Способ измерения нелинейных искажений Советский патент 1983 года по МПК G01R23/20 

Способ измерения нелинейных искажений синусоидального сигнала относится к электроизмерительной технике и предназначен для. измерения коэффициента гармоник низкочастотных синусоидальных сигналов с высокой точностью.

Известен фильтровой способ измерения коэффициента гармоник синусоидалного сигнала, включающий вьццеление первой гармоники сигнала, калибровку сигнала по требуемой амплитуде перво .гармоники, исключение ее из спектра сигнала и измерение действующего значения высших гармоник исследуемого сигнала 1.

Известный способ требует определения основной частоты или периода исс ледуемого сигнала для настройки полсовых фильтров и операцию уэкополосной фильтрации, что невозможно выполнить с то.чностью в единицы процентов при времени измерения не более нескольких (2-10) периодов входного сигнала, что в свою очередь резко увеличивает время измерения при исследованиинизкочастотных сигналов.

Кроме того, медленная флуктуация частоты исследуемого сигнала, которая рсегда имеет место, также вызывает значительную погрешность измерения.

Известен компенсационно-фильтровой способ измерения нелинейных искажений синусоидальных сигналов, включающий определение частоты, амплитуды и фазы первой гармоники исследуемого сигнала, вычитание полученной первой гармоники из исследуемого сигнала по мгновенным значениям и определение действующего значения разностного напряжения 2.

Такой способ также требует предизионного измерения периода сигнала и двухкоординатного уравновешивания на переменном токе по амплитуде и по фазе, что, кроме низкого быстродействия и относительно невысокой точвости, требует сложной аппаратурной реализации. Кроме того, погрёййости от низкочастотной флуктуации исследуемого сигнала по частоте, фазе и амплитуде, что практически всегда имеет место, полностью войдут в результат измерения по известному способу,

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения нелинейных искажений, основанный на использовании коэффициентов ряда Фурье и включаидий разбиение отрезка времени, равного периоду исследуемого сигнала на ряд временных интервалов и последовательное суммирование единичных кодов, значения которых соответствуtor мгновенной величине входного сигнала с весовыми коэффициентами, соответствующими значению аппроксимирующей опорной функции на этом интервале, из исследуемого сигнала формируют линейно возрастающие в течение первого полупериода основной частоты и линейно убываклцие в течение второго полупериода основной частоты напряжения фиксированной амплитуды, сдвинутые друг относительно друга на четверть периода основной частоты, и определяют средние значения единичных кодов на отрезке времени, кратном периоду сигнала, используя полученные линейно изменяющиеся напряжения в качестве аппроксимирующих опорных функций, а по величине корня квадратного из разницы между отношением среднего квадрата входного сигнала к сумме квадратов полученных средних и единицей судят о коэффициенте гармоник ис следуемого сигнала.

Такой способ позволяет исключить влияние погрешностей узкополосных фильтров на результат измерения.

Однако устройства, основанные на этом способе, имеют довольно узкий частотный диапазон. Кроме того, реализация такого способа предполагает применение сложной аппаратуры, а в результат измерения входят мультипликативные погрешности всех устройств, необходимых для реализации известного способа 3J,

Цель изобретения - повышение точности измерения налинейных искажений.

Поставленная цель достигается тем, что при Измерении по способу, основанному на использовании коэффициентов ряда Фурье и включающему формирование из исследуемого сигнала линейно возрастакадих в течение первого полупериода основной частоты и линейно убьгаающих в течение второго полупериода основной частоты напряжений фиксированной амплитуды, сдвинутых относительно друг друга на четверть периода основной частоты, а также определение среднего квэдрата исследуемого напряжения, дополнительно масштабируют сумму квадратов разностей между средними квадратами сумм исследуемого сигнала с первым и третьим, а также вторым и четвертым линейно изменяющимся напряжениями до равенства разности меядду средним квадратом исследуемого сигнала и указанной суммой а о коэффициенте гармоник сигнала судят по значению корня квадратного из масштас5ногр коэффициента в момент равенства.

Способ реализуется следующим образом,

Из исследуемого Сигнала формируют напряжение пилообразной формы: U,, , f Unj и Uf,. с амплитудой U и сдвинутые друг относительно друга на четверть периода основной частоты, спект ры которых

Г

о .

1 (21-4)

СПСХ;ОБ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ, основанный на использовании коэффициентов ряда Фурье, йри котором формируют из исследуемого сигнала линейно возрастающие в течение первого полупериода основной частоты и линейно убывающие в течение второго полупериода основной частоты напряжения фиксированной амплитуды, сдвинутые относительно друг друга на четверть периода частоты, а также определяют средний квадрат напряжения исследуемого сигнала I- отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, масштабируют суюлу квадратов разностей между средними квадратги и сумм исследуемого сигнала с первым и третьим, а также вторым и четвертым линейно изменяющимся напряжениями до равенства разности между средним квадратсмх исследуемого § сигнала и указанной суммой, а о коэф.фнциенте гарионнк исследуемого сигна-С/) ла судят по значению корня квадратно- го из масштабного коэффициента в мо:мент равенства.