Способ сравнения амплитуд двух синусоидальных напряжений Советский патент 1979 года по МПК G01R19/16 G01R17/00 H03K5/20 

(541

СПОСОБ СРАВНЕНИЯ АМПЛИТУД ДВУХ СИНУСОИДАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к области технической физики, касающейся Bonpo- сов измерения электрических величин, и может быть использовано в измери ельной технике и приборостроеиий, а также в метрологической практике при проверке генераторов синусоидал ьиых сигналов по выходному иапряжеиню в широком частотном диапазоне.

В настоящее время при градуир1овке и поверке измерительных генераторов по выходному напряжению, при калибровке мер затуханий и измерений электрических величин, соответствующие параметры которых преобразЬва1 й в пропорцйональные им значения напряжений широко применяются различные способы :равнения синусоидальных напряжений Пр. амплитуде. Известны способы сравнения двух напряжений по мплитУде, которйб применены для сравнения прстоянныэ( или. импульсных напряжений, либо для срав нения амплитуд синусоидальных Напря-. жений на одной фиксированной частсгте или в лучшем случае в небольшом низко частотном диапазоне (Ц.

Известный способ имеет невысокое быстродействие.

Известен способ сравнения двух синусоидальных напряжений на амплитуде, эаключаюмийся В том, что суммируются квадраты мгновенных значений синусоидальных сигналов с предварительно Ослабленными на величину, равную угловой частоте, квадратами производных тех же сигналов и получейнне таким образом суммарные сигналы сравнивают между собой С2.

Недостатком споЬоба является то, что подобная рбработка сравниваемых пр амплитуде входных сигналов имеет низкую точнорть результата из-за следуюсшх погрешнортей: неточность орлабления квадратов производных сравииваек1ых сигналов в ч.исло .раз, равное угловой частоте (эт)а погрешность с увеличением частоты срав-.

0 ииваемьис СИриалов возрастает и может достигать 5т10%); отклонение характеристик ддемеитбв возведения в квадрат от квадратичных (эта погрешность также возрастает с увеличением час5тоты и может достигать 24-5%).

Таким образом, при осуществлении ослаОлеиия сигналов в раз, равное углрвой частрте, и НСПРЛЬЭОвании квадратов, известный способ

O может обеспечить .погрешность сравиения порядка 2f-T% на фиксированной частоте, не преввлчаюмей 10т15 кГц. Этот способ имеет также еще тот недостаток, что он не обеспечивает высокой скорости сравнения, так как для его реализации требуется не толь ко ослабить производные сравниваемых сигналов а число раз, равное угловой частоте, но и провести обязательное измерение значения угловой частоты. Время/ затрачиваемое на один процесс сравнения амплитуд по способу прототипу, составляет примерно минут. Целью изобретения является повышение точности.. Для достижения указанной цели предлагается способ сравнения амплитуд двух синусоидальных напряжений, основанный на суглмировании сигналов Перед суммированием сдвигают сравниваемые напряжения по частоте друг от носнтельно друга, а после суммирован фиксируют в суммарном сигнале экстре мум индекса взаимной модуляции. Это дает возможность исключить погрешности сравнения-, амплитуд, зависящие от частоты сравниваем п Х сигн лов и существенно повысить точность и скорость их сравнения. На чертеже изображена структурна схема устройства, реализующего данный способ сравнения амплитуд двух синусоидальных напряжений. Способ состоит в следующем. Исслелубмый и эталонный сигналы сдвигают по чаЬтоте друг относг тель но друга на величину расстройки, ра ной 0,01-;-i% относительно величины частЬт.ы одного из сравниваемых сигналШ;; ;эт6т сдвиг необходим для получёШУя процесса взаимной модуляции в cyt iapHOM сигнале. Затем сигналы cyNifviripi lr, после чего изменяют ампл тVдy эталонного (или сравниваемого с ним) напряжетшя и фиксируют в сум мармдгЛ сигнале экстремум индекса взаимной мЬг1уляиии по максимальному значению ампЛнтудда продукта взаимно модуляции. При фиксировании момента, когда индекс взаимной модуляции, а следовательно и -ее продукт, принимает эк тремальное значение, амплитуда иссл дуемого напряжения равна амплитуде эталонного с погрещностью не более 0,2%; .-,.-- «А - -Индекс взаимной модуляции приним ем экстремальное значениеj- равное единице, только при равенстве ампли туд сравНиваем ах напряжений и Н6 пр нимает значений, больших едини1 н, т как - . m . 2. где m - индекс взаимной модуляции О,и и, - амплитуда взаимодействующих сигналов. ИЗ приведенной формулы видно, чт йНдек7 взаимной модуляции не зявиси от частоты и принимает экс-хремальное значение, равное единице, только при равенстве амплитуд взаимодействующих сигналов, что и является технической сущностью предлагаемого изобретения. Устройство, реализующее способ сравнения двух синусоидальных напря- . жений, содержит входную клемму 1, предназначенную для подклн чения исследуемого сигнала, источник эталонного напряжения 2, согласующие элементы 3 и 4, предназначенные для согласования выходных сопротивлений источников эталонного и исследуемого напряжений со входным сопротивлением сумматора 5, выход которого подключен к детектору б. Детектор 6, предназначенный для выделения продукта взаимной модуляции, соединен через Лильтр нижних частот 7 с регистрирующим прибором 8, который служит для фиксирования максимального значения амплитуды сигнала, действующего на выходе фильтра 7, при котором индекс взаимной модуляции принимает эксзремальноё значение. Устройство работает следующим образом. Исследуемое напряжение подается на клемму 1, затем его частота сдвигается относительно частоты эталонного напряжения на 0,1-- 2%, т.е. на величину расстройки, не выходящей за верхнюю граничную 4{1стоту среза фильтра 7, о чем свидетельствуют показания регистрирующего прибора 8. При изменении амплитуды эталонного (или исследуемого) напряжения фиксируется максимальное показание регистрирующего прибора 8. При этом индекс взаимной модуляции имеет экстремальное значение, а амплитуда исследуемого напряжения равна амплитуде эталонного, причем величина амплитуды эталонного напряжения .равна действительному значению амплитуды исследуемого напряжения . Точность сравнения амплитуд двух синусоидальных напряжений в диапазоне частот от 1 до 60 мГц составляет .не муже 0,2%. Не обнаружено ухудшение точности сравнения амплитуд при изменении величины расстройки между частотами сравниваемых сигналов от 100 Гц до 20 кГц. Весь процесс сравнения занимает не более lO-l-lS сек. Данный способ сравнения амплитуддвух синусоидальных напряжений, в отличие от прототипа, имеет меньше операций, так как он не требует выполнения операций по возведению в квадрат мгновенных значений и производных сравниваемых сигналов, ослабления квадратов производной в число раз, равное угловой частоте, и исключает из результата сравнения погрешности, завися1цие от частоты сравниваемых сигналов.

Повышение точности и скорости сравнения амплитуд лостигнуто за счет того, что предлагаемый способ сравнения двух синусоидальных напряжений основан на использовании явления взаимной модуляции и частотнонезавйгсимых свойств индекса взаимной модуляции.

Следовательно, разработанный способ можно применять для сравнения амплитуд двух синусоидальных напряжений до частот порядка 1 гГц и выше, причем высокая точность и скорост сравнения не зависят от величины расстройки -частот сравниваемых по амплитуде сигналов, если она не превышает значения верхней частоты среза фильтра низкой частоты..

Формула изобретения Способ сравнения амплитуд двух синусоидальных напряжений/ основанный на суммировании сигналов/ о т л и ч а щи и с я тем, что, с целью повышения точности, перед суммированием сдвигают сравниваемые напряжения по частоте друг относительно друга, а после суммирования фиксируют в сум марном .сигнале экстремум индекса взаимной модуляции.

Источники информации, принятые во внимание при Экспертизе

387390, кл. G 01 R 19/16, 28.05.71,