Измеритель нелинейных искажений

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ , содержащий режекторный фильтр, детектор действующих значений и блок сравнения, выход которого подключен к входу усилителя постоянного тока, отличающийся тец, что, с целью повЕлиения чувствительности и точности измерения, в него введены первый пере лючатель, один выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход которого через усилитель постоянного тока соединен с управляющим входом аттенюатора , другой выход переключателя подключен к второму входу блока сравнения через запоминающее устройство, а вход переключателя подключен к входу измерителя через последовательно соединенные сумматор , режекторный фильтр и детектор среднеквадратических значений, второй переключатель, один вход которого подключен к входу измерителя непосредственно, другой через инверyt тор, а управляющий вход - через последовательно соединенные усилитель-ограничитель и триггер, выход второго переключателя подключен к второму входу сумматора через аттенюатор .

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 3(59 01 R 23 20 (21) 3528373/18-21 (22) 27.12.82 (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) A.Ã.Ñòðóíèí и Л.И,дегтярева (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 621.317.353.1{088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

М 464855, кл. G 01 R 23/20, 1975 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 624175, кл. G 01 R 23/20, 1978 (прототип). (54)(57) ИЗИЕРИТЕЛЬ НЕЛИНЕЙНЬИ ИСКАЖЕНИй, содержащий режекторный фильтр, детектор действующих значений и блок сравнения, выход которого подключен к входу усилителя постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, в него введены первый переключатель, один выход. которого подключен к первому входу блока сравнения, выход которого через усилитель постоянного тока соединен с управляющим входом аттенюатора, другой выход переключателя подключен к второму входу блока сравнения через запоминающее устройство, а вход переключателя подключен к входу измерителя. через последовательно соединенные сумматор, режекторный фильтр и детектор среднеквадратических значений, второй переключатель, один вход которого подключен к входу измерителя непосредственно, другой через инвер- Е тор, а управляющий вход — через последовательно соединенные усилитель-ограничитель и триггер, выход . второго переключателя подключен к второму входу сумматора через аттенюатор.

1078351

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и предназначено для измерения малых нелинейных искажений с высокой точностью.

Известен измеритель нелинейных искажений, содержащий режекторный и полосовой фильтры, вольтметр действующих значений, схему сравнения, усилитель постоянного тока и усилитель переменного тока с регулируе" мым коэффициентом передачи f1) .

В таком измерителе нелинейность и шумы усилителя. переменного тока ограничивают чувствительность измерителя, а погрешности всех блоков входят в результат измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения коэффициента нелинейных искажений, содержащее режекторный и полосовой фильтры, входы которых закорочены и являются входом устройства, выход режекторного фильтра подключен к одному входу сумматора непосредственно, а выход полосового фильтра - через детектор средних значений, выход сумматора соединен с выходом устройва через последовательно соединенные регулируемый широкополосный усилитель, фильтр верхних частот и детектор действующих значений, а управляющий вход широкополосного усилителя через усилитель постоянного тока соединен с выходом схемы сравнения, один вход которой подключен к источнику опорного напряжения, а другой к выходу широкополосного усилителя P2) .

Недостатками известного устройства .являются относительно невысокая чувствительность, ограниченная конечной добротностью режекторного фильтра и шумами регулируемого широкополосного усилителя, а также то, что погрешности всех блоков устройства полностью входят в результат измерения.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель нелинейных искажений, содержащий режекторный фильтр, детектор действующих значений и блок сравнения, выход которого подключен к входу усилителя постоянного тока, введены первый переключатель, один выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход которого через усилитель постоянного тока соединен с управляющим входом аттенюатора, другой выход переключателя подключен к второму входу блока сравнения через запоминающее устройство, а вход переключателя подключен к входу измерителя через последовательно соединенные сумматор, режекторный фильтр и де60

65 где U — напряжение первой гармони( ки, К - коэффициент гармоник сигГ . гала Uz .

Уравнение для и показывает, что ( измерение U<> в известных устрой.- ствах, возможно лишь при КГ Ъ 1/Я, c что ограничивает, в первую очередь, чувствительность известных уст-, ройств. тектор среднеквадратических значений,. второй переключатель, один вход которого подключен к входу измерителя непосредственно, другойчереэ инвертор, а управляющий входчерез последовательно соединенные усилитель-ограничитель и триггер, выход второго переключателя подключен к второму входу сумматора через аттенюатор.

10 На чертеже представлена блок-схема предлагаемого измерителя нелинейных искажений.

Устройство содержит переключатель 1, один вход которого подклю15 чен к входу устройства непосредственно, второй - через инвертор 2, управляющий вход - через последовательно соединенные усилитель-ограничитель 3 и триггер 4, а выход переключателя 1 через аттенюатор 5 подключен к входу сумматора б, второй вход которого соединен с входом устройства, а выход через последовательно соединенные режекторный фильтр 7 и детектор 8 действующих значений — к входу переключателя 9, один выход которого подключен к блоку 10 сравнения непосредственно, другой выход - через запоминающий блок 11, а выход бло0 ка 10 сравнения соединен через уси литель. 12 постоянного тока с управляющим входом аттенюатора 5.

Измеритель нелинейных искажений работает следующим образом.

Переключатель 9 находится в положении 0, а коэффициент передачи i A аттенюатора 5 равен нулю. При этом высшие гармоники измеряемого сигнала U проходят через сумматор б, режекторный фильтр 7, детектор дей40 ствующ х значений 8 и в виде постоянного напряжения 08„ через клемму и переключателя 9 фиксируется запоминающим блоком 11 с коэффициентом передачи - 2, т.е. на одном иэ вхо45 дов блока 10 сравнения получим постоянное напряжение U„ с учетом погрешностей блоков, работающих на переменном токе: и = U< /g — аддитивная погрешность измерения, вызван50 ная конечной добротностью Q режекторного фйльтра 7 и — точность детектора СКЗ:

1078351

15

25

35

Составитель Н Михалев

Техред A Áàáèíåö Корректор A.Тяско

Редактор A.Êîçoðèç

Заказ .952/39 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.óæãîðoä, ул.Проектная, 4

Во втором такте переклЮчатель 9 переводится в положение 3 . При этом на втором входе блока 10 сравнения образуется напряжение U", а усилитель. 12 постоянного тока, усиливая разницу между U и U управляет аттенюатором 5 до равенства. . Одновременно напряжение 0, проходя через усилитель-ограничитель 3 и триггер 4, образует на управляющем входе переключателя 1 напряжение управления, частота которого в 2 раза меньше частоты исследуемого сигнала Ug . При этом через аттенюатор 5 на сумматор б проходит сигнал Uy либо непосредственно,. либо через инвертор 2, т.е. сигнал Ug модулируемый по фазе на с частотой в 2 раза меньшей частоты сигнала Ug . Такой фазомодулированный сигнал имеет спектр, смещенный относительно исследуемого сигнала на половину его основной частоты, а действующее значение такого сигнала равно действующему значению исследуемого сигнала. Поэтому фазоманипулированный сигнал, действующее значение которого K U где

К вЂ” коэффициент передачи аттенюатора 5, совместно с напряжением Ugp сигнала 0» проходит через режекторный фильтр 7 и детектором 8 действующих значений преобразуется в напряжение U":

u" 4к„u „о „4о 044 ю 1.

При установлении равенства

VI = U коэффициент передачи К аттенюатора 5 численно равен коэф» фициенту нелинейных искажений К,. исследуемого сигнала Ugг и не зависит от систематических погрешностей режекторного фильтра 7 и детектора 8 действующих значений.

Таким образом, чувствительность измерителя нелинейных искажений ограничена лишь шумами режекторного фильтра и детектора среднеквадратических значений, которые могут быть выполнены пассивными и тогда их шумы будут определяется лиШь тепловыми шумами элементов фильттра и детектора, что позволяет повысить чувствительность имеющейся аппаратуры для измерения нелинейных искажений на два-три порядка (до десятитысячных долей процента} . Погрешности предлагаемого устройства зависят от погрешностей аттенюатора и устройств, работающих на постоянном токе: запоминающего устройства, устройств сравнения и услителя постоянного тока, однако эти блоки могут быть без труда выполнены с погрешностями в десятые доли процента, причем эти погрешности носят мультипликативный характер по отношению к измеряемой величине.