DE736664C

DE736664C - Arrangement for measuring the distortion factor of an alternating voltage mixture

Info

Publication number: DE736664C
Application number: DEL100671D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Benz
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1940-04-20
Filing date: 1940-04-20
Publication date: 1943-06-24

Description

Anordnung zur Messung des Verzerrungsfaktors eines Wechselspannungsgernisches Wenn eine sinusförmige Spannung bestimmter Frequenz (Grundfrequenz). an den Eingang eines Vierpols, der nichtlineare Eigenschaften aufweist, gelegt wird, so ist die Ausgangsspannung bekanntlich nicht mehr rein sinusförmig, sondern verzerrt, da sie neben der. Grundfrequenz noch deren Harmonische enthält. Als Maß für die Größe dieser Verzerrung dient der Klirrfaktor, der bekanntlich definiert ist durch wenn A1 die Amplitude der sinusförmigen Grundfrequenz und A@, As, An die Amplituden der zweiten, dritten und za-ten Harmonischen bedeuten. Zur Messung dieses also nur bei Vorhandensein einer einzigen Grundfrequenz sinnvollen Klirrfaktors dient die bekannte Klirrfaktormeßbrücke, bei der durch ihren Abgl:eich auf die Grundfrequenz am Nullzweig der Brücke nur die Spannungen der Harmonischen auftreten.Arrangement for measuring the distortion factor of an alternating voltage generator If a sinusoidal voltage of a certain frequency (fundamental frequency). is applied to the input of a quadrupole, which has non-linear properties, the output voltage is known to be no longer purely sinusoidal, but distorted because it is next to the. The fundamental frequency still contains its harmonics. The distortion factor, which is known to be defined by, is used as a measure of the magnitude of this distortion if A1 is the amplitude of the sinusoidal fundamental frequency and A @, As, An are the amplitudes of the second, third and za-th harmonics. To measure this distortion factor, which is meaningful only when a single fundamental frequency is present, the known distortion factor measuring bridge is used, in which only the voltages of the harmonics occur due to their comparison to the fundamental frequency at the zero branch of the bridge.

Wenn ein Gemisch aus mehreren sinusförmigen Spannungen mit verschiedenen Frequenzen (Grundfrequenzen) an den Eingang eines nichtlinaren Vierpoles gelangt, so entstehen an dessen Ausgang nicht nur die Grundfrequenzen und deren Harmonische, sondern auch Korribinationsfrequenzen. Als Verzerrungsmaß dient im diesem Falle analog dem Klirrfaktor der Verzerrungsfaktor, der bekanntlich durch die Beziehung gegeben ist. Bei zwei Grundfrequenzen mit den Amplituden AI und B, erhält man und bei drei Grundfrequenzen mit den Amplituden A,, B, und Cl Es ist bekannt, den Verzerrungsfaktor durch Messung der infolge quadratischer oder kubischer Verzerrungen auftretenden Kombinationsfrequenzen mittels des sogenannten Verzerrungsmeßplatzes zu bestimrnen. Der Verzerrungsfaktor -wurde hierbei aus dem gefundenen Meßwert für die Kombinationsfrequenzen und an Hand der Ergebnisse zusätzlicher Klirrfaktormessungen näherungsweise rechnerisch bestimmt. Dieses Verfahren ergibt jedoch trotz ,des großen Aufwandes an Schaltelementen und der Kompliziertheit des Aufbaues in vielen Fällen, z. B. bei der Messung der durch Amplitudenbegrenzer oder -unterdrücker hervorgerufenen Verzerrungen, kein genaues Maß für den Verzerrungsfaktor.If a mixture of several sinusoidal voltages with different frequencies (fundamental frequencies) reaches the input of a non-linear quadrupole, not only the fundamental frequencies and their harmonics, but also corribination frequencies arise at its output. In this case, analogously to the distortion factor, the distortion factor, which is known by the relationship, serves as the distortion measure given is. With two fundamental frequencies with the amplitudes AI and B, one obtains and at three basic frequencies with the amplitudes A, B, and Cl It is known to determine the distortion factor by measuring the combination frequencies occurring as a result of quadratic or cubic distortions by means of the so-called distortion measuring station. The distortion factor was calculated approximately from the measured value found for the combination frequencies and on the basis of the results of additional distortion factor measurements. However, this method results in spite of the great expense of switching elements and the complexity of the structure in many cases, for. B. when measuring the distortions caused by amplitude limiters or suppressors, no precise measure for the distortion factor.

Es ist ferner ein Verfahren zur Messung des Verzerrungsfaktors für den Fall zweier Grundwellen bekannt, bei welchem die beiden Grund-vellensender auf ein nichtlineares Glied und auf zwei Phasenschieber arbeiten, mit deren Hilfe die beiden Grundwellen in einem Kompensationskreis ausgelöscht werden können. Das übrigbleibende Gemisch aus Oberwellen und Kombinationstönen erzeugt an einem Widerstand einen Spannungsabfall, der nach Verstärkung und Gleichrichtung im Anzeigeinstrument einen Ausschlag bewirkt.It is also a method of measuring the distortion factor for the case of two fundamental waves known, in which the two fundamental wave transmitters on a non-linear element and work on two phase shifters, with the help of which the both fundamental waves can be canceled in a compensation circuit. The leftover Mixture of harmonics and combination tones creates a voltage drop at a resistor, which after amplification and rectification causes a deflection in the display instrument.

Dieses Verfahren erfordert ebenfalls einen großen -Aufwand an Apparaten und ist vor allem wegen der erforderlichen Einstellung der Phasenschieber sehr zeitraubend. Diese Nachteile sind in besonders starkem Maße dann vorhanden, wenn das bekannte Verfahren auch beim Vorhandensein von mehr als zwei Grundwellen verwendet werden soll.This method also requires a large amount of equipment and is very time consuming mainly because of the necessary adjustment of the phase shifters. These disadvantages are particularly strong when the known Method can also be used when there are more than two fundamental waves target.

Die Erfindung weist einen Weg, wie mit einfacheren Mitteln der Verzerrungsfaktor für zwei oder mehr Grundfrequenzen ermittelt werden kann.The invention shows a way how the distortion factor can be adjusted with simpler means can be determined for two or more fundamental frequencies.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Verzerrungsfaktors eines Wechselspannungsgemisches, das verschiedene Grundfrequenzen und deren Harmonische und Kombinationsfrequenzen enthält. Erfindungsgemäß wird bei diesem Verfahren das Gemisch an den Eingangskreis einer Klirrfaktormeßbrücke gelegt, .die nacheinander auf die einzelnen Grundfrequenzen des Gemisches abgestimmt und in deren Nullzweig während der Abstimmung ein nur für die jeweilige Grundfrequenz durchlässiges Frequenzfilter eingeschaltet -wird, und es wird aus den bei der jeweiligen Grundfrequenz und bei abgeschaltetem Frequenzfilter erhaltenen Vergleichsmeßraten va, vv, v, ... der Spannun» gen am Nullzweig mit den Brückeneingangsspannungen der Verzerrungsfaktor t' aus der Beziehung errechnet, worin z die Zahl der Grundfrequenzen und n1 die Summe der Quadrate der Vergleichsmeßwerte bedeutet.The invention relates to a method for measuring the distortion factor of an alternating voltage mixture which contains various fundamental frequencies and their harmonics and combination frequencies. According to the invention, in this method, the mixture is applied to the input circuit of a distortion factor measuring bridge, which is successively matched to the individual basic frequencies of the mixture and a frequency filter that is permeable only for the respective basic frequency is switched on in the zero branch during the adjustment, and it is made from the respective fundamental frequency and comparison measurement rates obtained with the frequency filter switched off va, vv, v, ... of the voltages at the zero branch with the bridge input voltages the distortion factor t 'from the relationship calculated, where z is the number of fundamental frequencies and n1 is the sum of the Means squares of the comparative measurement values.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Messung des Verzerrungsfaktors eines Wechselspannungsgemisches, das zwei verschiedene in ihrem Amplitudenverhältnis bekannte Grundfrequenzen und deren Harmonische und Kombinationsfrequenzen enthält. Gemäß der weiteren Erfindung -wird bei diesem Verfahren das Gemisch an den Eingangskreis einer Klirrfaktormeßbrücke gelegt, die auf eine der beiden Grundfrequenzen des Gemisches abgestimmt und in deren Nullzweig während der Abstimmung ein nur für diese Grundfrequenz durchlässiges Frequenzfilter eingeschaltet wird, und es wird aus dem bei dieser Grundfrequenz und bei abgeschaltetem Frequenzfilter erhaltenen Vergleichsmeßwert v. der Spannung am Nullzweig mit der Brückeneingangsspannung der Verzerrungsfaktor V aus der Beziehung berechnet, -worin x das Amplitudenverhältnis der Grundwellen bedeutet.The invention also relates to a method for measuring the distortion factor of an alternating voltage mixture which contains two different fundamental frequencies known in their amplitude ratio and their harmonics and combination frequencies. According to the further invention, the mixture is applied to the input circuit of a distortion factor measuring bridge in this method, which is tuned to one of the two basic frequencies of the mixture and in whose zero branch a frequency filter permeable only to this basic frequency is switched on during the tuning, and it is from the at of this fundamental frequency and the comparison measured value v obtained with the frequency filter switched off. the voltage at the zero branch with the bridge input voltage is the distortion factor V from the relationship calculated, where x means the amplitude ratio of the fundamental waves.

Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens sei folgendes ausgeführt: Zunächst wurde angenommen, daß das zu untersuchende verzerrte Wechsel@spannungsgemisch zwei Grundfrequenzen mit den Amplituden A, und B, besitzt. Legt man dieses Spannungsgemisch an die Klirrfaktormeßbrücke, dann läßt sich diese jeweils nur für eine der beiden Grundfrequenzen abgleichen. Stimmt man z. B. auf ..die Frequenz mit der Amplitude A, ab, dann erhält man durch Vergleich der Spannung am Nullzweig mit der Brückeneingangsspannung den Wert: Stimmt man die Brücke auf die andere Grundfrequenz mit der Amplitude B1 ab, so ergibt sich entsprechend Es ist nun Aus (i) und (3) folgt also: Mit wird na -[- in . V= - z + 2 v2 oder Es sei weiterhin der Fall untersucht, daß die zu untersuchende verzerrte Wechselspannung drei Grundfrequenzen mit den Amplituden Al, Bi und C1 enthält. Wird die Klirrfaktormehbrücke auf die Grundfrequenz mit der Amplitude A1 abgeglichen, dann ergibt sich der Wert: Wird die Brücke nacheinander auf die beiden anderen Grundfrequenzen abgestimmt, dann erhält man entsprechend Es ist Hieraus ergibt sich Wie die weitere Rechnung ergibt, erhält man für N Grundfrequenzen einen Verzerrungsfaktor Die Rechnung -neigt also, daß man mit einer Klirrfaktormeßbrücke auch den Verzerrungsfaktor eines aus mehreren Grundfrequenzen bestehenden Wechselspannungsgemisches 1estimmen kann. wenn man die Klirrfaktorineßbrücke nacheinander auf die einzelnen Grundfrequenzen abstimmt.To explain the concept of the invention, the following should be stated: First of all, it was assumed that the distorted alternation @ mixed voltage to be examined has two fundamental frequencies with the amplitudes A and B. If this voltage mixture is applied to the distortion factor measuring bridge, it can only be adjusted for one of the two basic frequencies. If you vote z. B. on ... the frequency with the amplitude A, then by comparing the voltage at the zero branch with the bridge input voltage, the value is obtained: If the bridge is tuned to the other basic frequency with the amplitude B1, the result is a corresponding one It is now From (i) and (3) it follows: With becomes na - [- in . V = - z + 2 v2 or Let us also examine the case that the distorted AC voltage to be examined contains three fundamental frequencies with the amplitudes Al, Bi and C1. If the distortion factor muting bridge is adjusted to the base frequency with the amplitude A1, then the value results: If the bridge is tuned one after the other to the other two basic frequencies, then one obtains accordingly It is From this it follows As the further calculation shows, a distortion factor is obtained for N fundamental frequencies The calculation tends to be that one can also use a distortion factor measuring bridge to determine the distortion factor of an alternating voltage mixture consisting of several fundamental frequencies. if one tunes the distortion factor measuring bridge one after the other to the individual fundamental frequencies.

Wenn das Verhältnis der Grundwellenaniplituden zueinander bekannt ist, kann man für die Bestimmung des Verzerrungsfaktors mit einem einzigen Brückenabgleich auskommen. Für den Fall zweier Grundfrequenzen mit den Amplituden A1 und ß1 wird dies im folgenden gezeigt: Es sei A, = x - ß1 und _i- bekannt. Der Verzerrungsfaktor ist dann Gleicht man die Brücke auf die Frequenz mit der Amplitude Al ab, dann ergibt sich Tieraus erhält man Bei der Anordnung nach der Erfindung ist ein Mindestunterschied der Grundfrequenzen erforderlich. Durch die Abstimmung der Brücke für die eine Grundfrequenz dürfen die Amplituden der anderen Frequenzen im Nullzweig praktisch nicht beeinfiußt werden.If the relationship between the fundamental wave amplitudes is known, a single bridge adjustment can be used to determine the distortion factor. For the case of two fundamental frequencies with the amplitudes A1 and ß1, this is shown below: Let A, = x - ß1 and _i- be known. The distortion factor is then If one adjusts the bridge to the frequency with the amplitude A1, then the result is Tieraus is obtained In the arrangement according to the invention, a minimum difference in the fundamental frequencies is required. By tuning the bridge for one basic frequency, the amplitudes of the other frequencies in the zero branch must practically not be influenced.

Bereits bei der Messung von großen Klirrfaktoren ist es ziemlich schwierig, die Brüche richtig abzugleichen, da .die Obertöne im \#ullz1,veig nicht völlig verschwinden. Die Obertöne können unter Umständen so stark im Hörer stören, daß ein richtiger Brückenabgleich gar nicht gefunden werden kann. Bei dem Verfahren nach der Erfindung ist diesem Mangel .dadurch abgeholfen, -daß vor den Hörer ein Tiefpaß geschaltet ist, der die Obertöne nicht in den Hörer gelangen läßt. Auf dieselbe Weise ist beider Messung des Verzerrungsfaktors nach dem Verfahren nach der Erfindung durch die Einschaltung eines jeweils verschiedenen Frequenzfilters in den Nullzweig der Meßbrücke dafür gesorgt, daß jeweils auch nur die eine Grundfrequenz, auf die die Brücke abgeglichen werden soll, in den Hörer gelangen bann.Even when measuring large distortion factors, it is quite difficult to to match the fractions correctly, since the overtones in \ # ullz1 do not completely disappear. Under certain circumstances, the overtones can disturb the listener so much that a real Bridge adjustment cannot be found at all. In the method according to the invention This deficiency is remedied by the fact that a low-pass filter is connected in front of the listener is that does not let the overtones get into the listener. Both are in the same way Measurement of the distortion factor according to the method according to the invention by switching on a different frequency filter in each case in the zero branch of the measuring bridge for this purpose ensured that only the one basic frequency to which the bridge is adjusted is supposed to get into the handset.

Claims

PATENT CLAIMS: T. A method for measuring the distortion factor of an alternating voltage mixture which contains different fundamental frequencies and their harmonics and combination frequencies, characterized in that the mixture is applied to the input circuit of a distortion factor measuring bridge which is successively matched to the individual fundamental frequencies of the mixture and in their zero branch during the tuning, a frequency filter permeable only to the respective fundamental frequency is switched on, and that the distortion factor (l ') from the relationship is calculated, where z is the number of fundamental frequencies and m is the sum of the squares which means comparative measured values. 2. `` Learn to measure the distortion factor of an alternating voltage mixture that contains two different fundamental frequencies known in their amplitude ratio and their harmonics and combination frequencies, characterized in that the mixture is applied to the input circuit of a distortion factor measuring bridge which is matched to one of the two fundamental frequencies of the mixture and in whose zero branch a frequency filter permeable only to this fundamental frequency is switched on, and that from the comparison measurement value (va) of the voltage at the zero branch with the bridge input voltage obtained at "this fundamental frequency and with the frequency filter switched off, the distortion factor (Tl) from the relationship where x is the amplitude ratio of the fundamental waves.