Способ измерения нелинейных искажений

Способ измерения нелинейных иска- жений синусоидального сигнала относится к электроизмерительиой технике и предназначен для. измерения коэффициента гармоник низкочастотных синусоидальных сигналов с высокой точ ностью.Известен Фильтровой способ измерения коэффициента гармоник синусоидаль. ного сигнала, включающий выделение первой гармоники сигнала, калибровку 10 сигнала по требуемой амплитуде первой гармоники, исключение ее из спектра сигнала и измерение действующего значения высших гармоник исследуемого сигнала (1), 15Известный способ требует определения основной частоты или периода исследуемого сигнала для настройки поло совых фильтров и операцию узкополосной Фильтрации, что невозможно выпол нить с точностью в единицы процентов при времени измерения не более нескольких(2-10)периодов входного сигнала,что в .свою очередь резко увеличивает время измерения при исследовании 5 низкочастотных сигналов.Кроме того, медленная флуктуация частоты исследуемого сигнала, которая всегда имеет место, также вызывает значительную погрешность измерения.Изнестен компенсационно-фильтровой способ измерения нелинейных искажений синусоидальных сигналов, включающий определение частоты, амплитуды и Фазы первой гармоники исследуемо. го сигнала, вычитание полученной пер-З 5 вой гармоники из исследуемого сигнала по мгновенным значениям и определение действукщего значения разностного напряжения 2).Такой способ также требует преци зионного измерения периода сигнала и двухкоординатного уравновешивания на переменном токе по амплитуде и по Фазе, что, кроме низкого быстродействия и относительно невысокой точвос ти, требует сложной аппаратурной реализации. Кроме того, погрешности от низкочастотной флуктуации исследуемого сигнала по частоте, фазе и амплитуде, что практически всегда имеет место, полностью войдут в результат измерения по известному способу.Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения нелинейных искажений, основанный на использовании коэффициентов ряда фурье и включакщий разбиение отрезка времени, равного периоду исследуемого сигнала на ряд временных интервалов и последовательное суммирование единичных кодов, значения которых соответству ют мгновенной величине входного сигнала с весовыми коэффициентами, соот ветствующими значению аппроксимирую" щей опорной Функции на этом интервале, иэ исследуемого сигнала формируют линейно воэрастакщие в течениепервого полупериода основной частотыи линейно убывакщие н течение второгополупериода основной частоты напряжения Фиксированной амплитуды, сдвинутые друг относительно друга на чет"верть периода основной частоты, и определяют средние значения единичныхкодов на отрезке времени, кратном периоду сигнала, используя полученныелинейно изменякзциеся напряжения в качестве аппроксимирукщих опорных функций,. а по величине корня квадратногоиз разницы между отношением среднегоквадрата входного сигнала к суммеквадратов полученных средних и единицей судят о коэффициенте гармоник исследуемого сигнала.Такой способ позволяет исключитьВлияние погрешностей узкополосныхФильтров на результат измерения.Однако устройства, основанные наэтом способе, имеют довольно узкийчастотный диапазон, Кроме того, реализация такого способа предполагаетприменение сложной аппаратуры, а врезультат измерения входят мультипли.кативные.погрешности всех устройств,необходимых для реализации известного способа (ЗХ,Цель изобретения - понышение точности измерения налинейных искажений.Поставленная цель достигается тем,что при измерении по способу, основанному на использовании коэффициентов ряда фурье и включакщему формиро"ванне из исследуемого сигнала линейно возрастакщих в течение первого по.лупериода основной частоты и линейноубывакщих в течение второго полупериода основной частоты напряженийФиксированной амплитуды, сдвинутыхотносительно друг друга на четвертьпериода основной частоты, а также определение среднего квадрата исследуемого напряжения, дополнительно масшта.бируют сумму квадратов разностей между средними квадратами сумм исследуемого сигнала с первым и третьим, атакже вторым и четвертым линейно изменякщимся напряжениями до раненстваразности между средним квадратом исследуемого сигнала и указанной суммой,а о коэффициенте гармоник сигнала судят по значению корня квадратного иэмасштабного коэффициента в момент равенства.Способ реализуется следукщим образом,Из исследуемого сигнала Формируютнапряжениепилообразной формы: Пй 1 фПя , Уй к Уя с амплитудой 0 и сдвинутые друг отйосительно друга на четверть .периода основной частоты, спект.ры которыхсов(21-1) ий,,:асти -и ягде ь - коэффити,.измерениемют равенство,К исследуемог циент про которого Коэффицие о сигналапорциональнустанавливнт гармоник Пх им разности 4.Путем несложныхтывая что бразований получим Т.и фаза 3-ополучим2 етственно амплитуд соот армо ки сигнал О гда т 1 Соз 2(ПИ Заказ 3893 о,цписн ППП "патент", г ород, ул. Проектн ообразные напряженияполучения четырех вспапряжений. ц, Ц 2, Пит сследуемый сигнал 1ериод основной частоттанавливают равенство г,Для пояснения расом(Ц 1-У и (Ц 2-Т Подставим полученные результаты ввыражение П 2(01-0 )О -О ) = 2 Цсоз Ч1=1 (21-1)2 оэффициент пропорциональнос. ти.То есть получен средний квадратнапряжения первой гармоники исследу мого сигнала с методической погрешностью не превышакщей 0,2 для нап жения прямоугольной Формы и которая имеет мультипликативный характер и резко падает при уменьшении нелиней ных искажений исследуемого сигнала.Подставляя последний результат сучетом того, чтр 4 ц:1, т.е, К=1 в р2венство, описывакицее предлагаемый 40. способ т иа-(и-и,1+и -и ) О ц 1-ц,2+ ц 2-ц,п ц в ц 2 2 ) 21-1 ( 2 21-1