Измеритель нелинейных искажений Советский патент 1984 года по МПК G01R23/20 

К1

00

ро ся

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения малых нелинейных искажений с высокой точностью.

Известен измеритель нелинейных искажений, содержащий режекторный и полосовой фильтры, вольтметр действующих значений, схему сравнения, усилитель постоянного тока и усилитель переменного тока с регулируемым коэффициентом передачи ij .

В таком измерителе нелинейность и шумы усилителя.переменного тока ограничивают чувствительность измерителя, а погрешности всех блоков входят в результат измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения коэффициента нелинейных исКс1жений, содержащее режекторный и полосовой фильтры, входы которых закорочены и являются входом устройства, выход режекторного фильтра подключен к одному входу сумматора непосредственно, а выход полосового фильтра - через детектор средних значений, выход сумматора соединен с выходом устройва через последовательно соединенные регулируемый широкополосный усилитель, фильтр верхних частот и детектор действующих значений, а управляющий вход широкополосного усилителя через усилитель постоянного тока соединен с выходом схемы сравнения, один вход которой подключен к источнику ,опорного напряжения а другой к выходу широкополосного усилителя 21 .

Недостатками известного устройства .являются относительно невысокая чувствительность, ограниченная конечной добротностью режекторного фильтра и шумами регулируемого широкополосного усилителя, а также то, что погрешности всех блоков устройства полностью входят в результат измерения.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель нелинейных искажений, содержащий режектор ный фильтр, детектор действующих значений и блок сравнения, выход которог подключен к входу усилителя постоянного тока, введены первый переключатель, один выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход которого через усилитель постоянного тока соединен с управляющим входом аттенюатора, другой выход переключателя подключен к второму входу блока сравнения через запоминающее устройство, а вход переключателя подключен к входу измерителя через последовательно соединенные сумматор, режекторный фильтр и детектор среднеквадратических значений, второй переключатель, один вход которого подключен к входу измерителя непосредственно, другой через инвертор, а управляющий входчерез последовательно соединенные усилитель-ограничитель и триггер, выход второго переключателя подключен к второму входу сумматора через аттенюатор.

0 На чертеже представлена блок-схема предлагаемого измерителя нелинейных искажений.

Устройство содержит переключатель 1, один вход которого подклю5 чен к входу устройства непосредственно, второй - через инвертор 2, управляющий вход - через последовательно соединенные усилитель-ограничитель 3 и триггер 4, а выход переключателя 1

0 через аттенюатор 5 подключен к входу сумматора б, второй вход которого соединен с входом устройства, а выход через последовательно соединенные режекторный фильтр 7 и детектор 8

5 дeйcтв fющиx значений - к входу переключателя 9, один выход которого подключен к блоку 10 сравнения непосредственно, другой выход - через запоминающий блок 11, а выход бло|ка 10 сравнения соединен через уси«литель.12 постоянного тока с управляющим входом аттенюатора 5.

Измеритель нелинейных искажений работает следующим образом.

Переключатель 9 находится в положении Q , а коэффициент передачи Кд аттенюатора 5 равен нулю. При этом высшие гармоники измеряемого сигнала Ux ПРОХОДЯТ через сумматор 6, режекторный фильтр 7, детектор дей0 ствующих значений 8 и в виде постоянного напряжения Ug через клем1.1у о переключателя 9 фиксируется йапомиНсшщим-блоком 11 с коэффициентом передачи- Г, т.е. на одном из вхо5 дои блока 10 сравнения получим постоянное напряжение и с учетом погрешностей блоков, работающих на переменном токе: & - аддитивная погрешность измерения, вызван0 ная конечной добротностью Q режекторного фильтра 7 и у. - точность детектора СКЗ:

и,|иГг и /дП % -|5ии гОН %Ь

где и - напряжение первой гармониКИ7К - коэффициент гармоник сиггала Ux; . ,

Уравнение для и показывает, что измерение U-gj. в известных устрой.ствах, возможно лишь при Kj. :M/Q, что ограничивает, в первую очередь, чувствительность известных устройств. Во втором такте переключатель 9 переводится в положение S . При этом на втором входе блока 10 срав нения образуется напряжение и , а усилитель 12 постоянного тока, усиливая разницу между и и и, управляет аттенюатором 5 до равенства. Одновременно напряжение UK , пр ходя через усилитель-ограничитель 3 и триггер 4, образует на управляющем входе переключателя 1 напряжение управления, частота которого в 2 разаменьше частоты исследуемого сигнала UK. При этом через ат тенюатор 5 на сумматор б проходит сигнал Uy либо непосредственно, либо через инвертор 2, т.е. сигнал UK , модулируемый по фазе Halt с частотой в 2 раза меньшей частоты сигнала Ujj . Такой фазомодулированный сигнал имеет спектр, смещен ный относительно исследуемого сигн ла на половину его основной частот а действующее значение такого сигнала равно действующему значению исследуемого сигнала. Поэтому фазо манипулированный сигнал, действующее значение которого KдUJ , где KI - коэффициент передачи аттенюатора 5, совместно с напряжением Ug сигнала Uji проходит через режектор ный фильтр 7 и детектором 8 действующих значений преобразуется в напряжение -.1,((П При установлении равенства и и коэффициент передачи К аттенюатора 5 численно равен коэффициенту нелинейных искс1жений К исследуемого сигнала Uys ми ft и не зависит от систематических погрешностей режекторного фильтра 7 и детектора 8 действующих значений.. Таким образом, чувствительность измерителя нелинейных искажений ограничена лишь шумами режекторного фильтра и детектора среднеквадратических значений, которые могут быть выполнены пассивными и тогда их шумы будут определяется лиЫь тепловыми шумами элементовфильттра и детектора, что позволяет повысить чувствительность имеющейся аппаратуры для измерения нелинейных искажений на два-три порядка (до десятитысячных долей процента . Погрешности предлагаемого устройства зависят от погрешностей аттенюатора и устройств, работающих на постоянном т-оке: запоминакяцего устройства, устройств сравнения и услителя постоянного тока, однако эти блоки могут быть без труда выполнены с погрешностями в десятые доли процента, причем эти погрешности носят мультипликативный характер по отношению к измеряемой величине.

ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ, содержащий режекторный фильтр, детектор действующих значений и блок сравнения, выход которого подключен к входу усилителя постоянного тока, отличающийся тец, что, с целью повЕлиения чувствительности и точности измерения, в него введены первый пере лючатель, один выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход которого через усилитель постоянного тока соединен с управляющим входом аттенюатора, другой выход переключателя подключен к второму входу блока сравнения через запоминающее устройство, а вход переключателя подключен к входу измерителя через последовательно соединенные сумматор , режекторный фильтр и детектор среднеквадратических значений, второй переключатель, один вход которого подключен к входу измерителя непосредственно, другой через инверyt тор, а управляющий вход - через последовательно соединенные усилитель-ограничитель и триггер, выход второго переключателя подключен к второму входу сумматора через аттенюатор.