Способ измерения параметров шума

1)4 Ст 01 В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ БРЕТЕНИ ПИСАНИАВТОРСКОМ ДЕТЕЛ У 573/24-215.867,88. Бюл, В 2Кириллов317,75(088,8)ат Дж., Пирсолслучайных проц214 турнои сос 2, 4, филь тор 5 гарм ный преобр и формиров Перемножаю моническим 7 змерение- М.:которогофильтруютполосе ча кая радиодио, 1966,ны спектра ют результ РОВ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ническим с производят напряжения(57) Изобрет технике, Спошума (01) реал содержащем б ние относится к радиооб измерения параметризован в устройстве,ок 1 выделения квадра го еского очност бирюче ЧсщаноЬацосе период Фиг.1(56) Бенди анализМир, 197Тихонтехника.с. 91. СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ц св В.И. Статистиче - М,: Советское р авляющей Ш, перемножители р 3 нижних частот, генеранического сигнала, линейзователь 6, интегратор 7 тель 8 времени измерения. Ш с вспомогательным гарсигналом, средняя частота вна средней частоте Ш, езультат перемножения в от, равной половине шири- измеряемого Ш,и перемножат с вспомогательным гармогналом, выпрямляют Ш и усреднение выпрямленного в течение времени, кратно- вспомогательного гармони- нала, Способ имеет высокую мерения. 2 ил.1416Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам измеренияпараметров случайных радиотехнических процессов и может быть испольФ5зонано при проектировании, например,измерителей параметров шума (среднего значения, дисперсии или среднекнадратического значения шума).Целью изобретения является повы 0шение точности измерения при заданном времени измерения путем выделения одной или двух квадратурных составляющих измеряемого шума, которыепредставляют собой случайные процессы, флуктуирующие только по амплитуде, что позволяет после детектирования интегрировать результат нелинейного преобразования в течение времени, кратного периоду частоты полученных составляющих шума, и тем самым исключить ошибку измерения уровня шума, вызванную периодическим характером этого процесса.На фиг, 1 представлена структурная схема устройства для реализацииспособа; на фиг, 2 - график функцииошибок,Устройство для реализации способасодержит блок 1 выделения кнадратурнойЗ 0составляющей шума, выполненный в видепоследонательно соединенных первогоперемножителя 2, первый вход которогоявляется входом устройства, фильтра 3нижних частот и второго перемножйтеля 4, К вторым входам первого и второго перемножителей 2 и 4 подключенвыход генератора 5 гармоническогосигнала, Выход блокавыделения кнад.ратурной составляющей шума подключен 40к нелинейному преобразователю 6, выход которого подключен к входу интегратора 7, Вход управления временеминтегрирования интегратора 7 подключен через формирователь 8 времениизмерения к выходу генератора 5 гармонического сигнала,Сущность способа рассмотрим напримере измерения дисперсии шума. 50Представим шум в виде суммы двухгармонических сигналов, флуктуирующихтолько по амплитуде, т.е.п(С)=А (С)соэ. С+А (С)з:1 псдС,С55 наблюдение А (С)созсд С и А (С)э 1 псд С дает возможность определить параметры функции корреляции процесса 1 (С) (шума). 89 2Если процесс п(С) нормален, то процессы А (С) и А (С) также нормальны, и если сам процесс имеет функцию корреляции в виде 6 ( )соэсд,2, то процессы А (С) и А (С) имеют одинаковые функции корреляции в нидеЯр( .). Однако наблюдение (измерение параметров) А (С)созови С и (или) А (С)э 1 пи),С может быть произведено с большей точностью за счет использования времени измерения, кратного периоду средней частоты исходного процесса или просто периоду частоты и 3 кнадратурнойосоставляющей процесса, Разложение случайного процесса на его квадратурные составляющие можно осуществить технически путем перемножения его с квадратурными гармоническими сигналами и фильтрации результата перемножения. В этом случае выделяется та или иная кнадратурная составляющая огибающей измеряемого шума, напримерТ Т11-п(С)созо 1 С= - А (С)созови СтТ оо1соэиЗСЖ+ - А (С)э 1 псдС созе С 6 С=о Т зо оТо ТТ с 2 Т с- ( А (С) - йС+ -А (С)"оо- соэ 2 иЭ С 6 С= - А (С)1 12стак как произведение эЫм) С созе,С = =О как произведение векторов, находящихся в квадратуре, а произведениеА (С)соэ 2 сд С=О как произведение медленно измейяющегося сомножителя на быстро осциллирующий сомножитель.Аналогичнот11Т2п(С) эхпо 3 СЙС= - А (С),оПоследующее умножение А (С) насозсд С и А (С)зхпссН позволяет получить квадратурные составляющие измеряемого шума,Устройство работает следующим образом.Входной шум и перном перемножителе 2 перемножается с сигналом соэо,Сгенератора 5 гармонического сигнала,Произведение фильтруется фильтром 3нижних частот, в результате чего наего выходе выделяется квадратурнаясоставляющая А (С) огибающей шума.После перемножения с сигналом совы С3 4 во втором перемножителе 4 получают сигнал Я (.)сос)., являющийся квадратурной составляющей измеряемого шума. Далее квадратурная составляющая шума последовательно подвергается нелинейному преобразованию в нелинейном преобразователе 6 и интегрированию в интеграторе 7, причем время интегрирования интегратора 7 задается с формирователя 8 времени измерения таким образом, чтобы оно было кратным числу периодов сррцней частоты шума. Для этого на формирователь 8 времени измерения подается сигнал с генератора 5 гармонического сигнала, По команде 1 Измерение формирователь 8 времени измерения отсчитывает заданное число периддов, в течение которого интегратор 7 производит интегрирование результата нелинейнОго преобразования .Предположим, что на выходе нелинейного преобразователя 6 имеется постоянное напряжение А , которое необходимо измерить, и гармоническая составляющая созе, влияние которой необходимо исключить из результата измерения. Напряжение на выходе интегратора 7имП,= -- (Я.+сэ И)аС =1зЯТ 1 зп -о,То + с э 1 -Я +оТ Т о о 1 Тимовдп м),Тв в в - является ошибкой результатаТизмерения, вызванной гармоническим характером измеряемого процесса(фиг. 2). Иэ графика видно, что ошибка измерения обращается в нуль при значенияхд Т =3/4 Л, 5/23иьм 2и т,д, Поэтому время измерения ТиЭ необходимо выбирать равным1 . 1Г(и+ -) (и+ -)2 2изб д 2 Гср Сргде и 0,1,2,3 и т д.р - . средняя частота.Так, например, при п=О, Т147 срЕсли измеряемый шум занимает полосу частот ь.Г от 0 до 1 кГц, то время1 -3 корреляции ь ==10 с а миникорЭмальное время измерения, при котором2 Тим 26 Г т 4ср 2 ссрЗаГ 3им13 12 ьГср 2 Г, айаг 520 изм 3ср 52 Мср 1 5 25 7иЗм 4ср17 Ф21 ср2 йГ7 7 аГср т,е, эта ошибка уменьшается так, какпоказано на графике (фиг. 2).з 1 псЛОгибающая функции в, опредейТляющая максимальную ошибку, вь 1 эванную гармоничностью измеряемого сигна ла, изменяется как 1/ Т , При Тим3 5 7т т максимальная44 4 с рошибка соответственно равна 8, =2/,1,2 2 240 в :, - и =- или 0,6; 0,2; 0,12;Зл 5 Г лр0,08, т,е, сравнима с ошибкой за счетконечного времени усредненияПри2этом выполняется соотношение 6=0,6 О .45Таким образом, использование времени усреднения, кратного периодусредней частоты измеряемого шума, позволяет снизить ошибку измерения применительно к случаю измерения шумов,лежащих в области сравнительно низ ких частот, который является наиболее распространенным случаем измерения параметров шума.Если и устройство добавить еще один измерительный канал и запитать оба измерительных канала от квадратурного генератора, то на выходе каждого из каналов получают независимые результаты измерения параметров од 11689ошибка, вызванная гармоничностью измеряемого сигнала равна нулю, опреде 1 1 эляется как Т = --- = - 1 Ос,Юм 4 Г 2 5срОшибка, вызванная случайным характером процесса равнаРедактор орректор О,Кравцов раж 772 дарственн изобретенЖ, Р акаэ 3651/42 ТиВНИКНИ Госупо делам113035, Москва Подписноекомитета СССРи открытийская наб д. 4/5 олиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 водстве ного и того же процесса. Их дальнейшее суммирование позволяет снизить погрешность общего результата измерения, так как сами результаты измере:ния в виде постоянных напряжений суммируются как детерминированные величины, а их флуктуации суммируются как случайные независимые величины, Это обеспечивает дополнительный выигрьпп в точности измерения в 3 дБ. формула изобретенияСпособ измерения параметров шума, заключающийся в выпрямлении шума и усреднении полученного выпрямленного напряжения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностипри заданном времени измерения, перед выпрямпением перемножают шум свспомогательным гармоническим сигналом, средняя частота которого равнасредней частоте шума, фильтруют результат перемножения в полосе частот,равной половине ширины спектра измеряемого шума, и перемножают результат фильтрации с вспомогательным гармоническим сигналом, при этом усреднение производят в течение времени,кратного периоду вспомогательногогармонического сигнала.