При исследовании некоторых физических процессов, имеющих статический характер (радиоастрономические шумы, атмосферные помехи, аппаратурные шумы и т. п.), необходимо измерять малые флуктуациоиные напряжения, уровень которых часто , чем уровень собственных шумов измерительной аппаратуры и другнх посторонних помех. Требование достаточной точности и надежности (повторяемости) результатов измерений при статическом характере процесса ц малости измеряемых величин обусловливает ряд трудностей, для преодоления которых необходима разработка и применение особых способов и методов измерений.
В простейших случаях измерение уровня электрических шумов осушествляется обычным резонансным усилителем. Существуют также методы, позволяющие измерять флуктуационные напряжения с уровнем, Jмeньшим, чем уровень собственных шумов измерительной аппаратуры. К таким методам относятся компенсационный и модуляционный. Однако применение этих методов приводит к усложнению измерительной аппаратуры, которая может обеспечить иеобходимую точ 1ость и надежность результатов измерений только при высокой стабильности и помехоустойчивости. К тому же модуляционный метод неприменим при измерении интенсивности шумов, в спектральном составе которых преобладают низкочастотные составляющие.
Описываемый способ измерения малых флуктуациониых напряжений основан на балансном компенсационном методе, представляющим комбинацию обычиото компенсациониого метода и нулевого моду.тяциониого. Это дает возможиость при относительно неелол ной аипаратуре измерять малые уровни щумов с любым сиектром.
На чертеже приведена принципиальная схема измерений, осуществляе1мых следующим образом. На входы двух идеитичиых усилительных трактов Ус и Ус2 сиифазно подводятся напряжение Е измеряеJMb 112894- 2 -
мого сигнала (шума) и противофазно-калиброванное напряжение Е,; С выходов усилительных трактов эти нанряжения подводятся к плечам дифференциального моста таким образом, что в одно плечо поступает сумма синфазных и разность противофазных напряжений, а в другое, наоборот, - разность синфазных и сумма противофазных напряжений. Достигается это соответствующим соединением концов Я и /С вторичных обмоток выходных трансформаторов Тр и Тр. В двух других пле чах моста находятся выпрямители di и , в диагональ моста включен гальванометр Я| и фильтр RC, обеспечиваюгций необходимую, постоянную времени. Условием баланса моста является равенство измеряемого и калиброванного напряжений Е,, Е,; .
Процесс- измерения малых флуктуациопных напряжений сгзодится к точной установке баланса моста, после чего замеряется величина калибровочного нанряжения. Для баланса моста не требуется точного равенства коэффициентов усиления усилительных трактов Ус и Усз, по необходимо иметь строгую идентичность выпрямительных звеньев. Последнее достигается пpeдвapитeJlьным подбором диодов по равным параметрам. Кроме того, пекоторое различие коэффициентов выпрямления может быть скомпенсировано в процессе измерений изменением величины сопротивлений, включенных в плечи моста (сопротивлення в точках аб и вг могут быть переменные).
Описанная схема обладает свойством автоматической компенсации помех и внутренних шумов усилительных трактов, вследствие чего последние не нарушают точности установки баланса моста и, следовательно, точности измерений.
Предмет изобретения
Компенсационный способ измерения флуктуационных напряжений, о т л и ч а ю ш; и и с я тем, что, с целью исключения погрешностей измерения, вносимых влиянием нестабильности усиления и уровня шумов аппаратуры, измеряемое напряжение сигналов направляют на входы двух идентичных усилительных трактов синфазно, а калиброванное -антифазно, и получаемые с выхода усилителей суммарные и разностные колебания подают в плечи дифференциального моста так, чтобы после выпрямления у среднения их в цепях моста, баланс по -;леднего достигался при равенстве эффективных напряжений измеряемых и калиброванных сигналов.
