Измеритель нелинейных искажений

 

Союз Сс»ветских

Социалистических

Республик

<»»>779900 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 31.07.78 (21) 2651577/18-21 (51) „„ {„з

G 0t R 23/20 с присоединением заявки HP—

Государственный комитет

СССР по делам нзобретений н открытнй

{23) ПриоритетОпубликовано 151180, Бюллетень ¹ 42 (53) УДК 621. 317 .5 (088.8) Дата опубликования описания 18. 11. 80 (72) Авторы изобретения

A. Г. Струнин, С. В. Андреев и В. И. Губарь

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (541 ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения нелинейных исках<ений синусоидального сигнала с высокой точностью. 5 †. Известны устройства для измерения нелинейных искажений синусоидальных сигналов(13, которые определяют либо коэффициент нелинейных искажений как отношение действующего значения нап- l0 ряжения высших гармоник к действующему значению напряжения первой гармоники, либо как отношение действующего значения напряжения высших гармоник к действующему значению напряжения всего сигнала, однако ввиду необходимости операции деления такие устройства содержат блок деления,которому присущи существенные недостатки: малый динамический диапазон, 10 температурная и временная нестабильности коэффициента передачи делительного блока, а измерители нелинейных исках<ений, измеряющие действующее значение напряжения высших гармоник 25 при нормированном значении напряжения первой гармоники в значительной степени свободны от указанных недостков, однако при широком динамическом диапазоне изменения напрях<ения З0 первой гармоники исследуемого сигнала невозможно обеспечить устойчивость усилителя переменного тока и линейного преобразователя, входящих в цепь авторегулирования, кроме того, погрешности устройства полносты входят в результат измерения.

Из известных измерителей нелинейных искажений наиболее близким к предлагаемому по техйической сущности является устройство для измерения коэффициента нелинейных искажений синусоидального сигнала, содер:кащее усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен с последовательно включенными активным эаграждающим фильтром и в*ольтметром действующего значения, а также с актйвным пропускающим фильтром, выход которого через схему сравнения напряжений по действующему значению, второй вход которогo подключен к источнику опорного напряжения, равного 1В, подключен к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом передачи через усилитель постоянного. тока |2j. недостатком известного устройства является невысокая точность измерения.

779900

S5

5,) б

Целью изобретения является повышение точности измерения коэффициента нелинейных искажений °

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения нелинейных искажений, содержащее усилитель переменного тока, выход

; коротого подключен" ко входам активного пропускающего и активного загРаждающего Фильтров, а также блок сравнения и источник опорного напряжения, введены три переключателя,ге-. нератор сигнала,три квадратора,два интегратора, два масштабных усилителя, ключ и запоминающий блок, причем один из входов первого переключате-. ля соединен с входным зажимом,.второй - с генератором сигнала, а выход с входом усилителя переменного тока, выход активного заграждающего фильтра соединен с сигнальным входом первого квадратора, выход которого через первый интегратор соединен с фокальным входом второго квадратора и входом второго переключателя, один выход которого является выходом устройства, а второй соединен с инвертирующим входом блока сравнения,выход активного пропускающего фильтра соединен с сигнальным входом трЕтьего квадратора, фокальный вход которого подключен к выходу второго квадратора, а выход к Фокальному входу первого квадратора через второй интегратор, выход источника опорного напряжения подключен к одному входу третьего переключателя через первый

Масштабный усилитель и к неинвертирующему входу блока сравнения через второй масштабный усилитель, выход блока сравнения через последовательно соединенные ключ и запоминающий блок подключен ко второму входу третьего переключателя, выход которого соединен с сигнальным входом третьего квадратора.

На чертеже йредставлена блок-схема измерителя нелинейных искажений. устройство содер>хит переключатель

1, один вход которого соединен с выходом генератора 2 сигнала с калиброванным коэффициентом нелинейных искажений, другой вход переключателя 1 со входным зажимом, а выход— со входом усилителя переменного тока 3, выход которого соединен с сигнальным входом квадратора 4 через активный заграждающий фильтр 5 и с сигнальным входом квадратора 6 через активный пропускающий фильтр 7, выход квадратора 4 подключен через интегратор 8 к Фойальному вХоду- квадратора 9 и входу переключателя 10, один выход которого подключен к инвертирующему входу блока сравнения

11, другой выход — к выходному за>химу, выход квадратора 9 подключен к фокальному входу квадратора 6, выход которого. подключен к фокальному входу квадратора 4 через интегратор

12, сигнальный вход квадратора 9 соединен с выходом переключателя 13, один вход которого подключен к выходу блока сравнения 11 череэ последовательно соединенные ключ 14 и запоминающий блок 15, а вход — через пер-. вый масштабный усилитель 16 - к выходу источника опорного напряжения

17, выход которого соединен также с неинвертирующим входом блока сравнения 11 через второй масштабный услитель 18., Работа предлагаемого измерителя нелинейных искажений осуществляется в два такта: в первом такте переклю-, чателя 1,10 и 13 находятся в положении "а", ключ 14 замкйут, активные фильтры 5 и 7, а также генератор

2 настроены на частоту первой гармоники входного сигнала, Сигнал U c

20 калиброванным коэффициентом нелинейных искажений K с выхода генератора

2 поступает через активные фильтры 5 и 7 на сйгнальные входы квадраторов

4,и б,причем на выходе активного за.—

25 граждающего фильтра 5 присутствует. напряжение высших гармоник 0>, а на выходе активного пропускающего фильтра 7 напряжение первой гармоники U сигнала U . U è U возводятся в квадрат квадраторами 4 и 6 соответственно, нормируются по напряжениям на фокальных входах 0> и 04 квадраторов

4 и 6 и усредняются интеграторами 8 и 12, найряжение О также возводится в квадрат квадратором 9 и нормируется по напряжению на Фокальном входе

05, причем 06 обратно пропорционально коэффициенту нелинейных искажений

К сигнала U и Формируется источником опорного напряжения 17 и мас40 штабным усилителем 16. При этом напряжение, поступающее на инвертирую- . щий вход блока сравнения 11 через клемму "а" переключателя 10, принимает значение

5 О т где Т вЂ” время усреднения интеграторов 8 и 12;

U напряжение высших гармоник на выходе генератора 2. г в свою очередь U = — 01dt=LI1/0

3" 04Т y ° Р. 4 о где 0 - напряжение первой гармоники сигнала на выходе генератора 2.

Или с учетом коэффициентов передачи усилителя 3 Кз и фильтров 5 и 7 (К8 и К7 ):

7 79900 а с учетом коэффициентов передачи квадраторов 4 и 6 (К,К ): !

5 { 17 3 5 41 . О ((- l() 1 КЗ К 6 ()4= U6 %=(Ê9/U5) (17 К ) > (К - коэффициент передачи квадратора 9)..

И К . М7 К 4 И К{.Кь.U6 (К ) т.е. в первом такте 06 представляет собой напряжение, пропорциональное погрешности устройства (-, которую можно определить как отличие от единицы напряжения U5 в первом такте, т.е.

{=u -: -" -" --{

5 К.,.К

Лри малых погрешностях справедливо это равенство представить в таком виде: {1 = .,, где {)(< — суммарная погрешность измерителя нелинейных искажений и, если U6=1+ $,та на выходе запоминающего блока 15 образуется напряжение (1-g). Это легко достигается выбором соответствующе-. го коэффициента передачи масштабного усилителя 18.

Во. втором такте переключатели 1, 10,13 ставят в положение "б", а ключ

14 размыкают, при этом ha устройство поступает исследуемый сигнал 07{, а в качестве О{, выступает напряжение (1-Я). В этом случае И 5 (оно же выходное напря>кение):

05=К (1+ ) Н =K„(1+q) (1-g) =К„(1-g) =

=К (1-%2/4), где К.>, — коэффициент нелинейных искажений исследуемого сигнала. Результат измерения получим с погрешностью второго порядка малости, причем с коэффициентом 0,25.

Формула изобретения

Измеритель нелинейных искажений, содержащий усилитель переменного тока, выход которого подключен ко входу активного пропускающего и активного заграждающего фильтров, а также блок сравнения и источник опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения„ в него введены три переключателя, генератор сигнала, три квадратора, два интегратора, два масштабных усилителя, ключ и запоминающий блок, причем один вход первого переключателя соединен с выходным

15 зажимом, второй — с генератором сигнала, а выход с входом усилителя ггеременного тока, выход активного загра>{<дающего фильтра соединен с сигнальным входом первого квадратора, 2О выход которого через первый интегратор соединен с фокальным входом второго квадратора и входом второго переключателя,один выход которого является выходом устройства,а второй соединен с инвертирующим входом блока сравнения, выход активного пропускающего фильтра соединен с сигнальным вхбдом третьего квадратора,фокальный вход которого п{>дключен к выходу второго квадратора, а выход к AQKBJlhному входу первого квадратора через второй интегратор, выход источника опорного напряжения-подключен к одному входу третьего переключателя через первый масштабный усилитель и к неинвертирующему входу блока сравнения через второй масштабный усилитель, выход блока сравнения через последовательно соединенные ключ и запоминающий блок подключен ко вто4О рому входу третьего переключателя, выход которого соединен с сигнальным входом третьего квадратора.

Источники информации, 45 принятые во,внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 416625, кл. G 01 R 23/20, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

50 9 464855 кл. G 01 R 23/20, 1976. 779900

Составитель Л. Сорокина

Редактор Н. Коляда Техред С. Мигунова Корректор В. Бутяга

Заказ 9317/10 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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