Цифровой измеритель коэффициента нелинейных искажений

 

l : ° .". iq:, ч,,т.

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советск их

Сощиалистическык

Республик (i ii 765745

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.05.78 (21) 2616566/18 — 21 (51)М, Кд.

6 01 R 23/20 с присоединением заявки М йсудерстеениый комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 23.09.80. Бюллетень М 35

Дата опубликования описания 23.09.80нп делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317..73 (088.8) (72) Авторы изобретеийя

М, Я. Минц, В. Н. Чтптков, А. А. Горлач и В. Е, Петров (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА НЕЛИНЕЙНЫХ

ИСКАЖЕНИЙ

Изобретение относится к электро- и радиоизмерениям.

Известен цифровой измеритель коэффициента нелинейных искажений, с использованием цифрового анализатора для измерения первой б гармоники исследуемого сигнала, цифрового вольтметра для измерения действующего значения исследуемого сигнала и вычислении по показаниям этих приборов коэффициента нелинейных искажений (1).

Недостатками этого измерителя являются невысокие точность и надежность, сложность аппаратурной реализации. Ограничения по точности и надежности в этом приборе обусловлены тем, что в соответствии с принципом, поло15 женным в основу его построения, приходится проводить вычисления с квадратами больших чисел. Для обеспечения BblcoKoH точности и уменьшения нижнего предела измерений необходимо сохранять соответствующую разрядность этих чисел, т.е. приходится увеличивать объем перерабатываемой информации. Это приводит к возрастанию разрядности счетных узлов, а следовательно, к увеличению вероятности сбоев и, в конечном итоге, к понижению точности и надежности измерений.

Известен измеритель, в котором использована обработка сигнала, которая сводится к операциям над малыми числами, что в значительной степени уменьшает разрядность чисел при вычислении. Это, естественно, ведет к сокращению объемов счетных узлов и уменьшению вероятности их сбоев (2).

Однако противопоставляемый измеритель также имеет ряд недостатков. Один из ннх состоит в низком быстродействии измерений и обусловлен тем, что на первом этапе измерений — определении амплитуды и фазы первой гармоники реализован поисковый вариант.

Кроме того, устройство ограничено по точности, присущей: данному принципу построения прибора. Одним из источников погрешностей здесь является операция деления при нормировании последуемого сигнала, а вторым источником — погрешность задания фазового сдвига нормированной первой гармоники. Сложность схемной реализации во многом определяется делителем числовых кодов, блоком

765745 сравнения и задатчиком нормированных гармоник.

Цель изобретения — увеличение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что цифровой измеритель коэффициента нелинейных искажений, содержащий преобразователь аналог-код, соединенный через первый электронный ключ с первыми входами двух множителей числовых кодов, другие входы которых соединены с задатчиком нормированных гармоник, два реверсивных счетчика, связанных первым и вторыми блоками переноса с блоком вычислений, сумматор, подключенный к блоку вычисления, снабжен двумя вычитающими счетчиками, выходы которых подключены к первым входам множителей числовых кодов и посредством третьего и четвертого блоков переноса к реверсивным счетчикам, вторым и третьим электронными ключами, каждый из которых по входу соединен с выходом соответствующего множителя числовых кодов, одним из выходов с входом соответствующего реверсивного счетчика, а другим выходом с входом вычитания сумматора, подключенного входом суммирования и другому выходу первого электронного ключа.

Принцип действия предлагаемого измерителя состоит в определении коэффициента нелинейных искажений согласно формуле!

20

30

Выражение (3) можно записать следующим образом:

z (4) ч

2 = Е Щ1)-ССО а,„.-ВМИГ Ь„

И 1= ч ч где 3 — действующее значение высших гармоник исследуемого сигнала $(4);

35 — действующее значение первой гармо1 ники.

Причем = (- „, (2) где Y — действующее значение исследуемого сигнала.

Действующее значение высших гармоник

40 определяют по дисперсии исследуемого сигнала относительно первой гармоники:

- — (f(t;)- <" " 1 в „„

45 где (— мгновенные значения исследуемого

4! сигнала $(g) в точках дискретизации;

А%1)ЙА — мгновенные значения первой гармо1 / ники исследуемого сигнала в точках дискретизации . (А — амплитуда, 1

Ц вЂ” фаза первои гармоники;

g --- -число точек дискретизации.

I где С=ДЫМИ г, В=А соьМ квалратурные составляющие амплитуды первой гармоники.

В основу построения предлагаемого измерителя положено соотношение (4), в котором коэффициенты В и С определяются по формулам;

Ь = — X. 1 (1;) 1!за „, (5)

1=1

c= — z, (;)с. Д (") и

1=1

На чертеже приведена блок-схема цифрового измерителя нелинейных искажений.

В состав измерителя входят преобразователь

1 аналог-код, блок 2 управления, задатчик 3 кодов нормированных гармоник, первый электронный ключ 4, множители 5 и 6 числовых кодов, второй и третий электронные ключи 7 и 8, реверсивные счетчики 9 и 10, первый и второй блоки 11 и 12 переноса, блок

13 вычисления, третий и четвертый блоки 14 и 15 переноса, вычитающие счетчики 16 и 17, сумматор 8.

Принцип действия цифрового измерителя заключается в следующем.

Его работу можно разбить на два этапа. Ha первом этапе определяются коэффициенты В и С основной гармоники. На этом этапе электронные ключи 4, 7 и 8 блоком 2 управления открыты по первому выходу и закрыты по второму выходу.

Исследуемый сигнал P (<) через входной зажим поступает на преобразователь 1 аналогкод и блок 2 управления. Блок управления формирует 1 точек дискретизации 1 за период (или несколько периодов) исследуемого сигнала и в эти моменты выдает команду на запуск преобразователя 1 аналог-код и на вход задатчика 3 нормированных гармоник. Коды мгновенных значений исследуемого сигнала з . () через электронный ключ 4 поступают на первые входы множителей числовых кодов

5и6,надругие входы которых подаются с задатчика 3 коды нормированных гармоник

Б1)1 Ю Ь1 и COSUUt соответственно. Произведения кодов (Ф..!)51)1 ц „и () о цу(, 1 с выходов множителей числовых кодов 5 и 6 через электронные ключи 7 и 8 поступают на реверсивные счеТчики 9 и 10. После циклов преобразования в реверсивных счетчиках 9 и 10, в- соответствии с формулами (5) и (6)> фиксируются коды. коэффициентов В и С соответственно. В этот момент с блока 2 управления поступает команда на блоки 11 и 12 переноса и электронные ключи 4, 7 и 8. Через блоки 11 и 12 переноса коды коэффициентов

В и С из реверсивных счетчиков 9 и 10 вводят765745

5 ся в блок !3 вычисления, которым произвопнтся определение действующего значения первой гармоники согласно формуле:

6 ления производится определение коэффициента нелинейных искажений в соответствии с его определением, т.е. по формуле (1).

Электронные ключи 4, 7 и 8 по сигналу с блока 2 управления изменяют свое состояние на противоположное, т.е. закрываются но первому выходу и открываются по второму выходу. С этого начинается второй этап измерений, на котором основана суть предлагаемого изобретения. Состоит он в следующем. На каждом из и циклов преобразований коды мгновенных значений х(4j) с выхода преоб- 1ч разователя 1 аналог-код через электронный ключ 4 поступают на вход суммирования сумматора 18. С другой стороны, по сигналу блока 2 управления, поступающему на блоки 14 и 15 переноса, коды В и С из реверсивных счетчиков 9 и 10 вводятся в вычитающие счетчики 16 и 17, из которых они затем списываются и поступают на первые входы множителей числовых кодов 5 и 6. На вторые входы этих множителей с задатчика 3 нормированных rap- д моник подаются коды 91Ищ -и СОБЮФ,.;те же, что и при определении коэффициентов В и С.

Произведение кодовВ5Ф CU41и ССОР ч),;с выходов множителей числовых кодов 5 и 6 соотв тственно через электронные ключи 7 и 8 поступают на входы вычитания сумматора 18, Поступление кодов f(t ),В9111Ш11 иСсо5аА1 на сумматор 18 может быть разнесено по времени. Коды разности(Ы(;)-55ahuUC„-Ссоъсй) Ь„.1с сумматора 18 вводятся в блок 13 вычисления, где они подвергаются вычислительной процедуре согласно выражениям (3). Наконец, тем же блоком вычисФормула изобретения

Цифровой измеритель коэффициента нелинейных искажений, содержащий преобразователь аналог-код, соединенный через первый электронный ключ с первыми входами двух множителей числовых кодов, другие входы которых соединены с задатчиком нормированных гармоник, два реверсивных счетчика, связанных первым и вторым блоками переноса с блоком вычисления, сумматор, подключенный к блоку вычисления, и блок управления, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений он снабжен двумя вы. читающими счетчиками, выходы которых подключены к первым входам множителей числовых кодов и посредством третьего и четвертого блоков переноса к реверсивным счетчикам, вторым и третьим электронными ключами, каждый из которых по входу соединен с выходом соответствующего множителя числовых кодов, одним из выходов — с входом соответствующего реверсивного счетчика, а другим выходом — с входом вычитания сумматора, подключенного входом суммирования к другому выходу первого электронного ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 445919, кл. G 01 R 23/20, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР Р 470759, кл. G 01 R 23/20, 1976.

765745

Составитель А. Беляев

Техред Е. Гаврилешко

Корректор С. Шекмар

Редактор Т., Киселева

Заказ 6920/17

Т р 1ОВ . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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