Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения шума

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ШУМА, содержащее среднеквадратический детектор с триггером-фор№1рователем и последовательно включенньпуш преобразователем частоты в напряжение и интегратором , индикатор, вход которого соединен с выходом интегратора, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот и повьшения быстродействия, оно снабжено блоком центрирования, а в детектор среднеквадратического значения введены второй триггер-формирователь , умножитель частоты и детектор биений, причем сигнальные входы обоих триггеров-формирователей подключены к входной цепи устройства через блок центрирования, управляющий вход второго триггера-формирователя соединен с выходом интегратора , а выход - с входом умножителя частоты, один из входов детектора биений подключен к выходу первого триггера-формирователя,другой вход - к выходу умножителя частоты , а выход - к входу преобразователя частоты в напряжение.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ШИЦЯЮ

РЕСПУБЛИК (д) G 01 R 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ

-/ (21) 3589818/18-21 (22) 05.05.83 (46) 15.10.84 . Бюл. В 38 (72) К.Г. Каназеев, Г.П. Баев, В.А. Савичев и В.С. Солдатенко (53) 621.317.7 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 930135, кл. G 01 R 19/02, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

9 708244,кл. G 01 R 19/02, 1975 (прототип).

{54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ШУМА, содержащее среднеквадратический детектор с триггером-формирователем и последовательно включенными преобразователем частоты в напряжение и интегратором, индикатор, вход которого соединен с выходом интегратора, о т л и„.Я0„, 1118925 А ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот и повышения быстродействия, оно снабжено блоком центрирования, а в детектор среднеквадратического значения введены второй триггер-формирователь, умножитель частоты и детектор биений, причем сигнальные входы обоих триггеров-формирователей подключены к входной цепи устройства через блок центрирования, управляющий вход второго триггера-формирователя соединен с выходом интегратора, а выход — с входом умножителя частоты, один из входов детектора биений подключен к выходу первого триггера-формирователя,другой вход — к выходу умножителя частоты, а выход — к входу преобразователя частоты в напряжение.

Ф 11189

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в различных информационно-измерительных системах.

Известно устройство для измерения среднеквадратического,значения электрического сигнала, содержащее среднеквадратический детектор с последовательно включенными квадратором, блоком деления, интегратором и бло- 10 ком извлечения квадратного корня, индикатор, вход которого соединен с выходом блока извлечения квадратного корня 1 g.

Недостатки известного устройства 15 заключаются в значительной конструктивной сложности, обусловленной воспроизведением прямого ал- горитма определения среднеквадратического значения, и низкой 20 точности измерения, ограниченной несовершенством применяемых операционных узлов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является 25 устройство для измерения среднеквадратического значения напряженИя, в том числе и шумового, содержащее синтезированный рядом блоков среднеквадратический детектор, пред- З0 ний подключен к выходу первого ставленный, в частности, двумя квадраторами, входы которых через переключатели соединены с общим входом устройства и выходом цепи обратной связи, сумматором, входы которого

35 подключены к выходам квадраторов, блоком дифференцирования, вход которого соединен с выходом сумматора, преобразователем частоты в напряжение, вход которого подключен к выходу блока дифференцирования, интегратором, вход которого соединен с выходом преобразователя частоты в напряжение, а выход — с входом цепи. обратной связи, и триггером, один из выходов которого подключен к управляющим Входам первого переключателя и преобразователя частоты в напряжение, а другой выход — к управляющему входу второго переклю50 чателя, индикатор, вход которого соединен с выходом интегратора Г23. триггера-формирователя, другой вход — к выходу умножителя частоты, а выход — к входу преобразователя частоты в напряжение.

На чертеже представлена функ- . циональная схема предложенного устройства для измерения среднеквадратического значения напряжения шума.

Устройство содержит блок 1 центрирования, среднеквадратический детектор, состоящий из триггеровформирователей 2 и 3, умножителя 4 частоты, детектора 5 биений, преобразователя 6 частоты в напряжение и интегратора (gC-цепочки) 7, индикатор 8.

Входы триггеров-формирователей

2 и 3 подключены к входной цепи устройства через блок 1 центрирования. Управляющий вход триггераУказанное устройство характеризуется узким диапазоном рабочих частот, ограниченным неудовлетворитель- 55 ными. частотными свойствами переклюЬ чателей, и значительным временем измерения, вызванным необходимостью

25 2 выполнения многочисленных операций и инерционностью составных элементов.

Целью изобретения является расширение диапазона рабочих частот и повышение быстродействия измерительного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения шума, содержащее среднеквадратический детектор с триггеромформирователем и последовательно включенными преобразователем частоты в напряжение и интегратором, индикатор, вход которого соединен с выходом интегратора; снабжено блоком центрирования, а в детектор среди квадратического значения введены второй триггер-формирователь,умножитель частоты и детектор биений, причем сигнальные входы обоих триггеров-формирователей подключе- ны к входной цепи устройства через. блок центрирования, управляющий вход второго триггера-формирователя соединен с выходом интегратора, а выход — с входом умножителя частоты, один из входов детектора биеформирователя 3 соединен с выходом интегратора 7, а выход — с входом умножителя 4 частоты, Один из входов детектора 5 биений подключен к выходу триггера-формирователя 2, другой вход — к выходу умножителя 4 частоты, а выход - к входу преобразователя б.частоты в напряжение, 1118

Е2

l4(E)=N ехр-— о 262

10 дЕ = 1(Е) - 1,649 — f z (8) Преобразователь 6 частоты в напряжение формирует напряжение, соответствующее частоте а f Это напряжение поступает на интегратор 7, где формируется, напряжение Е смещения, поступающее на управляющий вход-триггера-формирователя 3 и вход индикатора 8. В результате этого уменьшается величина f(E), формируемая триггером-формирователем 3. Процесс продолжается до момента, когда hf становится. равной нулю. При этом на управляющий вход триггера-формирователя 3 подается напряжение Е смещения, равное уровню, при котором выполняется равенство (5) . Это значе- . ние отображает индикатор 8 ° Величина напряжения, отображаемая индикатором

8, равна, таким образом, среднеквадратическому значению напряжения шума.

Предложенное устройство выгодно отличается от известных. Шкала инди-. катора 8 является линейной относительно измеряемой величины. Диапазон рабочих частот определяется только быстродействием триггеров-формирователей 2,3 и может достигать сотен

МГц. 3а счет исключения из общего алгоритма функционирования ряда опе. раций, свойственных известным устройствам, существенно упрощена конструкция данного измерения и повышено его быстродействие.

35 где fo

Й (Е) Е-2

K(E) = о ехР

° (s} что

6Е, .(5)

45 когда

3=1 (6)

Следовательно, для частот Е и f (E) имеем следующее соотношение

f, = Е(Е) " 1,649 (7) Определяя f и формируя f(E), при которой выполняется равенство (6), можно, в свою очередь, получить зна- 55

ВНЩЩК Заказ 7445/32 Тираж 710 Подписное

Филиал ШШ твнт, г. Ужгород, ул.Проектная,4 последовательно включенного с интегратором 7.Вход индикатора 8 соединен с выходом интегратора 7.

Принцип действия устройства можно пояснить следующим образом..

Число выбросов случайного, нормально распределенного шума определяется формулой где N — число пересечений слуо чайным напряжением нулевого уровня, N(El - число пересечений слу15 чайным напряжением уровня Е.

7 — среднеквадратическое значение напряжения шума.

Число N> пересечений нулевого уровня и число N(E) пересечений уровня Е за время измерения Т определяются по формулам — частота пересечений нулевого уровня случайным сигналом — частота пересечения уровня Е случайным сигналом.

Из формулы (3) следует, что

Из формулы (4) можно заключить, 925 4 чение напряжения Е, соответствующее выражению (5). В процессе функционирования устройства входной сигнал центрируется блоком 1 и подается на входы триггеров-формирователей

2 и 3. В начальный момент времени оба триггера-формирователя формируют импульсы с частотой .следования f (частотой пересечения нулевоо го уровня входным сигналом). В этот момент f (Å) = Ео, Е = О. На выходе умножителя 4 частоты с коэффициентом умножения 1,649 имеем f(Å) i 1,649.

На первый вход детектора 5 биений поступает частота fe с выхода триггера-формирователя 2, а на второй

его вход — частота f(E) ° 1,649 с выхода умножителя 4 частоты. С выхода детектора 5 биений снимается частота 5 f равная