuation and phase shift at an intermediate frequency]. Izmeritel’naya Tekhnika. 2008. No. 12. P. 41–43. EDN: MVJXTF. (In Russ.).

(21). Бондарь О. Г., Брежнева Е. О. Проектирование электронных измерительных приборов. Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2023. 240 с. ISBN 978-5-9729-1518-7.

Bondar O. G., Brezhneva E. O. Proyektirovaniye elektronnykh izmeritel’nykh priborov [Design of electronic measuring instruments]. Moscow, 2023. 240 s. ISBN 978-5-9729-1518-7. (In Russ.).

(22). Direct Digital Synthesis (DDS). Analog Device. URL: https://www. www.analog.comen/dds/index.html (accessed: 20.03.2025).

(23). Д2-31 – аттенюатор резистивный фиксированный 10 Дб. ТУ: ЕЭ0.224.066. Великие Луки, 1972. 7 с.

D2-31 – attenyuator rezistivnyy fiksirovannyy 10 Db. [D2-31 – fixed resistive attenuator 10 dB]. TU: EE0.224.066. Velikiye Luki, 1972. 7 p. (In Russ.).

(24). МИ 1672-87. Методические указания. Государственная система обеспечения единства измерений. Фазометры электронные. Методика поверки. Введ. 1988-07-01. Москва: Изд-во стандартов, 1988. 33 с.

MI 1672-87. Metodicheskiye ukazaniya. Gosudarstvennaya sistema obespecheniya edinstva izmereniy. Fazometry elektronnyye. Metodika poverki [MI 1672-87. Methodical instructions. State system for ensuring uniformity of measurements. Electronic phase meters. Verification procedure.]. Moscow, 1988. 33 p. (In Russ.).

(25). Григорьян Л. Р., Богатов Н. М., Григорьян Р. Л. Новые схемотехнические решения в практике коммутационных фазовых измерений // Перспективные технологии в средствах передачи информации – ПТСПИ’2021: материалы 14-ой междунар. науч.-техн. конф. Владимир: Изд-во ВлГУ, 2021. 307–310 с. EDN: QUFGKP.

Grigor’yan L. R., Bogatov N. M., Grigor’yan R. L. Novyye skhemotekhnicheskiye resheniya v praktike kommutatsionnykh fazovykh izmereniy [New schemical solutions in the practice of commutation phase measurements]. Perspektivnyye tekhnologii v sredstvakh peredachi informatsii – PTSPI’2021. Perspective Technology in Means OF Information Transfer – PTMIT-2021. Vladimir, 2021. 307–310 p. EDN: QUFGKP. (In Russ.).

(26). Земцов А. Н. Об эффективности разложения сигналов с помощью ортогональных преобразований // Информационные технологии. Радиоэлектроника. Телекоммуникации. 2012. № 2-2. C. 129–135.

Zemtsov A. N. Ob effektivnosti razlozheniya signalov s pomoshch’yu ortogonal’nykh preobrazovaniy [On the efficiency of signal decomposition using orthogonal transformations]. Informatsionnyye tekhnologii. Radioelektronika. Telekommunikatsii. Information Technology. Radio Electronics. Telecommunications. 2012. No. 2-2. P. 129–135. (In Russ.).

(27). Григорьян Л. Р., Богатов Н. М., Григорьян Р. Л. Аппаратурная реализация фазовых анализаторов с ортогональным преобразованием сигналов // Проектирование и технология электронных средств. 2022. № 4. C. 21–28. EDN: WONBKS.

Grigoryan L. R., Bogatov N. M., Grigoryan R. L. Apparaturnaya realizatsiya fazovykh analizatorov s ortogonal’nym preobrazovaniyem signalov [Hardware implementation of phase analyzers with orthogonal signal conversion]. Proyektirovaniye i tekhnologiya elektronnykh sredstv. Design and Technology of Electronic Means. 2022. No. 4. P. 21–28. EDN: WONBKS. (In Russ.).

Published

2025-09-22

How to Cite

[1]
Grigoryan Л.Р., Bogatov Н.М. and Grigoryan Р.Л. 2025. Methods and equipment for metrological certification of phase-measuring equipment. Omsk Scientific Bulletin. 3(195) (Sep. 2025), 111–117. DOI:https://doi.org/10.25206/1813-8225-2025-195-111-117.

Issue

Section

Electronics, Photonics, Instrument Engineering and Connection