Устройство для измерения неидентичности передаточных функций Советский патент 1978 года по МПК G01R27/28 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

НЕИДЕИТИЧНОСТИ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ2

мапьно-фазовых четырехполюсников, указанные характеристики которых не явп$потся взаимосвязанными, такое устройство непьзя испопьзовать. В поспеднем спучае необходимо одновременно крнтропировать несовпадения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик.

Помимо этого,известное устройство не позволяет выполнить оптимальное сравнение амплитушсмчастотных характеристик, так как отношение сравниваемых характеристик, полученное на выходе измерителя отношения, представляет собой некоторую функцию от этих характеристик, а не одно число,поэтому условие пбБьгшения точноети сравнения передаточных функ1йий требует формирования некоторой интегральной оценки неидентичности, которая, являясь критерием сравнения и будучи вьфаженной одним числом, должна одновременно учитывать различие как амплитудно-частотных так и фазочастотных характеристик.

Кроме того, решение практических задач также требует, чтобы устройство, измеряющее неидентичность передаточных функций, позволяло бы измерить эту неидентичность тоже и в любой нужной точке заданного частотного диапазона, выдавая при этом результат измерения для каждой выбранной частотной точки в виде одного числа, учитьгаающе.го неидентичность сравниваемых передаточных функций в этой точке

Целью изобретения является повьпиение точности идентификации передаточных функций.

Для этого в предлагаемое устройство для измерения неидентичности передаточных функций четырехполюсников, содержашее в двух каналах амплитудные детекторы, вход первого из которых соединен с выходом образцового четьфехполюсника, а входвторого - с одной входной клеммой устройства, причем другая входная клемма устройства подключена к входу образцового четьфполюсника и к выходу генератора качающейся частоты, выход синхроимпульра которого соединен с аходом синхронизации индикатора, дополнительно введены функциольный вычислитель и фазовый детектор, причем входы последнего подключены к выходу образцового четьфехполюсника и к одной входной клемме устройства, а выход его подключен к первому входу функционального вычислителя, второй и третий входы которого соединены с выходами первого и второго амплитудных детекторов соответственно, а выход функционального вычислителя соединен с входом индикатора, функциональный вычислитель содержит перемножитель, первый вход которого соединен с

выходом блока .вычитания, а второй и третий входы - с входами блока вычитания, причем выход блока вычитания через квадратор соединен с одним входом сумматора, другой вход которого подключен к выходу перемножитепя, а выход- к входу блока усреднения.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства для измерения неидентичности передаточных функций: на фиг, 2 - блоксхема функционального вычислителя.

Устройство содержит генератор 1 качающейся частоты, амплитудные детекторы 2 и 3, фазовый детектор 4, функциональный вычислитель 5, индикатор 6 и входные клеммы 7 и 8, образцовый четьфе110ПЮСНИК 9 и исследуемый четьфехпопюсник 10, причем вход образцового четырехполюсника 9 соединен с выходом генератора 1 и входной клеммой 7, а его выход с входом амплитудного детектора 2 и одним входом фазового детектора 4, другой вход которого соединен с входной клеммой 8 и входом амплитудного детектора 3. Исследуемый четьфехполюсник 10 подсоединен к входным клеммам 7 и 8 устройства, выходы амплитудных детекторов 2 и 3 и фазового детектора 4 соединены с входами функционального вычислителя 5, выход последнего соединен с входом индикатора 6, выход синхроимпульса генератора 1 качающейся частоты соединен с входом синхронизации индикатора 6.

Устройство работает следующим образом

Амплитудные детекторы 2 и 3 формируют амплитудно-частотные характеристики К ( Ю } к К 2 ( ) четьфехполюсников 9 и 10, а фазовый детектор 4 формирует разность их фазо-частотных характеристик,

Г(ш) 4Jco)-42()- Cl)

Эти частотные характеристики подайтся в функциональный вычислитель 5, в котором формируются функция неидентичности Др(ц и интегральная оценка неидентичкости др передаточных функций сраниваемых четьфехполюсников 9 и 10. Если уровни амплитудно-частотных характеристик К ( U ) и К, ( ЧО ) этих чатьфехполюсников прокалиброваны по величине их мощности согласно условию

КГ Сш) К2 (ш) - 1

U)

а разность их фазочастотных характеристик определяется выражением (1), то функция неидентичности др (ш) и интегральная оценка неидентичностиAjo опредепяются спегу -ю шими вьфаженппми; Лр ) С) K2.(uyUi-CQS r(liJ) iUlCu)-K2.(u)jAf -1-PCQ) .p () , d которые и являются алгоритмом работы функционапьного вычиспитепя 5. Выражение (4) особенно важное,, так как оно однозначно связывает U Р К Р ( Ш) Выпопиеиие условия (2) упрощает структур функционального вычиспитепя 5, а также уменьшает погрешность измерения и новышает разрешающую способность устройства при измерении небольших неидентйчностей нередаточных функций. Как следует из выражения (4), выдавае мая функциональным вычислителем 5 интегральная оценка неидентичности ДО пере даточных функций равна отклонению нормир ванного коэффициента корреляции Р( О ) от единицы. Значение, Р (О), входгпдее в вы ражение (4), эквивалентно коэф4)ициенту корреляции выходныхсигналов сравниваемы четьфехполюсников 9 и 1О, полученному при условии, что это значение J (0)0неравенство задержек в трактах устройства ,а на входы четьфехполюсников 9 и 10 подается один и тот же стационарный .случайный сигнал с нулевым средним значением и постоянной спектральной плотностью, сосредоточенной в заданной полосе частот Д UJ Так как в данном устройстве случайньй сигнал не используется, а используется качаемый по линейному закону в заданной полосе частот ди) и имеющий постоянную амплитуду сигнал, то значение интегральной оценки неидентичности др передаточных . функций, определенное данным устройством, точно равно тому же значению интегральной оценки, которое получается при ее определении, используя вместо качаемого в полосе частот дел) сигнала случайный сигнал с постоянной спектральной плотност сосредоточенной в той же полосе. Последний момент является особенно важным в метрологическом отношении. Функциональный вычислитель 5 (фиг.2) содержит блок 11 вычисления, перемножитепь 12, блок 13 вычитания, квадратор 14 сумматор 15 и блок 16 усреднения. Разность фазочастотных характеристик M(uJ) четьфехполюсников 9 и 10 в блоке 11 вычисления преобразуется в частотную характеристику 1 -СОЬ),которая вместе с ам плиту дно-частотной характеристикой ) и ))четьфехпопюсников 9 и .1 О поступают в перемножитель 12, где DCO эти три частотные характеристики пердамножаются. Характеристики К,(и ) и КЛо ) тоже поступают и в блок 13 вычитания, где они вычитаются. Их разность возвоцится в квадраторе 14 в квадрат и подается в сумматор 15, где квадрат этой разности суммируется с выходным сиг налом перем-. ножителя 12. В результате этого на выхо-пе сумматора 15 получается функция неидентичности сравниваемых передаточных функций, которая усредняется в усреднения 16, при этом на выходе его получается интегральная оценка неидентичносгп др . Калибровку уровней характеристик К| (ш ) и KjCt)), выполняемую в соответствии с условием (2), можно осунгс-ствить, например, изменением коэффициентов передачи амплитудных детекторов 2 и 3 или включением соответствующей схемы, автоматически поддерживающей эти уровни калиброванными по величине их мощности. Для измерения интегральной оценки неидентичности передаточных функций в качестве индикатора 6 можно использовать, например, стрелочиБл прибор. Функцию . неидентичности Др (.(Х) , вьфажаюшую отличие передаточных функций в заданном диапазоне частот, можно измерить нлн наблюдать, например, с помощью осциллографа, синхронизированного генератором 1, на экране которого эта функция индицируется в виде одной кривой. Используя два индикатора, например стрелочный прибор и осциллограф, можно во время настройки исспеяуемогочетьРрехпопюсника Ю па экране осцпдпогрофп иабл1рда ь функцию ноидентичности Ap(uu)) и, следя за показанием стрелочного прибора и фиксируя минимальное значение интегральной оценки неидеитичности лр , ocyuiecTвить оптимальную настройку исследуемого четьфехполюсника 1О. Формула изобретения 1. Устройство для измерения неидентичости передаточных функций, содержащее двух каналах амплитудные детекторы,вход ервого из которых соединен с выходом бразцового четырехполюсника, а вход котоого - с одной входной клеммой устройста, причем другая входная клемма устройста подключена ко входу образцового четьфехопюсника и к выходу генератора качаюейся частоты, выход синхроимпульса котоого соединен с входом синхронизации индиатора, отличающееся тем, что.

с upпью повышения точности идентификации передаточных функций, в него допо«нитепь но введены функционапьный вычислитепь и фазовый детектор, причем входы поспеднего подключены к выходу образцового «етырехпопюсника и к одной входной кпемме устройства, а выход его подключен к первому входу функционального вычиспитепя, второй и третий входы которого соединены с выходом первого и второго амплитудных детекторов соответственно, а выход функционального вычиспнтепя соединен с входом индикатора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что функциональный вычис8

питепь содержит перемножитепь, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления, а второй и третий входы - с входами блока вычитания, причем выход блока вычитания через квадратор соединен с одним, входом сумматора, другой вход которого подключен к выходу перемножителя, а выход - ко входу блока усреднения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР

NO 264539, кл. GfOl П 27/28, 01.11.68.

2.Жилинскас Р-П.П. Измерители отношения и их применение в радиоизмерительной технике.Сов. радио, 1975, с. 292,