Устройство для автоматическогоизмерения нелинейных искажений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтсиик

Социалистичесиик

Раслублии (i i>834588 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Замвлено 23. 07. 79 (21) 2800346/18-21 (5- )М. К.55.

G 01 R 23/20 с присоедииеиие5и заявки М—

65еудеретеенеьй кемвтет

СССР

550 делам взебретеви11 и юп5рмтвй (23) Приоритет—

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень Ме20 (53) УДК621.317..75(088 ° 8) Дата опубликования описания 30.05.81 (72) Автор изобретения

Н.В.Голубенко

1 I

I (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ- ИСКАЖЕНИЙ

Изобретение относится.к электро- измерительной и радиоизмерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения коэффициен-. та нелинейных искажений.

Известны. устройства для измерения коэффициента нелинейных искажений синусоидальных сигналов, основанные на раздельном измерении среднеквадратических значений напряжения полного

5Î сигнала 055 и напряжения высших гармоник Uy fl ).

Однако указанное разделение вносит известные неудобства при измерении стандартизованного коэффициента не5S линейных искажений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения нелинейных искажений синусоидального сигнала, содержащее режекторный фильтр, к выходу которого подключен вольтметр действующего значения, регулируемый широкополосный усилитель, избиратель ный усилитель, настроенный на частоту исследуемого сигнала, блок сравнения, источник опорного напряжения и усилитель постоянного тока, выходом подключенный к управляющему входу усилителя, входом — к выходу блока сравнения, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, второй через избирательный усилитель — с выходом усилителя и входом режекторного фильтра. Коэффи- циенты передачи режекторного фильтра с и избирательного усилителя в данном устройстве равны единице, действующее значение напряжения высших гармоник составляющих сигнала на выходе режекторного фильтра, измеряемое вольтметром, равно коэффициенту нелинейных искажений (2 ).

Однако изменение частоты исследуемого сигнала на входе устройства ведет к необходимости раздельной настройки режекторного фильтра и избирательного усилителя на основную

55

3 8345 гармонику. При этом возникает необходимость выполнения балансировочных и регулировочных операций режекторного фильтра и избирательного усилителя, что ведет к увеличению времени измерения, а

5 для визуального контроля настройки характерна большая субъективность процесса измерения коэффициента измеренпя нелинейных искажений.

При совместной настройке появля- 10 ется систематическая погрешность за счет неидентичности выполнения режекторных и избирательных цепей, что снижает достоверность измерения нелинейных искажений и приводит к допол- 15 нительным трудностям при автоматизации процесса измерения.

Цель изобретения — повышение точности, автоматизации и быстродействия измерений. 20

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического измерения нелинейных искажений, содержащее последовательно соединенные регулируемый широкополосный усили- . 25 тель, усилитель постоянного тока, блок сравнения, источник опорного напряжения, а также усилитель, режекторный фильтр и вольтметр, причем выход усилителя соединен со входом 50 режекторного фильтра и вторым входом блока сравнения, дополнительно введены сумматор, второй усилитель, блок коррекции, масштабирующий элемент и электронно-счетный частотомер, при- 55 чем выход регулируемого широкополосного усилителя подключен к первому входу сумматора и входу частотомера, выход которого подключен к управляющим входам режекторного фильтра и 40 блока коррекции, выход сумматора соединен со входом первого усилителя, выход режекторного фильтра через второй усилитель соединен со входом блока коррекции и входом масшабирую- 45 щего элемента, выход которого соеди-. нен со вторым входом сумматора, а выход блока коррекции соединен с вольтметром.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит регулируемый широкополосный усилитель 1, сумматор

2, первый усилитель 3, режекторный фильтр 4, второй усилитель 5, блок 6 коррекции, масштабирующий элемент 7, усилитель 8 постоянного тока, блок 9 сравнения, источник 10 опорного на88 ф пряжения, электронно-счетный частотомер 11 и вольтметр 12.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Исследуемый сигнал поступает через регулируемый широкополосный усилитель 1, осуществляющий автоматическое нормирование. уровня входного сигнала (напряжение на его выходе устанавливается постоянным), на сумматор 2 и на вход электронно-счетного частотомера 11, который измеряет частоту входного сигнала и формирует код, управляющий режекторным фильтром 4 и. блоком б коррекции, Сумматор 2, первый усилитель 3, режекторный фильтр 4 и второй усилитель 5 образуют блок режекторного усилителя, в отрицательную обратную связь которого включен масштабирующий элемент 7. Тогда на входе блока 9 сравнения присутствует напряжение высших 1армоник 1Ъ =1 ф .

При данном соединении узлов схемы отсчет вольтметра 12 дает значение коэффициента гармоник, определяемое как

Ьа

«0

a " U

1 где а — показание вольтметра.

Блок 6 введен для коррекции неравномерности и амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) тракта высших гармоник. Эта неравномерность приводит к тому, что коэффициент Р может быть равен единице лишь на одной частоте или в узком диапазоне частот. Введение блока коррекции дает возможность выполнить равенство К

Км в широком диапазоне частот и, таким образом, обеспечйть в этом диапазоне точное соблюдение равенства С1= 1- т.е. значительно повысить точность измерения коэффициента гармоник.

В технике измерения нелинейных искажений для подавления первой гармоники исследуемого сигнала на минус

80-90 дБ блок режекторного фильтра обычно выполняется иэ двух или трех секций режекторных усилителей, включенных последовательно. Это приводит к тому, что погрешность измерения, обусловленная неравномерностью АЧХ режекторных усилителей также возрастает в два или три раза соответственно.

Блок 6 коррекции, включенный на вы— ходе второго усилителя 5, обеспечива8345

Формула изобретения ет малую погрешность измерения. Он выполнен в виде управляемой частотомером цепи матриц сопротивлений и конденсаторов. Параметры цепи выбираются таким образом, чтобы суммарная АЧХ блока коррекции режекторного фильтра в полосе пропускания максимально приближалась к плоской. Вследствие того, что блок 6 коррекции управляется частотомером 11, крутиз- 10 на его АЧХ остается постоянной во всем диапазоне частот устройства, т.е. условие коррекции выполняется во всем этом диапазоне. При соответствующем выборе крутизны АЧХ корректирующей 15 цепи суммарная АЧХ тракта режекторного усилителя и корректирующей цепимаксимально приближается к плоской характеристике, Устройство для автоматического измерения нелинейных искажений, содержа.25 щее последовательно соединенные регулируемый широкополосный усилитель, усилитель постоянного тока, блок срав1 нения, источник опорного напряжения, а также усилитель, режекторный фильтр и

88 6 вольтметр, причем выход усилителя соеди" нен со входом режекторного фильтра и вторым входом блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, автоматизации и быстродействия, в него дополнительно введены сумматор, второй усилитель, блок коррекции, масштабирующий элемент и электронно-счетный частотомер, причем выход регулируемого широкополосного усилителя подключен к первому входу сумматора и входу частотомера, выход которого подключен к управляющим входам режекторного фильтра и блока коррекции, выход сумматора соединен со входом первого усилителя, выход режекторного фильтра через второй усилитель соединен со входом блока коррекции и

/ входом масштабирующего элемента,вы-. ход которого соединен со вторым входом сумматора, а выход блока коррекции соединен с вольтметром.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 11 3890570, HKH

324-77, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 464855, кл. G 01 R 23/20, 1974 (прототип).

834588

Составитель О.Панчерников

Ре актор Т.М мелщтайн Техред 3. Фанта Корректор С.Шекмар

Заказ 4997/7О Тираж 732 Подписное

ВНИИНИ. Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Филиал НПП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4