Измеритель нелинейных искажений электрическихсигналов

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

248062

Союз Соввтскиз

Социзлистичвскив

Республик

1 ,1f, I

Кл, 21е, 11/20

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 13.XI.1967 (№ 1197363/26-9) с присоединением заявками №

Приоритет

Опубликовано 10.VII.1969. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 15.XII.1969

МПК б 01r

УДК 621.317.757 (088.8) Комитет по делов изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

Е. Д. Колтик

Заявитель

ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ

К = 2 + 3 + 4 +

1 0 2+ 3 + ° .

Измеритель нелинейных искажений электрических сигналов предназначен для измерения коэффициента нелинейных искажений (КНИ), представляемого в следующей форме: где С с — напряжение основной частоты; U2, U3, U4,... — напряжения 1, 2. 3... гармоник, В, А — действующее (эффективное) значение гармонических составляющих и, соответственно, действующее значение всех составляющих исследуемого сигнала.

Известные измерители нелинейных искажений включают в себя входной трансформатор и мостовую резонансную схему, либо резонансный усилитель с полосовым фильтром.

Выходным индикатором является вольтметр действующего значения напряжения, При измерениях с помощью фильтров устраняется основная составляющая исследуемого сигнала.

Указанные приборы имеют значительные погрешности из-за шумов и наводок предусилителей, а также нелинейности их амплитудных и частотных характеристик. Кроме того, в этих устройствах возникают большие погрешности из-за невозможности точного разделения с помощью полосового фильтра основной составляющей исследуемого сигнала и его второй гармоники, наблюдаются трудности при настройке на основную частоту, так как нередко частота исследуемого сигнала нестабильна.

С целью повышения точности и расширения пределов измерения в схему предлагаемого измерителя введены неградуированный фазовращатель и вспомогательный канал, включающий в себя дополнительное формирующее и дополнительное суммирующее устройства, избирательный усилитель и индикатор нуля.

В предлагаемом измерителе первая гармоника исследуемого сигнала устраняется в основном сумматоре путем подачи на последний компенсирующего напряжения, сдвинутого на 180 . Регулировка сдвига фазы с достаточной точностью производится с помощью

20 неградуированного фазовращателя по показанию индикатора, |на который подается сигнал рассогласования с дополнительного суммирующего устройства при наличии различия в фазах первой гармоники исследуемого сигнала и

2S компенсирующего напряжения.

Для увеличения чувствительности прибора в избирательном усилителе, включенном на выходе суммирующего устройства, выделяется десятая гармоника этого сигнала рассогЗО ласования, 248062

На чертеже изображена схема предложенного измерителя.

Он содержит переключатель 1, вольтметр 2 действующего (эффективного) значения измеряемого напряжения, суммирующее устройство (основное) 8, основной формирователь 4 прямоугольных импульсов (меандр), фильтр нижних частот 5, неградуированный фазовращатель 6 с пределами -(2 — 5) и делитель напряжения i. К выходу фазовращателя б подключен вспомогательный канал, включающий в себя дополнительный формирователь 8 прямоугольных импульсов, дополнительное суммирующее устройство 9, избирательный усилитель 10, индикатор нуля 11.

Сущность измерения коэффициента нелинейных,искажений заключается в следующем.

Первоначально исследуемое напряжение

U, коэффициент нелинейных искажений которого требуется определить, подается через переключатель 1 (положение а) на вольтметр 2 и производится измерение действующего значения напряжения

A = 1 Uo+U2+ 1з+...

Затем переключатель 1 переводится в положение б. В этом случае вольтметр 2 измеряет действующее значение гармонических составляющих В= U2+ Уз+ Uq+.... Далее вы1/ 2 2 . 2 числяется коэффициент нелинейных искажений К..

При замыкании переключателя 1 в положение б исследуемый сигнал Uj подводится к основному формирователю 4 прямоугольного напряжения и к одному из входов основного суммирующего устройства 8. На другой вход основного суммирующего устройства 8 через последовательно включенные фильтр нижних частот б, неградуированныи фазовращатель б и делитель напряжения 7 подается напряжение с частотой первой гармоники. Это напряжение равно по амплитуде и сдвинуто по фазе на 180 по отношению к основной составляющей исследуемого сигнала.

Сдвиг первой гармоники по фазе точно на

180 осуществляет основной формирователь 4 (сигнал снимается с противоположного плеча). Учитывая, что в спектре прямоугольного напряжения (типа меандр) отсутствуют четные гармоники (2, 4, 6,...), фильтрация первой гармоники осуществляется фильтром нижних частот 5, имеющим пологую частотнофазовую характеристику. При,прохождении сигнала через формирователь и фильтр нижних частот образуется фазовая погрешность порядка (0,5 — 2) . Для повышения точности сдвига фазы предусмотрен неградуированный фазовращатель б с пределами + (2 — 5) .

Уравнивание, первой гармоники по амплитуде производится с помощью делителя напряжения 7. Чтобы с помощью фазовращателя более точно отрегулировать сдвиг фаз (с по5

55 грешностью -+0,1 ), включен вспомогательный канал.

На один из входов суммирующего устройства 9 этого канала подается напряжение со входа формирователя 4, а на другой — с фазовращателя б через формирующее устройство 8. В результате сложения двух противофазных сигналов, равных по амплитуде, на выходе суммирующего устройства 9 появляется сигнал рассогласования, Этот сигнал поступает на избирательный усилитель 10, на выходе которого выделяется десятая гармоника этого сигнала, чем умножается фаза, и, следовательно, фазовая погрешность, а точность регулировки повышается. С усилителя гармоника сигнала рассогласования поступает на индикатор. С помощью фазовращателя и дополнительного делителя напряжения в схеме вспомогательного формирователя 8 (на схеме для упрощения,не показан) регулируют фазу до нулевого показания на индикаторе.

В этом случае на основное суммирующее устройство 8 подводится компенсирующее напряжение с частотой первой гармоники исследуемого сигнала,,равное основной гармонике сигнала и точно сдвинутое на 180 . Таким образом, на выходе основного суммирующего устройства 8 исключается первая гармоника и на вход вольтметра 2 через переключатель

1 поступает сигнал в виде суммы гармоник (12+ U2+ U4+ ° ° ).

Отсутствие в предлагаемом измерителе нелинейных искажений высокодобротных избирательных систем, включенных в цепь измерения (фильтр — вольтметр), на порядок увеличивает точность прибора, делает его более стабильным и пригодным для измерений при низких частотах. Фильтрация первой гармоники с помощью последовательно включенных формирователя прямоугольных импульсов и фильтра нижних частот существенно упрощает также схему и конструкцию прибора.

Наличие в приборе вспомогательной измерительной цепи для точного установления противофазности и равенства первых гармоник (гармоники в спектре исследуемого сигнала и компенсирующей гармоники) значительно расширяет пределы имерения коэффициента нелинейных искажений в области его малых значений. Наличие на входе нулевого индикатора избирательного усилителя не вносит никаких искажений и дополнительных фазовых погрешностей, так как на последний подается суммарный сигнал.

Предмет изобретения

Измеритель нелинейных искажений электрических сипналов, содержащий суммирующее устройство, делитель напряжения, двухпозиционный переключатель и вольтметр, отлича о щий ся тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов измерения, ко входу упомянутого суммирующего устройства подсоединен основной формирователь

248062

Составитель M. Порфирова

Редактор М. В. Афанасьева Техред T. П. Курилко Корректор О. И. Усова

Заказ 3252/1 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 прямоугольных импульсов, выход которого через фильтр нижних частот и неградуированный фазовращатель подключен кдополнительному формирователю прямоугольных импульсов, при этом вход основного формирователя соединен с одним из входов дополнительного суммирующего устройства, а выход дополнительно""о формирователя прямоугольных импульсов подключен к другому входу дополнительного суммирующего устройства, подсое5 диненногG выходом к нулевому индикатору через из бир ательный усилитель.