Измеритель коэффициента гармоник Советский патент 1977 года по МПК G01R23/20 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ. КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК

1

Изобретение относится к эпектройзмеритепьной технике, может быть использовано для измерения коэ44)ициента гармоник.

Известен цифровой измеритепь коэффициента искажений, содержащий соединенные определенным образом преобразозатепь анапог - код, две кгаочевые схемы, два блока переноса, умножитель частоты, задат :ик нормированной гармоники, множитель и делитель числовых кодов, сумцатор и блок вычислений, блок сравнения ..

Этому устройству присуща невысокая точность измерения малых значений коэффициента нелинейных искажений.

Наиболее близок к предлагаемому измернтель коэффициента гармош:, содержащий формирователь, умножитель частоты, кпюч аналого - цифровой преобразователь, два задатчика; ортогональных функций, два множительных устройства, два счетчика, тпи блока переноса, квадратор, сумматор, устройство извлечения корня, измеритель отношения кодов и блок управления L2J ,

Однако это устройство также имеет невысокую точность измерения коэффициента

нелинейных искажений при, малых его значениях. Последнее вытекает на следующего. Известно, что современные-aj anoro цифровые преобразователи позволяют формировать кодовые величины, разрядность которых не превышает трех десятичных знаков. Следовательно, минимальное от нуля значение подкоренного выражения из формулы

Г

I

..100%,

и.

которой определяют значение коэффгаиента нелинейных искажений, равно 0,001. Значит минимально возможное значение, коэффитшента нелинейных искажений равно 3,3%.

I Указанная величина является ступенью квантования значений коэффициента нелинейных искажений.

Цель изобретения - повышение очности измерения коэффициента нелинейных искажений в широком диапазоне значений - достигается тем, что в измеритель коэффициента гармоник, содержащий последовательно соединенные формирователь, умножитель частоты, кпюч, аналоге - цифровой преобразователь, квадратор, сумматор, первый блок переноса, блок извлечения корня и измеритель отношения кодов, а также две одинаковые цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные задатчик ортогональной функции, множитель ный блок, счетчик и блок переноса, выход которого параллельно подключен ко входам квадратора и измерителя отношений кодов, причем вторые входы множителей соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход задатчика ортогональной функции первой цепи соедин с выходом ключа, а вход счетчика второй, цепи подключен к выхо; блока извлечения корня, введены псюледовательно соединенн два преобразователя, код-напряжение , блок вычитания напряжений и блок выбора шкалы, выход которого подключен ко второму входу аналого - цифрового преобразователя, а также блок задания начальной фазы, один вход которого подключен к выходу ключа, другой - к выходу измерителя отношений кодов, а выход - ко входу задатчика ортогональной функции вт рой цепи, причем вход первого и второй вход второго преобразователей код-йапряжение подключены соответственно к выходам счй чика и задатчика ортогональной Функций второй цепи, а второй вход блока вычитан соединен со входом формирователя. На -чертеже представлена блок-схема измерителя коэффициента гармоник. Устройство содержит последовательно включенные формирователь 1, у множитель 2 частоты, ключ 3, аналого - цифровой пр образователь 4, квадратор 5, сумматор 6 блок 7 переноса, блок 8 извлечения корня измеритель 9 отношения кодов, задатчик 1О начальной фазы, задатчик 11 ортогона ной функции, множительный блок 12, счет чик 13, блок 14 переноса, выход которо-i го подключен ко второму входу квадратора 5 и ко второму входу измерителя отношения кодов 9, третий вход которого подключен к третьему входу квадратора 5 и к выходу блока 15 переноса, вход ко- торого через счетчик 16 , множительный блок 17 и задатчик 18 ортогональной функции подключен ко второму входу задатчика 1О и к первому входу преобразов теля 4, второй вход которого подключен через блок 19 выбора шкалы к выходу блока 2О вычитания напряжений, второй вход которого подключен ко входу формирователя 1, а первый вход - к выходу преобразователя 21. од -г напряжение , второй вход которого подключен к выходу адатчика 11, а первый - через второй реобразователь 22 код - напряжение о второму выходу счетчика 13, второйход которого подключен к выходу блока 8 извлечения корня. Входом устройства является вход формирователя 1, а выходом - выход .измерителя 9. Измеритель соержит также блок 23 управления, который инхронизирует работу схемы во времени. Цепи, по которым передаются сигналы управления, на чертеже не показаны. Устройство работает следуюшим образом, В исходном положении все счетчики и сумматоры находятся в. нулевом состоянии} к первому входу блока 20 вычитания напряжений подключено напряжение U О в; ключ 3 закрыт; на задатчике 10 задания начальной фазы задана 0°. Исследуемый сигнал Д, поступает на формирователь 1 импульсов и блок 20. При переходе U) через нуль устройство 23 управления открывает ключ 3, и импульсы умножителя 2 частоты следован1гя импульсов поступают на входы преобразователя 4, задатчикой 18 и 1О, Коды мгновенных значений напряжения Jf исследуемого сигнала с преобразователя 4 поступают на множительные блоки-1-2. и.. 17, на вторые входы которых синхронно поступают значен 1я ортогональных функций в цифровой форме с задатчиков 11 и 18. Коды произведений с блоков 12 и 17 с учетом знаков складываются в счетчиках 13 и 16 соответственно. За период исследуемого сигнала в счетчиках 13 и 16 фиксируются значения мяимой и действительной составляющих в. коэффициента Фурье первой (основной) гармоники. По окончании периода по команде с блока 23. управления коды со счетчиков 13 и 16 псютупают через блоки переноса на входы квадратора 5. На сумматоре 6 формируется код, который через блок 7 переноса поступает на блок 8 извлечения кор- ня, на выходе которого определяется величина амплитуды первой гармоники 0 Одновременно с этим с блоков 14, 15 на измеритель 9 отношения кодов поступают коды величин а и в. На выходе 6noifa 9 появляется код отношения а-/в., который однозначно определяет код начальной фазы основной гармоники. Задатчик 1О ставит в соответствие величине а .( в начальный ад- рее (номер ординаты) Ьл ортогональной ; функции, генерируемой задатчиком 11. Счетчик 13 устанавливается в нулевое состояние, а затем в него записывается код величины р с блока 8. Таким образом ко кремени окончания второго периода исслецуемого сигнапа опредегипотся амлпитуда и и начапьиая фаза If. Спедобатепьно, при вычитании и возведении в квадрат мгновенных значений полученных результатов формируется величина, равная мощности старших гармоник. Значение подкоренного выражения, полученное из выражения, определяющего коэффициент гармоник может быть сколь угодно мало. Поэтому для измерения с допустимой погрешностью 1заданн-ую. величину предлагается усилить в несколько раз. . Операция вычитания реализуется в пред лагаемом устройстве следующим образом. Преобразователь 22 формирует напряжение и KOTODoe явля пропорциональное коду ется опорным для преобразователя 21, на второй вход которого подключаются значения ординат синусоидальной (одни из ортог нальной) функции, В блоке 20 происходит вычитание. Блок 19 выбирает шкалу (коэффициент усиления) для представления раз ности такую, что максимальное значение указанной разности становится сравнимьЫ (но не больше) с максимально возможной величиной входного сигнапа, Во время прохождения третьего пе|рио- да исследуемого сигнала определяется мощ ность суммы старших гармоник входного сигнала путем возведения в квадрат кодов мгновенных значений разности на квад раторе 5 с последующим сложением, результатов на сумматоре 6. По окончании третьего периода исследуемого сигнала на сумматоре 6 формируется величина, про порционъльная Далее код величины T,.j с сумматора 6 через блок переноса 7 поступает на вход блока 8, выходное напряжение которого поступает на первый вход блока 9, на второй вход которого попадает код U . На выходе блока 9 фиксируется код ut - и:

Формула изобретения

Измеритель; коэффициента гармоник, содержащий последовательно ;оединенные формирователь, умножитель частоты, ключ, аналого-цифровой преобразователь, i квад- ратор, сумматор, первый блок переноса, блок извлечения корня и измеритель oTHodieния кодов, а также две одинаковые цепи, каждая из которых содержит последов тельно соединённые задатчик ортогональ ° функции,, множительный блок, счетчик « лок переноса, выход которого паралЙель«° подключен ко входам квадратора и измерителя отношения кодов, причем вторые входы множителей соединены с выходом аналого - цифрового преобразователя, вход задатчшса ортогональной функции первой це пи соединен с выходом ключа, а вход счет- чика второй цепи подключен к выходу бло«ка извлечения корня, отличающийс я тем, что, с целью повышения точностн нзмерения,в него введены последовательно соединенные первый и второй преобразова- тели код-«апряжение,блок вь;читания напряжений и блок выбора шкалы, выход коаюрого под ключей ко второму входу аналого- цифрового преобразователя, а также блок задания на чальной фазы, один вход которого подключен к выходу ключа, другой к выходу измерителя отношения КОДОВ; е выход-ко вхо ду задатчика ортогональной функции второй цепи, причем вход первого и второй вход , второго преобразователей код - напряжение подключены соответственно к выходам. счетчика и зедатчика ортогональной функции второй цепи, а второй вход блока вычитания соединен со входом формироватеяя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе : 1.JAeTopCKoe свидетельство СССР № 470759, Q 01 R.. - 23/20, 1974. Г 2,Авторское свидетельство СССР № 379882, Q 01 R. 23/20, 1973.

: viit% :: . n

irij

v i

; 1