Цифровой измеритель коэффициента нелинейных искажений

 

ЩФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИ-. ЦИЕНТА НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ, содержащий аттенюатор, вход которого является входом устройства, аналогоцифровой преобразователь, .электронный ключ, блок управления, блок вычисления и цифровой индикатор, шлход аналого-цифрового преобразо зателя подключен ко входу электронного KJno4a, первый выход блока управления соединен со вторым входом электронного ключа, а второй выход со входом блока вычисления, выход которого подключен к цифровому индикатору , отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения, в него введены источник постоянной составляющей , сумматор, блок фазовой автоподстройки частоты, счетчикделитель , комбинационный блок, запоминающий блок и кнопка Пуск, при этом выход аттенюатора соединен со входами сумматора и блока фазовой автоподстройки частоты, выход источника постоянной составляющей соединен со вторым входом сумматора, выход которого соединен со входами аналого-цифрового преобразователя и блока управления, выход блока фазовой автоподстройки частоты подключен к счетчику-делителю и к комбинационному блоку, выход счетчикаделитеЛя подключен ко второму входу блока фазовой автоподстройки часто&} ты и ко второму входу блока управления , второй выход счетчика-делиС теля подключен ко второму входу комбинационного блока, выход которого подключен ко второму входу аналогоцифрового преобразователя, при этом выход электронного ключа соединен со входом запоминающего блока, вы4 ход которого подключен к первому входу блока вычисления, второй вход которого соединен с блоком управлеСП ния, а выход блока вычисления соединен со входом цифрового индикатораi 1 кнопка Пуск соединяет третий вход блока управления с общей шиной.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СР.В ЛИЮЮ

РЕСПУБЛИК

А ае «и

4(51

»1 з-,i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Б и а:ьв. -.м . = Г,2.л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3606292/24-21 (22) 20.06.83 (46) 15.02.85. Бюл. У 6 (72) Г.Д.Аркадьева, В.М.Розов и О.Г.Дубов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени электротехнический институт связи ($3) 621. 317. 353. 1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 769131, кл. 0 01 R 23/20, 1980.

2, Авторское свидетельство СССР

Ы 763809, кл. G 01 R 23/20, 1980 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИ-;

ЦИЕНТА НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ, содержащий аттенюатор, вход которого является входом устройства, аналогоцифровой преобразователь, электронный ключ, блок управления, блок вычисления и цифровой индикатор, выход аналого-цифрового преобразователя подключен ко входу электронного ключа, первый выход блока управления соединен со вторым входом электронного ключа, а второй выход— со входом блока вычисления, выход которого подключен к цифровому индикатору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения, в не.— го введены источник постоянной составляющей, сумматор, блок фазовой автоподстройки частоты, счетчикделитель, комбинационный блок, запоминающий блок и кнопка "Пуск", при этом выход аттенюатора соединен со входами сумматора и блока фазовой автоподстройки частоты, выход источника постоянной составляющей соединен со вторым входом сумматора, выход которого соединен со входами аналого-цифрового преобразователя и блока управления, выход блока фазовой автоподстройки частоты нодключен к счетчику-делителю и к комбинационному блоку, выход счетчикаделителя подключен ко второму входу блока фазовой автоподстройки частоты и ко второму входу блока управления, второй выход счетчика-делителя подключен ко второму входу комбинационного блока, выход которого подключен ко второму входу аналогоцифрового преобразователя, при этом выход электронного ключа соединен со входом запоминающего блока, выход которого подключен к первому входу блока вычисления, второй вход которого соединен с блоком управления, а выход блока вычисления соединен со входом цифрового индикатора, кнопка "Пуск" соединяет третий вход блока управления с общей шиной.

»а00

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к цифровой измерительной технике, и может быть использовано для измерения коэффициента нелинейных искажений, Известен измеритель коэффициента нелинейных искажений, который содержит входной формирователь импульсов, умножитель частоты, электронный ключ, преобразователь аналог — код, цифровые задатчики ортогональных функций, цифровые множительные блоки, реверсивные счетчики, реверсивные счетчики-сумматоры, элементы переноса, блок извлечения квадратного корf5 ня, цифровой логометр, блок управления, квадратор и реверсивный счетчик постоянной составляющей 1).

Недостатком такого измерителя является невозможность его применения для измерения коэффициента не2О линейных искажений при частотах исследуемого сигнала выше 20-50 Гц, поскольку измерение мгновенных значений сигнала и вычисление коэффици25 ента нелинейных искажений выполняется за один период исследуемого сигнала. Это объясняется тем,что высокоточныи анапого-цифровой преобразователь имеет, время преобразования одного мгновенного значения сигнала в код порядка 100 мкс, а за период нужно выполнить в таких преобразований и после каждого нреобразования произвести вычислительные операции.. 35

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является цифровой измеритель коэффициента нелинейных искажений, который содержит входной аттенюатор, аналого-цифровой преобразователь, электронный ключ, блок управления, блок вычисления и цифровой индикатор, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу электронного ключа, первый выход блока управления соединен со вторым входом электронного ключа, а второй выход — со входом блока вычисления, выход которого подключен 50 к цифровому индикатору, схему переноса и переключатель $2).

Однако известное устройство не позволяет определить за один период исследуемого сигнала коэффициент 55 нелинейных искажений и не обеспечивает достаточно высокой точности из-за отсутствия привязки начала

37 2 импульса исследуемого и вспомогательного сигналов.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель коэффициента нелинейных искажений, содержащий аттенюатор, вход которого является входом устройства, аналого-цифровой преобразователь, электронный ключ, блок управления, блок вычисления и цифровой индикатор, выход аналого-цифрового преобоазователя подключен ко входу электронного ключа, первый выход блока управления соединен со вторым входом электронного ключа, а второй выход — со входом блока вычисления, выход которого подключен к цифровому индикатору, дополнительно введены источник постоянной составляющей, сумматор, блок фазовой автоподстройки частоты, счетчик-делитель, комбинационный блок, запоминающий блок и кнопка

Пуск, при этом выход аттенюатора соединен со входами сумматора и блока фазовой автоподстройки частоты, выход источника постоянной составляющей соединен со вторым входом сумматора, выход которого соединен со входами аналого-цифрового пре- образователя и блока управления, выход блока фазовой автонодстройки частоты подключен к счетчику-делителю и к комбинационному блоку, выхоц счетчика-делителя подключен ко второму входу блока фазавой автоподстройки частоты и ко второму входу блока управления, второй выход счетчика-делителя подключен ко второму входу комбинационного блока, выход которого подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, при этом выход электронного ключа соединен со входом запоминающего блока, выход которого подключен к первому входу блока вычисления, второй вход которого соединен с блоком управления, а выход блока вычисления соединен со входом цифрового индикатора, кнопка."Пуск" соединяет третий вход блока управления с общей шиной.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Цифровой измеритель коэффициента нелинейных искажений содержит аттенюатор 1, вход которого является входом устройства, аналого-цифровой

3 1140, преобразователь 2, электронный ключ

3, блок 4 управления, блок 5 вычисления и цифровой индикатор 6. Выход аналого-цифрового преобразователя 2 подключен ко входу электронного клю5 ча 3, первый выход блока 4 управления соединен со вторым входом электронного ключа 3, а второй выход— со входом блока 5 вычисления, выход которого подключен к цифровому индикатору 6. Кроме того, устройство содержит источник 7 постоянной составляющей, сумматор 8, блок 9 фазовой автоподстройки частоты, счетчик-делитель 10, комбинационный блок 11, запоминающий блок 12 и кнопку 13 "Пуск". При этом выход аттенюатора 1 соединен со входами сумматора 8 и блока 9 фазовой автоподстройки частоты, выход источника

7 постоянной составляющей соединен со вторым выходом сумматора 8, выход которого соединен со входами аналого-цифрового преобразователя 2 и блока 4 управления. Выход блока

9 фазовой автоподстройки частоты подключен к счетчику-делителю 10 и к комбинационному блоку 11. Выход счетчика делителя 10 подключен ко второму входу блока 9 фазовой автоподстройки частоты и ко второму входу блока 4 управления. Второй выход счетчика-делителя 10 подключен ко второму входу комбинационного блока

11, выход которого подключен ко второму входу аналого-цифрового пре35 образователя 2. При этом вь|ход электронного ключа 3 соединен со входом запоминающего блока 12, выход которого подключен к первому входу блока 5 вычисления, второй вход которо4О го соединен с выходом блока 4 управ- . ления. Выход блока 5 вычисления соединен со входом цифрового индикатора 6, кнопка 13 ."Пуск" соединяет третий вход блока 4 управления с общей

45 щиной.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал поступает на вход .аттенюатора 1, с выхода кото" рого он поступает на вход сумматора

8, на второй вход которого подается постоянная составляющая от источника 7.

Результирующий=сигнал с выхода сумма-5S тора 8 поступает на информационный вход аналого-цифрового преобразователя 2, где происходит преобразова057 4 ние мгновенных значений исследуемого сигнала в пропорциональные им значения единичных кодов, которые через электронный ключ 3, работающий .только в течение периода измерения, подаются на вход запоминающего блока 12.

Единичные коды из запоминающего блока 12 поступают на вход блока 5 вычисления. где над ними производятся математические операции (возведение в квадрат, сложение, деление, извлечение квадратного корня), и результаты с выхода блока 5 вычисления подаются на вход цифрового индикатора 6.

Управляющие сигналы, необходимые для нормального функционирования устройства, получаются следующим образом..

С выхода аттенюатора 1 исследуемый сигнал поступает на вход блока

9 фазовой автоподстройки.частоты, который позволяет увеличить точность измерения устройства за счет обеспечения совпадения начала периода сигнала с моментом отсчета и через комбинационный блок 11 управляет работой аналого-цифрового преобразователя. На входы блока 9 фазовой автоподстройки частоты подаются исследуемый сигнал с выхода аттенюатора i и вспомогательный с выхода счетчика-делителя,О, В блоке 9 фазовой автоподстройки,: частоты вырабатываются управляющие импульсы, которые затем подаются на входы счетчика-делителя 10 и комбинационного блока 11. Второй выход счетчика-делителя 10 связан со вторым входом комбинационного блока

11, вырабатывающего импульсы, соответствующие требуемым моментам отсче та за период исследуемого сигнала и подаваемые с выхода комбинационного блока 11 на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 2.

Поскольку устройство позволяет производить измерение за один период сигнала, то для введения его в режим "Измерение" используются кнопка 13 "Пуск" и блок 4 управления. После нажатия кнопки 13 "Пуск" и полного совпадения фаз измеряемого сигнала, поступающего с выхода сумматора 8 на первый вход блока 4 управления, и вспомогательного сигнала, поступающего с первого вы3 1140057 6 хода счетчика-делителя 10 на второй ь вход блока 4 управления, срабатыва- - Я Ч 9 „2(+4 . ет блок 4 управления. Сигнал с его

2 „.„1 1 первого выхода подается на управ-. ляющий вход электронного ключа 3, от- g крывает его и разрешает прохождение единичных кодов иэ аналого-qm@posoro преобразователя 2 в запоминающий где 1 — ошибка восстановления перблок 12. В момент окончания периода вой гармоники исследуемого сигнала. исследуемого сигнала блок 4 управ- 10 ления вырабатывает импульс, закрывающий электронный ключ 3, а со второго выхода блока 4 управления подается сигнал на второй вход .блока 5 вычисления, разрешая его ра- Q =f Q>+ ди боту

2 2

Ь„,=. Е Ч- Slh e(Q<+ Д), t=1

Далее в соответствии с выражениями

0 = A@2 + $2

1 1 1 1

q„=fc +s

Вычисление амплитуды и гармоники измеряемого сигнала производится в вычислительной части по следующему правилу: 1= Е V 91П(Щ+Д) .

И1

А„

Так как в основе работы устройства лежит принцип отсчета мгновенных значений исследуемого сигнала от нулевого уровня, а сигнал не имеет постоянной составляющей, то для создания условий воэможности отсчета вводится постоянная составляющая от источника 7, которая вместе с исследуемым сигналом подается на сумматор

8. В соответствии с определением нелинейных искажений путем использования коэффициентов ряда Фурье период исследуемого сигнала делят на частей и в моменты отсчетов производят измерение мгновенных значений сигнала

V Ч

Мгновенные значения сигнала используют для определения косинусоидальных G* и синусоидальных S; составляющйх амплитуд гармоник исследуемого сигнала в соответствии с цыражениями:

h м Р. Ч сбз (Я.ф,+д ) и

42=Х Ч соз2 (Я +б);

1=1

° .e ° ° ° ° e ° °, ° . ° ° ° ° °

4„,=.Е Ч, cps в(И. й);

t e 1 определяют амплитуды гармоник исследуемого сигнала, которые используются для определения коэффициента нелинейных искажений, определяемого квадратньи корнем из отношения суммы квадратов амплитуд гармоник без первой к сумме квадратов амплитуд всех гармоник исследуемого сигнала.

Техническое преимущество предлагаемого устройства по сравнению с

ЗО прототипом, который выбран в качестве базового объекта, заключается в том, что за счет введения нового блока фазовой автоподстройки частоты как основы системы синхронизаЗ ции устройства исключается ошибка по частоте между измеряемым и вспомогательным сигналами, что вытекает из принципа работы системы фазовой автоподстройки частоты. Воэни40 кающие же ошибки по фазе между этими сигналами не приводят к ошибкам в .вычислительной части, поскольку алгоритм работы этой части устройства, реализующий операции дискрет45 ного гармонического анализа инварнантен к фазовым сдвигам опорного нли исследуемого напряжений. кно

Составитель Н.Михалев

Редактор Т.Колб Техред Л.Коцюбняк Корректор,М.Демчик

Заказ 258/35 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 где К вЂ” число дискретных отсчетов (на период);

f(X>1 — измеряемый сигнал, 4 — фазовая ошибка опорного

Ъ напряжения.

Следовательно, коэффициент нелинейных искажений вычисляется по формуле:

l40057 8 и не будет зависеть от фазовой о.цибки системы синхронизации устройства.

Предлагаемое устройство, позволяет с высокой точностью измерять коэффициент нелинейнйх искажений сигналов, амплитуды которых сравнительно быстро изменяются во времени, поскольку каждое измерение производится на интервале одного периода

1р измеряемого напряжения.

При подключении предлагаемого устройства к .управляющей ЭВМ можно получить серию измерений по любому, запрограммированному алгоритму.