Измеритель нелинейных искажений Советский патент 1982 года по МПК G01R23/20 

1

Устройство относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения нелинейных искажений синусоидальных сигналов с высокой точностью.

Известно устройство для измерения нелинейных искажений синусоидального сигнала, содержгицее усилитель с переменным коэффициентом передачи, активный пропускающий и активный заграждающий фильтры, а также вольтметр действующих значений. Такие устройства измеряют действующее значение напряжения высших гармоник исследуемого сигнала при нормировке его либо по первой гармонике, либо по действующему значению исследуемого сигнала 1.

Недостатком известного устройства является низкая автоматизация процесса измерения и большое время измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения коэффициента нелинейных искажений, содержащее режекторный и полосовой фильтры, входы которых являются входом устройства, детектор средних значений, подключенный к выходу полосового фильтра, регулируемый широкополосный усилитель, первый вход которого через усилитель постоянного тока соединен с выходом блокасравнения, второй вход широкополосного усилителя через сумматор подключен к выходам режекторного фильтра средних значений, первый вход блока сравнения соединен с источником опорного напря10жения, а второй вход его соединен с выходом широкополосного усилителя и входом фильтра верхних частот, сигнал которого через детектор эффективных значений напряжения пода15ется на вход устройства. В таком устройстве величина первой гармоники анализируемого сигнала используется для регулирования коэффициента усиления широкополосного усилителя,

20 предварительно преобразовывается детектором в постоянное напряжение. Поэтому в процессе регулирования на выходе усилителя отсутствуют продукты искажения первой гармоники, что 25 ведет к уменьшению погрешностей измерения 2 .

Однако при широком динамическом диапазоне измерения первой гармоники исследуемого сигнала невозможно обес30печить устойчивость усилителя переменного тока, кроме того, быстродействие такого устройства определяется неидентичностью постоянных времени полосового t и режекторного Гр филь трон, постоянных времени детектора средних значений с- , детектора эффективных значений э и контура регулирования ti , в который входят ШИ рокополосный усилитель, усилитель постоянного тока и блок сравнения. Таким образом, время установления t. известного устройства

.

является весьма значительным и при частоте входного сигнала 20 -Гц не может быть менее 15-20 с при точности измерения единицы процентов.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности измерения нелинейных искажений.

Цель достигается тем, что в измеритель нелинейных искажений, содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр и детектор средневыпрямленных значений, детектор эффективных значений и режекторный фильтр, вход которого соединен со входом полосового фильтра и входным зажимом, введены формирователь, ключ переключатель, запоминающий блок и интегратор, причем вход формирователя соединен с входным зажимом, а выход - с управляющими входами ключа и переключателя, один вход переключателя соединен с выходом детектора средневыпрямленных значений через последовательно соединенные ключ и запоминающий блок, другой вход - с выходом детектора .эффективных значений , вход которого подключен к выходу режекторного фильтра,а выход переключателя соединен с выходом измерителя через интегратор.

На чертеже представлена блок-схема измерителя нелинейных искажений. Измеритель нелинейных искажений содержит входной зажим 1, который соединен с одним входом переключателя 2 через последовательно соединенные полосовой фильтр 3, детектор 4 средневыпрямленных значений, ключ 5 и запоминающий блок б, с другим входом переключателя 2 через Последовательно соединенные режекторный. фильтр 7 и детектор 8 эффективных значений, а также с управляющими входами ключа 5 и переключателя 2 через формирователь 9, выход переключателя через интегратор 10 соединен с выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал Ux поступает на формирователь 9, который может быть построен из последовательно соединенных усилителя-ограничителя и схемы деления, в частности, на два (триггера), на выходе которого формируются прямоугольные импульСы управления ключом 5 и переключатепем 2, длительностью в п периодов, в частности, в один период входного сигнала. Полученные импульсы замыкают ключ 5 и устанавливают переключатель 2 в положение а в первые п периодов входного сигнала. При этом первая гармоника и входного сигнала Ux проходит через полосовой фильтр 3 и детектор 4 средневыпрямленных значений, выходное напряжение которого усредняется на запоминающем блоке 6 за время, кратное периоду сигнала, а высщие гармоники входного напряжения Ugr. проходит через режекторный фильтр 7 и детектор 8 эффективных значений, выходное напряжение которого через контакт а переключателя 2 поступает на вход интегратора 10 и интегрируется за время, кратное периоду и, По окончании импульса управления, поступающего с формирователя 9, т.е. при паузе, длительность которой равна длительности импульса, ключ 5 размыкается, а переключатель 2 переводится в положение б. При это интегратор 10 разряжается напряжением на выходе запоминающего устройства 6 до нуля.

Интервал времени, в течение которого происходит разряд интегратора 10, равен коэффициенту гармоник исследуемого сигнала и.

Предлагаемый измеритель нелинейных искажений выгодно отличается от известного, так как в предлагаемом устройстве снимается проблема устойчивости, широкополосного усилителя, а быстродействие предлагаемого устройства - 5-10 периодов входного сигнала, т.е, при частоте входного сигнала 20 Гц время измерения 0,4-0,2 с что болеечем на порядок меньше времени измерения известного устройства

Кроме того, учитывая, что время интегрирования кратно периоду входного сигнала, наблюдается подавление пульсаций на выходах детекторов, обусловленное малыми постоянными времени детекторов, что позволит ещеболее увеличить быстродействие предлагаемого устройства, а это особенно важно при использовании измерителя нелинейных искажений в составе систем автоматического контроля, эффективность использования- которых при контроле параметров узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры резко возрастет,

Формула изобретения

Измеритель нелинейных искажений, содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр и детектор средневыпрямленных значений, детектор эффективных значений и режекторный фильтр, вход которого соединен

со входом полосового фильтра и входным зажимом, отличающийся тем, что, с целью расширения быстродействия и точности измерения, в него введены формирователь, ключ, переключатель, запоминающий блок и интегратор, причем вход формирователя сое- динен с входным зажимом, а выход с управляющими входами ключа и переключателя, один вход переключателя соединен с выходом детектора средневыпрямленных значений через последовательно соединенные ключ и запоминающий блок, другой вход - q выходом детектора зффективных значений, вход которого подключен к выходу режекторного фильтра, а выход переключателя соединен с выходом измерителя через интегратор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 464855, кл. G 01 R 23/20, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР 624175, кл. G 01 R 23/20, 1977.