Измеритель коэффициента гармоник Советский патент 1991 года по МПК G01R23/20 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения нелинейных искажений электрических сигналов.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерений коэффициента гармоник.

На чертеже приведена структурная схема измерителя коэффициента rap- I моник.

Измеритель содержит последовательно соединенные входной блок 1, формирователь 2 периода, фазовращатель 3, фазовый детектор 4, фильтр 5 нижних частот (ФНЧ), генератор 6, управляемый напряжением (ГУН), счетчик 7, запоминающее устройство (ЗУ) 8, цифроаналоговый преобразователь (ЦДЛ) 9, НЧ 10, выход которого подключен к второму входу сумматора 11, первый вход которого подключен к выходу входного блока 1, а выход - через детектор 12 среднеквадрати- ческих значений (СКЗ) и аттенюатор 13 к входу опорного напряжения ЦАП 9 причем выход детектора 12 СКЗ подключен также к выходу вольтметра 14 постоянного напряжения, второй выход счетчика 7 подключен к второму входу фазового детектора 4, вход входного блока 1 является входом измерителя. Блок 15 ФАПЧ включает фазовый детектор 4, НЧ 5, ГУН 6 и счетчик 7.

Измеритель работает следующим образом.

Исследуемый сигнал UBX через входной блок t поступает на вход формирователя 2 периода, который формирует прямоугольные импульсы с час- тотой следования f, равной частоте первой гармоники исследуемого сигнала. Эти прямоугольные импульсы через цифровой фазовращатель 3 подаются на вход блока 15 ФАПЧ, пред- ставляющего собой цифровой умножитель частоты.

Коэффициент деления счетчика 7 определяет коэффициент умножения частоты, а на его цифровых выходах формируется двоичный п-разрядный код адреса для ЗУ 8, в котором по последовательно расположенным N адресам хранятся двоичные Р-раз- рядные коды амплитуды мгновенных значений функции F(t ) - sintot в каждой из N т,очек дискретизации. Эт Р-разрядные коды подаются на цифровые входы перемножающего ЦАП 9 и изменяются с периодом умноженной частоты Nf.

На выходе ЦАП 9 образуется ступенчатый аналоговый сигнал синусоидальной формы с фазой, равной -Т, относительно фазы первой гармоники входного исследуемого сигнала. Он сглаживается с помощью ФНЧ 10, имеющего частоту среза, которая определяется частотой f формируемого сигнала и равна приблизительно 2f. Сигнал с выхода ФНЧ 10 -подается на второй вход пассивного сумматора 11 на первый вход которого подаетс исследуемый сигнал Uw.

Компенсация первой гармоники исследуемого сигнала на выходе сумматора 11 осуществляется с помощью сформированного синусоидального сигнала с противоположной фазой, амплитуда которого определяется уровнем постоянного напряжения на входе опорного напряжения ЦАП 9, а его фаза определяется фазовым сди- гом, вносимым цифровым фазовращателем 3. Опорное постоянное напряжение для ЦАП 9 образуется путем детектирования выходного напряжения сумматора 11 по СКЗ и нормирования его по уровню с помощью калиброванного аттенюатора 13. Момент компенсации первой гармоники регистрируется по минимальному значению постоянного напряжения на выходе детектора 12с помощью вольтметра 14.

Значение коэффициента гармоник исследуемого сигнала однозначно опрделяется амплитудой формируемого компенсационного сигнала с выхода ФНЧ 10, не зависит от его фазы и определяется выражением Us

К.

Ц

100,

(Г)

где UfcHUt - СКЗ напряжений высших и первой гармоник исследуемого сигнала соответственно.

В момент компенсации первой гармоники выходной сигнал сумматора 11 практически содержит только спектр высших гармоник, поэтому СКЗ выходного сигнала Ufc равно СКЗ Ub напряжения высших гармоник иеёледуе- мого. сигнала, т.е.

Uc 1 1 в,(2)

а СКЗ Т,1 напряжения компенсирующего

сигнала Uj

исследуемого сигнала, т.е.

и (и,

равно СКЗ напряжения

(3)

СКЗ Uj напряжения компенсирующег сигнала определяется выражением

t J - КяКдК Вр- KnKeK Ug. (A) Подставляя выражения (2) - (4) в выражение. (1)э получаемЧ

Ue

KnKqK UB

г- ЮО

122„

КяК„Кс

ЧП 1Ч0

где Кр, К 0 и К« - коэффициенты преобразования ЦАП 9, передачи аттенюатора 13 и ФНЧ 10 соответственно.

Коэффициент передачи аттенюатора 13 определяется в момент компенсации первой гармоники в исследуемом сигнале. Коэффициент передачи К ФНЧ 10 постоянный и в частном случае может быть равен единице. Коэффициент преобразования ЦАП 9 является постоянной величиной и в частном случае также может быть равен единице.

Таким образом, коэффициент гармоник исследуемого сигнала однозначно определяется коэффициентом передачи Kg аттенюатора 13 в момент компенсации, который может быть зафиксирован, преобразован в код коэффициента

16191936

гармоник и отображен на индикаторном

устройстве.

Формула изобретения

Измеритель коэффициента гармоник, содержащий входной блок, фазовращатель, аттенюатор, блок фазовой автоподстройки частоты и последовательIQ но соединенные сумматор, детектор среднеквадратических значений и вольтметр постоянного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точJ5 ности измерений, в него введены формирователь периода, последовательно соединенные запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, выход которого

20 соединен с вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с выходом входного блока и входом формирователя периода, выход которого соединен с входом фазовращателя, вы25 ход которого соединен с входом блока фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом запоминающего устройства, а выход детектора среднеквадратических значе30 ний соединен с входом аттенюатора, выход которого соединен с опорным входом цифроаналогового преобразователя.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности в технике измерения нелинейных искажений электрических сигналов. Цель изобре«Г -Э| тения - повышение быстродействия и точноЬти коэффициента гармоник - достигается введением формирователя 2 периода, запоминающего устройства 8, цифроаналогового преобразователя 9, фильтра 10 нижних частот. Измеритель также содержит входной блок 1, фазовращатель 3, фазовый детектор 4, фильтр 5 нижних частот, генератор 6, счетчик 7, сумматор 11, детектор 12 среднеквадратичных значений, аттенюатор 13, вольтметр 14 постоянного напряжения. Блок 15 ФАПЧ включает фазовый детектор 4, фильтр 5 нижних частот, генератор 5, управляемый напряжением, и счетчик 7. 1 ил. (Л ic