Способ измерения коэффициента нелинейных искажений

Союз Советскии Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ н 11779897(51)М К 3 6 01 К 23/20 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(5) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ 15(М чК:и 1 Изобретение относится к области ,электро- и радиоизмерений.Известен способ измерения коэффициента нелинейных искажений, основанный на подавлении напряжения основной частоты 1). При таком способе с помощью эаграждающего фильтра в исследуемом сигнале подавляют напряже-. ние первой гармоники и измеряют действующие значения исследуемого напря жения и высших гармоник (без первой гармоники), Тогда коэффициент. нелинейных искажений определяют из выра- жения где у - действующее значение высшихгармоник исследуемого сигнала;Ч - действующее значение исследуемого сигнала.К недостаткам данного способа относится невысокая точность (несколько процентов) 1 недостаточный нижний предел измерения иограничен ный частотный диапазон в сторону нижних частот.Известен также способ измерения коэффициента нелинейных искажений, основанный на измерении действующе го значения первой и высших гармоник(21. В этом случае коэффициент искажений определяют согласно формуле К ф,-ф(2)н (.где у - действующее значение первойгармоники.Однако при дискретной реализации приходится иметь дело с разностью больших чисел. Известно, что в этом случае для обеспечения высокой точности вычислений необходимо сохранять определенное количество разрядов числовых значений У и У . Это приводит к значительным трудностям в схемной реализации способа. Ъ любые возможные сбои в информационных разрядах чисели ( приводят к увеличению погрешности.Целью предлагаемого способа является повышение точности и упрощение аппаратурной реализации.Цель достигается тем, что в способе измерения коэффициента нелинейных искажений, основанном на измерении коэффициентов Фурье основной гармоники, Формируют два синусоидальных сигнала произвольной амплитуды, находящихся в квадратуре и) исследуемосчетчика, в который это число поступает:1 "г г2 = -Е фИ,)-СоСОВ 61-ВоВ 1 ИЮф 11,то оказывается, что такое значениедисперсии связано с приближеннымсоотношениемгде ьВ фВ-Ьо, ь С = С СоЭто означает, что прибЛИженное значение дисперсии Ъ необходимо уточнить путем введения поправок, .обусловленных уточнением величин В и С. Такой вариант способа позволяет увеличить быстродействие измерений по сравнению с рассмотренными выше двумя вариантами, так как в нем йет необходимости предварительно точно измерять параметры первой гармоники. Они могут быть либо измерены достаточно приближенно, либо заданы.Если в исследуемом сигнале есть постоянная составляющая, то дисперсию следует определять из выражениягде ь 1= о- приближенное значение постоянной составляющей,Преимущества предлагаемого способа в простоте аппаратурной реализации, в большей точности, обеспечиваемой меньшими возможностямисбоев. Вычисления проводятся с такой точностью, чтобы не загрублятьточность входных данных. Здесь,однако, следует соблюдать меру, ибопогоня за очень высокой точностьювычислений приводит к чрезмерномуувеличению объема перерабатываемойинформации без существенного паВышения точности окончательного результата. Кроме того, это приводит к усложнению схемной реализации способа.При цифровом варианте способа возрастают разрядности. счетных узЛов,а это увеличивает вероятность сбоеви погрешность измерений.При вычислениях необходимо иметьв запасе один, максимум два разряда,которые в окончательном результатеследует округлять.Преимущества более наглядны нацифровом варианте способа. Пустьпогрешность измерения мгновенных значений Ю . Тогда необходимая раз"рядность числа (1), а, следовательно, и разрядность десятичного ъ=Сс -+1,а объем счетчика5 ,1 О ф 1 4ЖС такой же точностью следует вы"числять и величины В и С.Что касается точности, с которойследует возводить в квадрат, и объемасчетчика, в котором накапливаютсяквадраты, то она будет разной дляпротивопоставляемого и предлагаемого способов. В предлагаемом способе,как следует из выражения (5), объемсчетчика квадратов равен (1 ОК Ю 1 ) .а его разрядность ь =1 - 2 ЮЧКВ противопоставляемом способе,как следует из выражения (3), разрядность величин (и счетчика квад 20 ратов)в= 2 е,1 . При не очень малыхК это не очень существенно, нодля малых К может быть весьма су"щественным, Например, при К=0,1это дает б лишних десятичных разря 25 дов.Суть предлагаемого способа поясняется структурной схемой устройства,приведенной ла чертеже, В составустройства входят: измеритель 1 параметрон первой гармоники, Формирователь 2 первой гармоники, измеритель дисперсии 3, блок вычисления 4.Измерение коэффициента нелинейных искажений производится следующим образом, Вначале исследуемыйсигнал Г(с) поступает на измеритель 1, которым производится определение параметров первой гармоникиА и 9 или В и С. Полученныезначения этих параметров вводятся40 в формирователь первой гармоники.Если реализуется соотношение (9),то параметры В ои С, вводятся сразу в формирователь 2, После этогоисследуемый сигнал и сформирован 45 ная Гармоника сигнала поступают визмеритель дисперсии 3. Измеренноезначение дисперсии исследуемого сиг-нала относительно первой гармоникивводится в блок вычисления 4, в ко 50 тором пб дисперсии находят коэффициент искажений. формУла изобретения55 Способ измерения коэффициентанелинейных искажений, основанный на измерении коэффициентов Фурье основной гармоники, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точщ 0 ности и расширения частотного диапазона в сторону низких частот, формируют два синусоидальных сигнала произвольной амплитуды, находящихся в квадратуре и имеющих частоту исследуемого сигнала, измеряют приближен-,779897 НИИПИ Заказ 9316/9 Тираж 1019 одписн илиал ППП "Патент", г. Ужгород оектная, 4 ное значение дисперсии исследуемого сигнала относительно суммы этих сиг налов и постоянную составляющую исследуемого сигнала, вводят в приближенное значение дисперсий поправку, равную сумме квадратов постоянной составляющей и разности между каждым из измеренных коэффициентов Фурье и амплитудой соответствующего синусоидального сигнала и по полученному значению дисперсии вычисляют коэффициент нелинейных искажений.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1,Кушнир Ф.В., Савенко В.Г. Электрорадиоизмерения, Л., 1975, с,339-401.2.Авторское свидетельство СССР Р 470759, кл. 6 01 й 23/20, 1975.