DE2852802A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur messung der uebertragungseigenschaften eines messobjekts - Google Patents

Verfahren und schaltungsanordnung zur messung der uebertragungseigenschaften eines messobjekts

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DE2852802A1 DE19782852802 DE2852802A DE2852802A1 DE 2852802 A1 DE2852802 A1 DE 2852802A1 DE 19782852802 DE19782852802 DE 19782852802 DE 2852802 A DE2852802 A DE 2852802A DE 2852802 A1 DE2852802 A1 DE 2852802A1
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    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/28Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Verfahren und Schaltungsanordnung zur Messung der
  • Ubertrazungseizenschaften eines Meßob;i ektes.
  • (Zusatz -zu Patent Patentanmeldung P 27 24 991.8) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Übertragungseigenschaften eines Meßobjektes, dem ein Testpuls zugeführt und seine durch das Meßobjekt verursachte Verformung (Pulsantwort) ausgewertet wird, wobei mit Hilfe der Fourier-Analyse die Pulsantwort in Harmonische zerlegt sowie die einzelnen Frequenzkomponenten hinsichtlich ihrer Amplituden und ggf. ihrer Phasenbeziehung zueinander bestimmt werden und durch Einarbeiten der entsprechenden Werte des ursprünglich gesendeten Testpulses die gewünschte Messung durchgeführt wird, und wobei der Testpuls aus einer Reihe bezüglich ihrer Amplitude und Anfangsphase vorgegebener Schwingungen unterschiedlicher Frequenz besteht und nach folgender Formel gebildet wird wobei An die Amplitude und t n die/pnaseJeweils einer bestimmten Frequenz n.f bedeutet und die so gebildeten einzelnen Harmonischen bekannter Amplitude durch oberlagerung zum Testpuls zusammengesetzt sind, insbesondere nach Patent - (Patentanmeldung P 27 24 991.8).
  • Aus der Zeitschrift "Electronic Enginzeeringn August 1966, Seiten 516 bis 519 ist ein Verfahren für die Messung der Übertragungsfunktion mit Hilfe von kurzen Impulsen bekannt. Ausgehend von der Erkenntnis, daß eine A -Funktion mit undendlich schmalen Impulsen in der Fourieranalyse eine Verteilung der Harmonischen mit konstanter Amplitude bei allen Frequenzen (bis unendlich) liefern würde, wird in der Praxis ein möglichst kurzer Impuls verwendet, der für seine Spektralkomponenten allerdings nur eine S-i=-= Funktion ergibt. Eine x Folge derartiger schmaler Impulse wird auf das Meßobjekt gegeben und empfangsseitig wird die Kurvenform des durch die Übertragung veränderten Impulses nach Abtastung aufgezeichnet und einer Fourieranalyse unterworfen. In gleicher Weise ist auch vor der über tragung eine Abtastung des Sendeimpulses durchzufuhren und auch dieses Ergebnis wird gespeichert und ebenfalls einer Fourieranalyse unterworfen.
  • Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß eine zweifache Aufzeichnung sowohl des Sendeimpulses als auch des verzerrten empfangenen Impulses durchgeführt werden muß.
  • Außerdem ist erforderlich, daß beide Impulsformen der Fourieranalyse unterworfen werden. Bei der Messung an Übertragungsstrecken ergibt sich dabei das Problem, daß die Fourieranalyse für den Sendeimpuis an der Emp- fangstelle nicht direkt zur Verfügung steht. Es muß also entweder eine entsprechende zusätzliche Übertragung der sendeseitigen Spektralanalyse zur empfangsseitigen Meßstelle vorgenommen werden oder es wird umgekehrt die empfangsseitige Spektralanalyse zur Sendeseite zurückübertragen. Dabei ergibt sich neben dem großen Aufwand ein Nachteil dadurch, daß jeglicher Übertragungsfehler unmittelbar das Meßergebnis beeinflußt. In das MeBergebnis gehen weiterhin die Fehler sowohl bei der sendeseitigen als auch bei der empfangsseitigen Fourier-Analyse mit ein.
  • Es ist auch zu beachten, daß die bei derartigen Impulsen auftretenden unendlich vielen Harmonischen (s-ix-X Funktion) sehr breite Frequenzbänder belegen und zu Störungen führen können, wenn in bestimmten Kanälen gemessen werden soll, während in benachbarten Kanälen eine normale Nachrichtenübertragung stattfindet. Schließlich ist es noch für den praktischen Betrieb von Nachteil1 daß die Amplituden der einzelnen Harmonischen (und ebenso deren Phasen) durch die Form des verwendeten Sendeimpulses vorgegeben sind und somit nicht frei gewählt werden können. Dies ist vor allem bei der Messung an Objekten mit einer Filtercharakteristik von Nachteil und beeinträchtigt die Genauigkeit des Meßergebnisses.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß in einfacher und schneller Weise die Bestimmung des Widerstandes eines Zweipols durchführbar ist. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß von dem der requenz-Analyse dienenden Fourier-Prozessor mindestens ein komplexer empfangsseitiger Amplitudenwert A*x bereitgestellt wird, der auf eine bestimmte Frequenz fx innerhalb des sendeseitigen Testimpulses zurückgeht ? daß der zugeordnete sendeseitige, dem Meßobjekt zugeführte Amplitudenwert Ax ebenfalls bereitgestellt und aus beiden Werten eine Quotientenbildung durchgeführt wird und daß der so erhaltene Quotient, ggf. nach Multiplikation mit einem Korrekturfaktor als Widerstand des Meßobjektes angezeigt und/oder registriert wird.Da die Widerstandsmessung mit Hilfe eines eingeprägten Stromes erfolgen kann und da am Ausgang der empfangsseitigen Auswerteschaltung die verschiedenen Amplitudenwerte A*1 bis A*n in komplexer-Form, d.h. mit ihrem Realteil und ihrem Imaginärteil oder in der Form A* ejY zur Verfügung stehen und es außerdem jeweils bekannt ist, wie groß am Eingang der Meßschaltung der zugeführte Amplitudenwert Al bis An ist, kann durch einen einfachen Verfahrensschritt (Quotientenbildung) der gesuchte Widerstandswert des Meßobjektes ermittelt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist es möglich, in paralleler Form gleichzeitig für alle n Frequenzen, aus denen der Testimpuls zusammengesetzt ist, den Widerstandswert durch eine mehrfache Quotientenbildung zu ermitteln und einer entsprechenden Anzeige- oder Registriereinrichtung zuzuführen. Dann liegt mit einem Meßvorgang praktisch auch schon der ganze Frequenzgang des gesuchten Widerstandes vor. Die Darstellung des gemessenen Widerstandswertes kann in Betragsform oder auch in komplexer Form erfolgen.
  • Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sendeseitig ein Speicher vorgesehen ist, der ausreichend viele zeitlich aufeinanderfolgende Abtastwerte aus einem mit den unterschiedlichen Amplitudenwerten gebildeten Testpuls enthält,-die nacheinander ausgelesen werden, daß empfangsseitig ein Speicher vorgesehen ist, in dem die Ausgangswerte des sendeseitig mit den unterschiedlichen Amplitudenwerten gebildeten Testpulses ebenfalls gespeichert und zur Auswertung bereitgestellt sind, daß eine Schaltung für die Abtastung des empfangenen Testpulses vorgesehen ist, daß zwischen der sendeseitigen und der empfangsseitigen Meßanordnung eine den zu messenden Zweipol enthaltende Meßschaltung eingefügt ist und der Widerstandswert dieses Zweipols durch eine Quotientenbildung zusammengehöriger Amplitudenwerte in einer entsprechenden Rechenschaltung ermittelt und das Ergebnis in einer Anzeige- und/oder Registriereinrichtung dargestellt wird.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen wiedergegeben.
  • Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Schaltungsaufbau für die Erzeugung des Testpulses (Sendeseite), Fig. 2 einen Schaltungsaufbau für die Auswertung des Testpulses am Ausgang der Meßschaltung (Empfangsseite), Fig. 3 das Zeigerdiagramm eines Testpulses nach der Übertragung und empfangsse itigenAufbereitung Fig. 4 einen vollständigen Meßaufbau nach der Erfindung.
  • In Fig. 1 ist ein Quarzgenerator QG vorgesehen, dem ein erster Frequenzteiler FDO nachgeschaltet ist (Teilungsverhältnis m:1). Am Ausgang dieses Frequenzteilers liegt beispielsweise eine rechteckförmige Spannungsfolge mit der Frequenz 12,8 kHz vor.
  • Diese Rechteckspannungsfolge wird einer Reihe von 7 Frequenzteilern FD1 bis FD7 zugeführt, die hintereinander geschaltet sind und jeweils ein Teilverhältnis von 2:1 aufweisen.
  • Mit dem 7-stufigen Binärteiler (FDI...FD7) können 7 3 128 verschiedene Kombinationen aufeinanderfolgend auf den 7 Ausgangsleitungen erzeugt werden, welche als Adressleitungen einem programmierbaren Speicherwerk (z.B. PROM) zugeführt werden, das mit PR bezeichnet ist.
  • Mit jeder der 27 = 128 Adressen wird ein Speicherwort im Speicher PR angesprochen und auf den Ausgang durchgeschaltet. Jedes Speicherwort hat z.B. eine zange von 12 Bit und beinhaltet den digitalisierten Amplituden-Momentanwert der unverzerrten Zeitfnnktionta=ganzz>hli Durch Aneinanderreihen dieser aufeinanderfolgenden Momentanwerte wird der Testpuls als Treppenkurve erzeugt, wobei diese Testpulse zweckmäßig fortlaufend (d.h. ohne zeitliche Lücke aneinandergereiht) ausgesandt werden.
  • Eine Periode des Testpulses ist gegeben durch ?11 wobei £1 die Frequenz der niedrigsten Harmonischen bedeutet (im vorliegenden Beispiel ist f1 = 100 Hz gewählt).
  • Mit dem angenommenen Zahlenbeispiel von insgesamt 32 einzelnen Harmonischen von je 100 Hz Frequenzabstand kann ein Frequenzband von 100 Hz bis 3200 Hz ausgemessen werden. Für die Auslegung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1 ist zu beachten, daß nach dem Abtasttheorem die höchste Frequenz (3200 Hz) mehr als zweimal abgetastet werden muß, so daß die Abtastfrequenz über 6400 Hz liegen muß. Im vorliegenden Beispiel ist davon ausgegangen, daß die Abtastfrequenz mit 12,8 kHz gewählt ist, so daß die Abtastbedingung für die höchste Frequenz mit Sicherheit erfüllt ist.
  • Im einzelnen wird für die Programmierung des Speichers PR folgendermaßen vorgegangen: Zunächst wird mit den jeweiligen Amplitudenwerten Al bis An und den Anfangsphasenwerten #1 bis #n ein Testpuls der Periodendauer T = # festgelegt. Die Periodendauer beträgt für das angegebene Beispiel somit T = 10 msec. Die Amplitudenwerte Al bis An werden dabei unterschiedlich groß gewählt, wie näher im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert wird.
  • Von dem so zeichnerisch oder rschnerisch ermittelten, aus den einzelnen Harmonischen mit den Amplituden Al bis A32 und mit den Anfangsphasen y 1 bis #32 zusammengesetzten Testpuls werden nun während einer Periodendauer T, also z.B. während 10 msec eine ausreichende Zahl z.B. von k=128 aufeinanderfolgenden Abtastwerten T im zeitlichen Abstand von g , im vorliegenden Beispiel also entnommen. Diese Werte der Zeitfunktion werden in digitaler Form im Speicher PR aufeinanderfolgend unter der jeweiligen Adresse d.h.z.B. unter Nr. 1 bis Nr. 128 abgelegt. Dadurch ist sichergestellt, daß durch Fortschalten der Adressen aufeinanderfolgend beim Auslesen k ç 128 Abtastwerte in der richtigen Reihenfolge nache der ausgelesenwerden und daß nach Digital-Analogumwandlung im Digital-Analogumsetzer DAC diese Abtastwerte eine Treppenkurve bilden, welche praktisch dem idealen für die Berechnung der Abtastwerte benutzten Testimpulsentspricht. Die Glättung, d.h. die t)berführung der einzelnen Spannungs stufen in ein stetiges Analogsignal erfolgt mit dem nachgeschalteten TiefnaßfilterLP.
  • Nach Ablauf einer vollen Periode, d.h. nach T = 10 msec beginnt ohne Zwischenraum das Programm von neuem, d.h.
  • es folgen wieder 128 Abtastwerte aufeinander, welche die gleiche Treppenkurve ergeben ( = nächsten Periode der Zeitfunktion).
  • Es werden aufeinanderfölgend mindestens so viele Testimpulse ausgesandt, wie das jeweilige MeBobjekt bis zum vollstandigen Einschwingen benötigt. Im einges chwungenen Zustand kann dSnn empfangsseitig mindestens eine Periode T abgetastet werden und zwar nach dem gleichen Schema, nach dem sendeseitig die Erzeugung der einzelnen Abtastproben durchgeführt wurde. Im vorliegenden Beispiel würden sich somit auf der Empfangsseite wieder 128 Abtastwerte ergeben, die dann in analoger oder digitalisierter Form der Fourieranalyse unterworfen werden können und dadurch insgesamt die einzelnen Amplitudenwerte A1* bis A32* sowie die Phasnwerte #1*bis#32* liefern.
  • Sollten im Tiefpaßfilter LP irgendwelche bekannte Verfalschungen der Zeitfunktion (z.B. durch Dänpfungswelligkeit im Durchlaßbereich oder durch eine Phasenverschiebung) eintreten, können diese durch eine entsprechende Vorkorrektur der Abtastwerte (Vorentzerrung) ausgeglichen werden.
  • Diese Zeit-Spannungsfunktion, welche den Testpuls bildet, gelangt über einen einstellbaren Verstärker AM1 zu einer AnpaßschaltungTR1* z.B. in Form eines Leitungsübertragers und von dort aus zu einem Meßobjekt TE.
  • In Fig. 2 ist die Schaltung zur Auswertung der durch das Meßobjekt veränderten Testpulse dargestellt. Von dem Meßobjekt TE gelangt der verzerrte Testpuls zunächst zu einer AnpaßschaltungTH2,an deren Ausgang ein Dämpfungsglied AT angeschlossen ist, dem ein einstellbarer Verstärker AM2 nachfolgt. Von hier aus zweigt eine Regelschleife ab, die über einen Gleichrichter GR und eine Schwellenschaltung SW geführt ist und die Dämpfung des Dämpfungsgliedes AT sowie die Verstarkung des Verstärkers AM2 so beeinflußt, daß eine in engen Grenzen tolerierte Maximsnamplitude des empfangenen Testpulses vorhanden ist. Nachgeschaltet ist ein eine Abtast- und Halteschaltung aufweisender Analog-Digital-Umsetzer ADC, welcher gesteuert mit einer Taktfrequenz von 12,8 kHz die Momentanwerte des empfangenen Testpulses digitalisiert. Diese 12,8 kHz entsprechen mit hinreichender Genauigkeit dem am Ausgang des ersten Frequenzumsetzers FDO in Fig. 1 an der mit A bezeichneten Klemme auftretenden Takt.
  • Die Taktfrequenz von 12,8 kHz wird einem Frequenzteiler FD8 zugeführt, der für das gewählte Beispiel ein Teilung verhältnis von 128 : 1 hat. Dieser Frequenzteiler FD8 hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Teiler FDI bis FD7 in Fig. 1. Er kann sogar z.B. bei Schleifenmessung mit diesem identisch sein und bildet auf seinen 7 Ausgangsleitungen die Adressen, unter denen die vom Analog-Digital-Umsetzeraufeinanderfolgend gelieferten und dem jeweiligen Momentanwert des empfangenen Testpulses entsprechenden Binärwerte in dem Speicher STO abgespeichert werden. Nach einem Durchlauf des Teiler FD8, d.h. nach dem Abspeichern von z.B. 128 Momentanwerten des empfangenen Testpulses, wird dieser Vorgang beendet.
  • Mit den 128 Werten wird somit genau eine Periode des Te stpuls es in digitalisierter Form abgespeichert.
  • Dieser Speicher STO arbeitet mit einem Computer CO im Dialogverkehr zusammen, wobei zunächst die abgespeicherten 128 Abtastwerte nach einem Fast-Fourier-Programm (FFT-Programm) verrechnet werden. Das Programm hierfür ist in einem Programmspeicher PST enthalten, der auch die sendeseitig für die Erzeugung des Testpulses maßgebenden einzelnen Amplitudenwerte AI, A2...An und die Phasenwerte #1, #2...#n enthält.
  • Ein Beispiel für ein derartiges FFT-Programm zur Berechnung der schnellen Fourier-Transform ist in dem Buch UThe Fast Fourier TransSormn von G. Oran Brigham auf den Seiten 163 bis 171 beschrieben.
  • Mit diesem FFT-Rechenvorgang wird der Übergang von dem Zeitbereich in den Frequenzbereich ausgeführt. Als Ergebnis wird für jede der z.B. n = 32 Harmonischen der Real- (Rn*) und der Imaginärteil (In*) erhalten. Hiervon wird anschließend für jede Harmonische der Betrag der Amplitude An* nach der Gleichung errechnet sowie die Phase T n nach der Gleichung Die hierfür erforderlichen Programme sind ebenfalls in dem Programmspeicher PST enthalten.
  • Die empfangsseitig errechneten Einzelamplituden A1*.
  • ..An* der Harmonischen nicht mehr identisch mit den EinzelamplitudenAl ... An, aus denen sich der gesendete Testpuls zusammensetzte (siehe Gleichung 1).
  • In dem Rechner CO wird eine Quotientenbildung (angedeutet durch den Schaltungsteil QS) der komplexen Zeiger A*x und Ax nach der Beziehung Qx = A*x/Ax durchgeführt. Der so erhaltene Wert stellt ein Maß für den Widerstand eines Meßobjektes dar, wie näher im Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert wird. Das erforderliche Programm für die Quotientenbildung ist ebenfalls im Programmspeicher PST enthalten, d.h. auch die Information über die sendeseitig gewählte Ämplitudenverteilung Al bis An.
  • Fig. 3 zeigt in einer Zeigerdiagrammdarstellungdie Beziehungen für die am Ausgang der Schaltung nach Fig. 2 erhaltenen Werte y*1 bis *n und A*1 bis A*n. Die sendeseitigen Amplitudenwerte Al bis A32 sind mit der Anfangsphase fn = O angenommen. In der Fig. 3 sind nur wenige dieser empfangsseitigen Amplituden- und Phasenwerte aufgezeichnet und zwar der Zeiger A*1 (für die Frequenz fl = 100Hz), der Zeiger A*2 (für die Frequenz 200Hz) und der Zeiger A*9 (für die Frequenz 900Hz).
  • Zwischen dem Zeiger A*1 und dem Zeiger Al besteht eine Phasenverschiebung *1, zwischen A2 und A*2 eine solche von *2 usw. Ein vollständiges Zeigerdiagramm nach Fig. 3 würde somit das vom Computer CO nach Fig. 2 gelieferte Gesamtergebnis wiedergeben.
  • Bei der nachfolgenden Quotientenbildung ist zu beachten, daß jeweils A*1 auf Al, A*2 auf A2 und A*n auf An bezogen werden muß, um zu dem gewünschten Widerstandswert jeweils bei der Frequenz nf zu gelangen. Es ergibt sich der Widerstandswert Zx bei der Frequenz fx zu wobei fx eine der n Harmonischen ist und A*x bzw. Ax den jeweiligen Amplitudenwert, y*æ bzw.yx den jeweiligen Phasenwert und Rv eine Konstante bedeutet, die näher bei Fig. 4 erläutert wird.
  • Die komplexen Widerstandswerte Z1 bis Zn bei den verschiedenen Frequenzen f1 bis fn werden in geeigneter Form auf der Anzeige- und/oder Registriereinrichtung DSP nach Fig. 2 festgehalten. Wenn nur ein Teil der n Widerstandswerte von Interesse sein sollte, so können die übrigen weggelassen werden.
  • Bei dem Blockschaltbild nach Fig. 4 ist der Sender der Meßschaltung mit SE bezeichnet. Er hat den in Fig. 1 im einzelnen dargestellten Aufbau und gibt sein Meßsignal in Form unmittelbar aufeinanderfolgender Testimpulse TJ von bestimmter vorgegebener Dauer an die Meßschaltung NO ab. Diese Meßschaltung enthält einen ohmschen Serienwiderstand Rv (bei symmetrischen Meßobjekten sind dementsprechend zwei Vorwiderstände Rv vorzusehen), sowie den Zweipol X, der hier als Ersatzwiderstand dargestellt ist und dessen Widerstandswert gemessen werden soll. Am Ausgang der Meßschaltung MO ist eine Empfangsschaltung EM vorgesehen, welche den in Fig. 2 näher dargestellten Aufbau hat. Bei dem dort gezeichneten Rechner CO liegen, wie bereits erwähnt, die einzelnen Amplitudenwerte A*1 bis A*n in komplexer Form vor, so daß für eine Frequenz fx der n Frequenzen gilt Die komplexen Zeiger A*l bis A*n am Ausgang der Empfangsschaltung nach Fig. 2 entstehen durch eine Fourier-Analyse (schnelle Fourier-Transformation-FFT) in der Empfangsschaltung EM durch Analyse des durch die Neßschaltung MO veränderten Testimpulses TJ*.
  • Darüber hinaus ist in dem Programmspeicher PST, wie ebenfalls in Fig. 2 schematisch angedeutet, auch die Information über die sendeseitigen komplexen Zeiger A1 bis An vorhanden, d.h. die einzelnen Phasen- und Amplitudenwerte der n Harmonischen, welche den Testimpuls TJ bilden. Dabei gilt für eine Frequenz fx der n Harmonischen auf der Sendeseite die Beziehung Bei der Quotientenbildung (angedeutet durch den Block QS) werden die Quotienten aus den komplexen Werten gebildet und zwar fortlaufend Ql = A*1/A1, Q2 = A*2/A2 usw.
  • bis -nn. Die so gewonnenen Größen Q1 bis Qn stellen ein Maß (und zwar in komplexer Form) für den Widerstand des Meßobjektes.X dar. Dies ergibt sich aus folgenden Überlegungen: Für die Spannung Ue am Eingang des Meßobjektes MO und für die Spannung Ua am Ausgang des Meßobjektes MO gilt folgende Beziehung: Ue = Rv + Z (6) Unter der Voraussetzung, daß der Vorwiderstand Rv wesentlich größer gewählt ist als der Widerstand Z des Meßobjektes X (z.B. 100k t gegenEber 600#Wellenwiderstand) läßt sich die Beziehung der Spannungen Ue und Ua wie folgt vereinfachen: Ue ~ Rv (7) traUe/Ua#Rv/z N Aufgelöst nach dem komplexen Widerstand Z des Meßobjektes ergibt durch Umformen der Gleichung (7) Z = Ua/U-e Rv (8) Die Größe Rv ist als eine Korrekturgröße aufzufassen, so daß, wenn die beiden Spannungswerte Ua und Ue bekannt sind, der Widerstand Z nach der Gleichung (8) berechnet werden kann.
  • Die Erfindung zeigt einen Weg, wie für n Frequenzen gleichzeitig in einfacher Weise die beiden Spannungen Ue und Ua gewonnen und daraus die gewünschten frequenzabhängigen Widerstandswerte Z erhalten werden können.
  • Der Testimpuls TJ, welcher sendeseitig in das Meßobjekt MO eingegeben wird, stellt sich dar als die Summe aus der Überlagerung der verschiedenen harmonischen Einzelschwingungen mit den den Frequenzen f1 bis fn zugeordneten Amplitudenwerten Al bis An unter Berücksichtigung der Phasenwerte y 1 bis yn. Betrachtet man zunächst der Einfachheit halber allein die Frequenz f1, so kann davon ausgegangen werden, daß am Eingang der Meßschaltung MO die Spannung Ue dem Amplitudenwert A1 entspricht. Darüber hinaus entspricht die ausgangsseitige Spannung Ua dem bei der Empfangsschaltung EM nach Fig. 2 erhaltenen Amplitudenwert A*1 für die Frequenz f1. Dabei ist zu berücksichtigen, daß am Ausgang der Schaltung EM die einzelnen Amplitudenwerte A* als komplexe Zeiger vorhanden sind. Ebenso ist auf der Empfangsseite die Information über die Amplitudenwerte Al bis An und der Phasenwerte T1 bis Tn der Sendeseite in dem Programmspeicher PST nach Fig. 2 enthalten und somit für die Auswertung bereitgestellt. In der Empfangsschaltung EM nach Fig. 2 braucht somit lediglich eine Quotientenbildung durchgeführt werden, welche aus den einzelnen Amplitudenwerten A*1 bis A*n einerseits und A7 bis An andererseits durch Quotientenbildung die jeweiligen Quotientenwerte Q1 bis Qn bereitstellt nach der Beziehung Diese Quotientenwerte können bis hinauf zur Frequenz fn gebildet werden, wobei gilt Besonders einfach wird diese komplexe Quotientenbildung, wenn mit normierten Amplitudenwerten gearbeitet wird.
  • Setzt man nämlich für alle sendeseitigen Amplitudenwerte Al bis An gleich 1, so ist weil im Nenner eine 1 steht. Die Quotientenbildung beschrrrkt sich somit auf die Bildung der Phasendifferenz Die Quotientenwerte Q1 bis Qn werden in komplexer Form einer Multiplikation(angedeutet durch den Block MS) unterworfen, in welcher der Quotientenwert mit dem Korrekturfaktor Rv beaufschlagt wird und dadurch den jeweiligen komplexen Widerstandswert Z1 bis Zn nach Gleichung (t) ergibt. Dieser Wert Z1 bis Zn wird in einer entsprechenden Anzeige-und Registriereinrichtung ARE dargestellt und/oder gespeichert. Der Multiplikationsschritt mit dem für alle Quotienten Q1 bis Qn konstanten Korrekturfaktor Rv kann auch dadurch realisiert werden, daß bei der Anzeige- und Registriereinrichtung ARE ein entsprechender Maßstab gewählt wird, welcher die Quotienten Q1 bis Qn gleich in der notwendigen GröBe und Dimension darstellt.
  • Durch die Erfindung kann somit unmittelbar für n verschiedene Frequenzen, d.h. innerhalb eines größeren Meßfrequenzbereiches oder ein/0eBSrequenzbandes praktisch parallel der Wert für die jeweiligen/Widerstände Z1 bis Zn bei diesen n Frequenzen berechnet und dargestellt bzw. registriert werden. Aufwendige Durchstimm- oder Ablauf-Meßvorgänge sind nicht erforderlich.
  • Die Taktfrequenz für die beiden, die Gesamt-Meßanordnung bildenden Sende- und Empfangsschaltungen SE und EM von z.B. 12,8kHz wird an dem Punkt A zugeführt und ist für sowohl den Sender SE als auch für den Empfänger EM gleich groß. Dadurch ist die Bandfilterstruktur, welche der FFT-Prozessor im Empfänger EM liefert, für alle Amplitudenwerte Al bis An mit den Frequenzen f1 bis fn so gelegt, daß diese jeweils in der Mitte der einzelnen empfangsseitigen Teilfrequenzbereiche liegen, welche die Kammfilterstruktur (Filterbank) des FFT-Prozessors in Fig. 2 bildet.
  • 12 Ansprüche 4 Figuren L e e r s e i t e

Claims (12)

  1. Patentansprüche 10 Verfahren zur Messung der tJbertragungseigenschaften seines Meßobjektes, dem ein Testpuls zugeführtund seine durch das Meßoba'ekt verursachte Verformung (Pulsantwort) ausgewertet wird, wobei mit Hilfe der Fourier-Analyse -die Pulsantwort in Harmonische zerlegt sowie die einzelnen Frequenzkomponenten hinsichtlich ihrer Amplituden und ggf. ihrer Phasenbeziehung zueinander bestimmt werden und durch Einarbeiten der entsprechenden Werte des ursprunglich gesendeten Testpulses die gewünschteMessung durch geführt wird9 und wobei der Testpuls aus einer Reihe bezüglich ihrer Amplitude und Anfangsphase vorgegebener Schwingungen unterschiedlicher Frequenz besteht und nach folgender Formel gebildet wird wobei An die Amplitude und #n die Anfangsphase jeweils einer bestimmten Frequenz n.fbedeutet und die so gebildeten einzelnen Harmonischen bekannter Amplitude durch uberlagerungzum Testpuls zusammengesetzt sind, insbesondere nach Patent (Anmeldung P 27 24 99108)9 d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t 9 daß von dem der Frequenz-Analyse dienenden Fourier-Prozessormindestens ein komplexer empfangsseitiger Amplitudenwert A*xbereitgestellt wird, der auf eine bestimmte Frequenz fxinnerhalb des sendeseitigen Testimpulses zurückgeht, daß der zugeordnete sendeseitige, dem Meßobjekt zugekehrteAmplitudenwert Ax ebenfalls bereitgestellt und aus beiden Werten eine Quotientenbildung durchgeführt wird und daß der so erhaltene Quotient, ggf. nach Multiplikation mit einem Korrekturfaktor als Widerstand des Meßobjektes angezeigt und/oder registriert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 19 d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t D daß für die n Amplitudenwerte der n im Testimps enthaltenen Harmonischen die Quotientenbildung n=fach durchgefuhrt und so der frequenzabhängige Verlauf des gesuchten Widerstandswertes ermittelt und entsprechend dargestellt und/oder registriert wird
  3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Testimpuls mindestens die Länge einer vollen Periodendauer der in ihm enthaltenen niederfrpequentesten Einzelschwingung aufweist.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die einzelnen Testimpulse lückenlos aneinandergereiht ausgesandt werden.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Abtastwerte eines vollstandigen Testimpulses in einem Speicher (PR) festgehalten werden, wobei die Abtastfrequenz mehr als doppelt so hoch gewählt ist wie die höchstfrequente im Testimpuls enthaltene Einzelschwingung.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Abtastfrequenz (z.B.
    12,8kHz) durch Frequenzteiler (FD1 bis FD7) so weit erniedrigt wird, daß die so erhaltene niedrigste Frequenz mit der Frequenz der Einzelschwingungmit dem kleinsten Frequenzwert (z.B. 100 Hz) innerhalb des Testpulses übereinstimmt.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Teilfrequenzbander des empfangsseitigen FFT-Prozessors so gewählt werden9 daß die sendeseitigen Harmonischen etwa in der Mitte der Teilfrequenzbanderliegen.
  8. 8 Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 7, d a d u r c h g e. k e n n z e i c h n e t p daß für das sendeseitige Auslesen der Abtastwerte aus dem Speicher (PR) einerseits bzw für die Abtastung des analogen Empfangssignals auf der Empfangsseite die gleiche Abtastfrequenz (z.B. 12,8kHz) verwendet wird.
  9. 9 Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Anspruches d a d u r c h g e k e n n z e i Gh n e t 9 daß sendeseitig ein Speicher (PR) vorgesehen ist9 der ausreichend viele zeitlich aufeinanderfolgende Abtastwerte aus einem mit den unterschiedlichen Amplitudenwerten (A1 bis An) gebildeten Testpuls enthält9 die nacheinander ausgelesen werden9 daß empfangsseitig ein Speicher (PST) vorgesehen ist, in dem die Ausgangswerte des sendeseitig mit den unterschiedlichen Amplituden werten gebildeten Testpulses ebenfalls gespeichert und zur Auswertung bereitgestellt sind9 daß eine Schaltung (adv) £r die Abtastung des empfangenen Testpulses vorgesehen ist, daß zwischen der sendeseitigen (SE) und der empSangsseitigen Meßanordnung (EM) eine den zu messenden Zweipol (x) enthaltende Meßschaltung (MO) eingelegt ist und der Widerstandswert dieses Zweipols durch eine Quotientenbildung zusammengehöriger Amplitudenwerte in einer entsprechenden Rechenschaltung ermittelt und das Ergebnis in einer Anzeige und/oder Registriereinrichtung dargestellt wird.
  10. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der sendeseitige Speicher (PR) als Digitalspeicher ausgebildet ist und einen nachgeschalteten Digital-Analog-Wandler (DAC) aufweist, dem ein Tiefpaßfilter (LP) nachgeschaltet ist.
  11. 11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß empfangsseitig eine Regelschaltung (GR, SW, AM2, AT) vorgesehen ist, welche die Maximalamplitudeder Empfangssignale auf einem einheitlichen Pegel hält.
  12. 12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a d u r c h t e k e n n z e i c h n e t daß sendeseitig (Fig. 1) die Zeitfunktion des Testpulses und empfangsseitig (Fig. 2) die Werte der Frequenzfunktion gespeichert sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0114463A2 (de) * 1982-12-27 1984-08-01 Rockwell International Corporation Analysator und Verfahren zur Messung der Qualität eines Übertragungsweges

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19654740C2 (de) * 1996-12-30 1999-05-06 Holger Mueller Meßverfahren zur Vierpolanalyse mit hoher Bandbreite

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2608249A1 (de) * 1975-03-06 1976-09-16 Hewlett Packard Co Verfahren und vorrichtung zum messen von uebertragungsfunktionen
DE2724991A1 (de) * 1977-06-02 1978-12-07 Siemens Ag Messverfahren und schaltungsanordnung zur ermittlung der daempfungsverzerrung und der gruppenlaufzeitverzerrung eines messobjekts

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2608249A1 (de) * 1975-03-06 1976-09-16 Hewlett Packard Co Verfahren und vorrichtung zum messen von uebertragungsfunktionen
DE2724991A1 (de) * 1977-06-02 1978-12-07 Siemens Ag Messverfahren und schaltungsanordnung zur ermittlung der daempfungsverzerrung und der gruppenlaufzeitverzerrung eines messobjekts

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Electronic Engineering Aug. 1966, S.516-519 *
Herausgeber Telefunken GmbH, Ulm/Donau Telefunken Laborbuch für Entwicklung, Werkstatt und Service, Bd.1, 5.Ausg. 1962, S.29-32 *
JAWAD S.M., Dissertation zum M.Sc. an der Uni- versität von Wales "Digital Multiple Sinewave Generator", Cardiff, Sept.1975, Seiten Deckblatt, III, X bis XIV, 1-3, 135 u. 136 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0114463A2 (de) * 1982-12-27 1984-08-01 Rockwell International Corporation Analysator und Verfahren zur Messung der Qualität eines Übertragungsweges
EP0114463A3 (en) * 1982-12-27 1985-07-24 Rockwell International Corporation Link quality analyser and method of link quality measurement

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