Способ определения нелинейности сигналов
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения величины нелинейности различных устройств. Сущность: в сравнении выходного исследуемого сигнала с опорным синусоидальным сигналом, при этом в определенные моменты времени для различных фазовых сдвигов между этими сигналами определяют модули отношений мгновенных значений двух сигналов, усреднений полученных значений, определении максимального абсолютного отклонения полученных модулей отношений и по отношению максимального абсолютного отклонения от усредненного к самому усредненному значению, определяют величину нелинейности. Способ имеет существенные преимущества на инфранизких частотах, измерения можно проводить в реальном масштабе времени, при этом обеспечивается высокое быстродействие, высокая точность измерения и простота реализации способа. 2 ил .
Изобретение относится к специализированной измерительной технике и предназначено для определения нелинейности выходного сигнала, для преимущественного использования на инфранизких частотах при исследовании величины нелинейности элементов и устройств, когда требуется высокое быстродействие, точность измерений и простота реализации.
На фиг.1 показан пример определений моментов времени измерений для произвольного фазового сдвига между сигналами; на фиг.2 структурная схема устройства реализующего способ. Для каждого фазового сдвига (фиг.1) получают четыре интервала на периоде одного из сигналов и соответственно четыре значений модулей отношений, которые не отличаются между собой с учетом минимальной погрешности используемого метода сравнения для сигнала без линейных искажений. При увеличении нелинейных искажений отклонения модулей отношений между собой при различных фазовых сдвигах будут увеличиваться, а отношение максимального абсолютного значения отклонения от среднего значения к самому среднему значению и будет определять нелинейность. Действительно, если на исследуемое устройство подать выходное синусоидальное напряжение, то нелинейность n можно определить по следующему выражению n [(Uвых Uл)]/Uл]100% (1), где n нелинейность, выраженная в процентах; Uвых амплитуда выходного напряжения исследуемого устройства; Uл амплитуда выходного напряжения идеального (линейного) устройства. Выражение (1) можно представить в следующем виде n[Uвх(Ка + Кi) (UвхКа)]/(UвхКа)}100% (2), где Uвх амплитуда входного синусоидального сигнала, Ка коэффициент передачи идеального устройства, (Ка + Кi) коэффициент передачи исследуемого устройства. После преобразования выражения (2) получим выражение для определения нелинейности в процентах n (Кm/Ка)100% (3), где Кm максимальное отклонение коэффициента передачи от своего номинального значения. При использовании данного способа осредненное значение получаемых отношений амплитуд для множества различных фазовых сдвигов стремиться к определенному значению. Устройство (фиг.2) содержит исследуемый блок 1, фазовращатель 2 и двухлучевой асциллограф 3. На вход исследуемого блока 1 поступает с выхода опорного генератора (на схеме он не показан) синусоидальный сигнал напряжения Uo(t) Aosin t, (4), который поступает и на вход фазовращателя 2, который может изменять фазу выходного напряжения относительно фазы входного. На выходе фазовращателя 2 по- лучают также синусоидальное напряжениеU2(t) Aosin( t + Fi) (5) той же амплитуды, значение которое не изменяется при изменениях фазовых сдвигов. На выходе исследуемого устройства получают выходное напряжение
U1(t) (Ka + K)Ao sin t (6). Таким образом, на два входа двухлучевого осциллографа 3 поступают исследуемые сигналы U1(t) и опорные синусоидальные сигналы напряжения U2(t), имеющие между собой фазовый сдвиг Fo, к примеру, как показано на фиг.1. Для каждого фазового сдвига Fo в каждый из четырех моментов времени, соответствующих середине выбранных интервалов, определяют модули отношений значений амплитуд (Ка + К), осредняют полученный результат, измеряют максимальное абсолютное значение отклонения текущих значений модулей отношений Кm от осредненного результата и по отношению Кm/Ka определяют нелинейность в исследуемом сигнале. Для повышения разрешающей способности следует увеличивать количество фазовых сдвигов для анализа, при необходимости можно проводить исследования в режиме большого сигнала и в режиме малого сдвига. Следует отметить, что амплитуда опорного генератора не влияет на погрешность измерений, так как относительные отклонения значений модулей отношений не зависят от получаемых значений Ка.
Формула изобретения