Способ измерения динамических изменений амплитуды синусоидального сигнала Советский патент 1985 года по МПК G01R19/04 

I.1 Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для использования в контрольно-измерительной аппаратуре, обеспечивающей исследование весьма малых отклонений амплитуды синусоидального сигнала, например в процессе осуществления радиометрических методов обогащения. Известен способ измерения динамических изменений амплитуды синусоидального сигнала, заключаюпшйся в ;образовании опорного сигнала из ис следуемого, синфазировании первого с вторым, масштабировании исследУе мого Сигнала, определении разности между масштабированным исследуемым и опорным сигналами с целью стабилизации аьшлитуды исследуемого сигнала на уровне, пропорциональном опорному l. . Недостаток известного способа, щ)именяемого при построении стабилизированных источников напряжения переменного тока, проявляется в низкой точности измерения, обусловленной, в частности, необходимостью масштабиронания асспедуемого сигнала. Наиболее близким т ехническим реше 1шем к изоб ретению является способ измере}шя дивамических изменений амшштуды синусоидального сигнала, предусматривающий вычитание опорного сигнала йэ исследуемого, стабилизацию ампййгуды исследуемого сигнала на уровне ащшитуды опорного сигнала вычитание опорного сигнала из стабилизированного по амш1итуде исследуемого, вычитание из первого разностно го сигнала второго разностного сигна ла и определение искомых динамических измененяй амплитуды во отношению полученного результата к амплитуде опорного сигнала 2J . Недостаток указанного способа так же связан с невысокой точностью изме рения, особенно в условиях малых дивдш1ческих изменений амплитуды, когд аа достоверность итоговых результатов существенное влияние оказывает фазовый сдвиг между исследуемым и опорным сигналами. Целью изобретения является повыше ние точности измерения при наличии малшх динамических изменений амплитуда. . Поставленная цель достигается тем . что согласно способу измерения дина мичесюк изменений амплитуды синусои 3 дельного сигнала, основанному на стабилизации амплитуды исследуемого сигнала на уровне амплитуды опорного сигнала и определении разности между стабилизированным по амплитуде исследуемым и опорным сигналами, предварительно совмещают исследуемый сигнал с опорным по фазе со скоростью динамических изменений фазового сдвига, упомянутую стабилизацию исследуемого сигнала по амплитуде осуществляют со скоростью, меньшей скорости динамических изменений амплитуды, а оценку последних производят по значению найденной разности. На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ. Устройство содержит узел 1 стабилизации амплитуды исследуемого сигнала с усилителем 2, блоком 3 сравнения, аналоговыми преобразователями 4 и 5 амплитуды переменного напряжения в постоянное напряжение и интегратором 6, фазовращатель 7, аналоговый преобразователь 8 фазового сдвига переменных напряжений, в постоянное напряжение, блок 9 сравнения и сумматор 10. Имеются также . 11 и 12 для подключения потенциальных выводов источников соответственно опорного и исследуемого сигналов и клемма 13 для подключения одного из участков шины нулевого потенциала. Один из входов усилителя 2 соединен с выходом источника исследуемого сигнала (с использованием клеммы 12), другой вход - с выходом блока 3 сравнения , а выход - с сигнальным входом фазовращателя 7. Выход фазовращателя 7 подключен к входу аналогового преобразователя 4, а выход источника опорного напряжения (с использованием клеммы 11) - к входу аналогового преобразователя 5 и к первым входам аналогового преобразователя 8 и сумматора 40, связанных вторыьшвходами с выходом фазовращателя 7. Выход аналогового преобразователя 4 через интегратор 6, а выход аналогового преобразователя 5 непосредственно соединены с вxoдa ш блока 3 сравнения. Один из выходов блока 9 сравнения подключен к выходу аналогового преобразователя 8, другой вход - к шине нулевого потенциала (с использованием клеммы 13), а выход - к управляющему входу фазовращателя 7. Выход сумматора 10 является выходом устро ства. Предложенный способ реализуется следующим образом. Приняв фазу опорного сигнала за нулевую, можно записать исследуемый УХИ опорный UQ сигналы в виде li,4Uxm- -SUi.e;fl(olt( где и - амплитуды исследуемо го и опорного сигналов;cf - фазовый сдвиг; , S (J/ - малые динамические изменения амплитуды и фазы исследуемого сигнала. Исследуемый сигнал V через усилитель 2 узла 1 стабилизации амплиту ды подается на фазовращатель 7 и далее на соответствуюпр1е входы аналоговых преобразователей 4 и 8 и сумматора 10. Аналоговый преобразова тель 4 преобразует в постоянное напр жение амплитуду U)(,, а аналоговый преобразователь 5 - амплитуду Сформированные постоянные нагфяжения одно через интегратор 6, а другое непосредственно - подводятся к входа блока 3 сравнения, который сравнивает их по величине. В случае несоот ветствия сравниваемых напряжений блок 3 воздействует на усилитель 2 до тех пор, пока амплитуда напряжения на выходе фазовращателя 7 не ста ; нет равной амплитуде опорного напря:жения, т.е. пока не будет достигнуто :равенство Охт Уот- Динамические изме нения 8 1) амплитуды исследуемого сигнала при прохоящении его через усилитель 2 и фазовращатель 7 не отслеживают, поскольку время интегриро вания интегратсфа 6 выбрано большим длительности динамических изменений. Медленные же изменения аьгалитуды исследуемого сигнала отрабатываются узлом 1, так как время интегрирования интегратора 6 меньше их длительностиJ Синусоидальный сигнал с выхода фазовращателя,7 поступает, как уже отмечалось, на один из входов аналогового пре бразователя 8. К другому его входу подводится опорный сигнал Ug. Преобразователь 8 осуществляет преобразование фаз.ового сдвига joCf в постоянное напряжение, которое сравнивается в блоке 9 сравнения с нулевым потенциалом. Если на выходе преобразователя 8 имеет место напряжение, свидетельствующее о наличии фазового сдвига между сигналом на выходе фазовращателя и опорным сигналом и, то блок 9 сравнения воздействует на фазовращатель 7 с учетом величины и знака результата сравнения до тех пор, пока указанный сдвиг по фазе не станет равным нулю. Таким образом, на один из входов сумматора 10 поступает опорный сигнал UQ, а на другой вход - сигнал с выхода фазовращателя 7, у которого фаза всегда совпадает с фазой UQ даже при ее динамических изменениях, поскольку в контуре подстройки фазы отсутствуют инерционные звенья. Постоянные составляющие амплитуд сигналов на входах сумматора 10 также равны в результате действия узла 1 стабилизации амплитуды исследуемого сигнала. В результате на выходе сумматора 10 присутствуют только динамические изменения S U амплитуды исследуемого сигнала. За счет совмещения исследуемого сигнала с опорным по фазе со скоростью, равной скорости динамических изменений фазового сдвига, и стабилизации амплитуды исследуемого сигнала на уровне амппитуды опорного сигнала со скоростью, меньшей скорости динамических изменений амплитуды, удается с повышенной точностью вьщелять весьма малые динамические изменения амплитуды исследуемого сигнала независимо от абсолютных значений амплитуд исследуемого и опорного сигналов и фазового сдвига между ними.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСШХ ИЗМЕНЕНИЙ АШЛИТУДЫ СИНУСОВДАПЬНОГО СИГНАЛА, основанный на стабилизации амплитуды исследуемого сигнала на уровне амплитуды опорного сигнала и определении разности между стабилизированным по амплитуде исследуемым и опорным сигналами, отличающийся тем, что, с целью повьвпения точности измерения при наличии малых динамических изменений амплитуды, предварительно совмещают исследуемый сигнал с опорньв4 по фазе со скоростью динамических изменений фазового сдвига, упомянутую стабилизацию исследуемого сигнала по амплитуде осуществляют со скоростью, меньшей скорости динамических изменений амплитуды, а оценку последних произ(Л водят по значению найденной разности.