PL45039B1 - - Google Patents

Description

i Opublikowano dni* 1# marca IM* r. # i»i*il*i \ &CMir jllrzedu Patentowego! ImjM bggfpgsplitej LBzaw8|| LlOTf $} POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITE) LUDOWEJ OPIS PATENTOWY £/e i%* Nr 45039 Mgr inz. Witold Straszeuiicz Warszawa, Polska KI. 21 e, 11/20 Sposób pomiaru znieksztalcen nieliniowych harmonicznych sygnalu elektrycznego Patent trwa od dnia 3 listopada 1960 r.Dotychczas do pomiarów znieksztalcen sygna¬ lu elektrycznego powstajacych na nieliniowych charakterystykach elementów lub ukladów ele¬ ktrycznych, glównie telekomunikacyjnych, po¬ legajacych na tym, ze przy sinusoidalnym sy¬ gnale na wejsciu danego elementu lub ukladu, na wyjsciu jego otrzymuje sie przebieg zlozo¬ ny ze skladowej podstawowej o czestotliwosci sygnalu wejsciowego i skladowych harmonicz¬ nych jako produktu nieliniowosci, uzywa sie po¬ wszechnie kompensacyjnych mierników zawar¬ tosci harmonicznych. W przypadkach szczegól¬ nych uzywa ^ie równiez analizatorów harmonicz¬ nych, za pomoca których okresla sie amplitudy skladowej podstawowej oraz skladowych har¬ monicznych sygnalu znieksztalconego, a nastep¬ nie oblicza sie wspólczynnik zawartosci r-ej har¬ monicznej wedlug wzoru: albo wspólczynnik zawartosci harmonicznych wedlug wzoru: Ut •w . m% , W t*% V) gdzie hT — wspólczynnik zawartosci r-ej har¬ monicznej w %, h — wspólczynnik zawartosci harmonicznych w °/o, Ut — amplituda skladowej podstawowej, Ur — amplituda r-ej harmoni¬ cznej.Wynikiem pomiaru, dokonywanego kompensa¬ cyjnym miernikiem zawartosci harmonicznych, jest wspólczynnnik zawartosci harmonicznych okreslony wzorem (2)." Metoda kompensacyjna ma szereg wad. Wada¬ mi eksploatacyjnymi tej metody sa: uzyskiwanie kompensacji skladowej podstawowej sygnalu znieksztalconego droga kolejnych przyblizen, co zabiera duzo czasu, oraz wplyw nieduzej nawet niestabilnosci sygnalu mierzonego lub napiecia zasilajacego uniemozliwiajacy uzyska¬ nie calkowitej kompensacji skladowej podsta¬ wowej, co ogranicza mozliwosci dokonywania pomiarów przy nieduzych znieksztalceniach, to znaczy przy h < l°/o. Czulosc przecietnego miernika kompensacyjnego w zakresie cze¬ stotliwosci akustycznych wynosi okolo 0,33/o.Z zasady dzialania mierników kompensacyj¬ nych wynika, ze w wyniku pomiaru nie uzys¬ kuje sie informacji, która harmoniczna domi¬ nuje, co zazwyczaj jest wazne, oraz ze okresle¬ nie wspólczynnika zawartosci harmonicznych nie charakteryzuje w dostatecznym stopniu znieksztalcen nieliniowych, wprowadzonych przez dany element lub uklad elektroakustycz¬ ny dla uzyskania zgodnosci miedzy wynikami pomiaru z wynikami oceny subiektywnej ja¬ kosci dzialania danego urzadzenia, co jest naj¬ powazniejsza wada obok dlugotrwalosci po¬ miaru.\V wyniku wykonania analizy harmonicznej uzyskuje sie wyczerpujace informacje dotycza¬ ce widma (wielkosci i rozkladu amplitud w fun¬ kcji czestotliwosci), które pozwalaja na znacznie dokladniejsza ocene znieksztalcen nieliniowych, wprowadzonych przez dany element lub uklad, niz wyniki pomiaru zawartosci harmonicznych.Powaznymi wadami tej metody sa jednak bar¬ dzo skomplikowana i kosztowna konstrukcja analizatorów harmonicznych oraz wielokrotnie dluzszy czas potrzebny na dokonanie pomiaru niz przy metodzie kompensacyjnej. Te dwie wady powoduja, ze analizatory harmonicznych stosowane sa jedynie jako przyrzady laborato¬ ryjne.Sposób pomiaru znieksztalcen nieliniowych harmonicznych, który jest przedmiotem wyna¬ lazku nie posiada wyzej wymienionych wad dzieki zastosowaniu opisanego nizej ukladu pomiarowego z lampa oscyloskopowa. Przy przy¬ lozeniu do jednej pary plytek lampy oscylosko¬ powej badanego sygnalu znieksztalconego, któ¬ rego czestotliwosc podstawowa przesunieta jest w fazie o 90° w stosunku do fazy sygnalu o takiej samej wielkosci, przylozonego do drugiej pary plytek, znieksztalcenia harmoniczne obser¬ wuje sie jako wielkosc i rodzaj odksztalcenia kola na ekranie lampy. Poniewaz kolo wystapi na ekranie tylko w przypadku przylozenia do obu par plytek sygnalu sinusoidalnego nie znieksztalconego o takiej samej amplitudzie, wielkosc odksztalcenia mozna okreslic stosun¬ kiem róznicy promieni (srednic) Ar okregów zewnetrznego rz i wewnetrznego rw stycznych do linii powstalej przez odksztalcenie okregu odpowiadajacego sygnalowi sinusoidalnemu (fig. 1) do promienia (srednicy) okregu odniesienia rw + rz (rw, rz lub ). 2 Jezeli w produkcie nieliniowosci wystepuje wyraznie dominujaca harmoniczna, to chara¬ kterystyczne odksztalcenie kola pozwala na dokladne przy duzych, a przyblizone przy malych znieksztalceniach nieliniowych okreslenie tego rzedu nieliniowosci, który ma najwiekszy wplyw na wielkosc produktu nieliniowosci (fig. 2). Przy zastosowaniu ekranu lampy oscylosko¬ powej o srednicy okolo 5" czulosc pomiaru lezy ponizej h = l°/o (hr = l°/o). Przy zastosowaniu czesciowej kompensacji skladowej podstawowej (10 -^ 15 dB) sygnalu znieksztalconego, mierzyc mozna przy uzyciu lampy 5" znieksztalcenia znacznie ponizej h = 0,l°/». Czulosc rietody zwiekszyc mozna ponadto przez zwiekszenie srednicy ekranu i przez zwiekszenie kompensa¬ cji skladowej podstawowej.W stosunku do mierników kompensacyjnych zawartosci harmonicznych miernik oscyloskopo¬ wy ma nastepujace zalety: przy bardzo dokla¬ dnych nawet pomiarach nie jest potrzebna cal¬ kowita kompensacja skladowej podstawowej, a kompensacja 10 -i-15 dB moze byc uzyskana przy zastosowaniu znacznie prostszego ukladu niz w kompensacyjnych miernikach zawartosci harmonicznych, nie pochlaniajacego czasu przy dokonywaniu: pomiarów, kompensacja jest po¬ trzebna tylko przy pomiarach bardzo malych znieksztalcen odpowiadajacych h znieksztalconego kola na ekranie lampy oscylo¬ skopowej pozwala okreslic jednoczesnie wielkosc znieksztalcen harmonicznych i dominujacy rzad nieliniowosci, dzieki dzialaniu ukladu przesuwajacego faze sygnalu znieksztalconego o 90°, skladajacego sie z pojemnosci i oporno¬ sci, zachodzi zjawisko wzglednego wzrostu wiel¬ kosci napiec skladowych harmonicznych w sto¬ sunku do podstawowej wraz z wzrostem ich rzedu. W ten sposób uwypukla sie wplyw nieli¬ niowosci wyzszych rzedów na calosc znie¬ ksztalcen harmonicznych, co zbliza wyniki po¬ miarów uzyskiwanych ta metoda do wyników oceny subiektywnej wielkosci znieksztalcen nie- — » —liniowych. Niezaleznie od dzialania ukladu przesuwajacego faze, na wyjsciu ukladu pomia¬ rowego wlaczony byc moze uklad o zmiennym wzmocnieniu w funkcji czestotliwosci, którego dzialanie uwypukla w zadanym stopniu role wyzszych harmonicznych np. mnozac elektrycz¬ nie amplitude kazdej harmonicznej przez jej rzad, a wiec drugiej harmonicznej przez 2, trzeciej przez 3, dziesiatej przez 10 itp.Uklad blokowy oscyloskopowego miernika znieksztalcen nieliniowych harmonicznych jest przedstawiony na fig. 3. Uklad pomiarowy skla¬ da sie ze zródla napiecia sinusoidalnego 1 o czestotliwosci stalej, regulowanej skokami lub regulowanej w sposób ciagly w danym za¬ kresie. Sygnal z generatora o danym napieciu przyklada sie do ukladu badanego X. Z wyj¬ scia ukladu X, na którym moze byc kontrolo¬ wane napiecie lub moc 5 badany sygnal znie¬ ksztalcony wchodzi na uklad wzmacniacza lam¬ py oscyloskopowej 2, a nastepnie poprzez prze- suwnik fazowy 3, w którym przesuniete zostaja w fazie o 90° napiecia, przylozone do pionowych i poziomych plytek lampy oscyloskopowej 4.W szereg ze wzmacniaczem 2 wlaczony moze byc uklad 6 kompensujacy czesciowo skladowe podstawowe oraz wzmacniacz o zmiennym wzmocnieniu w funkcji czestotliwosci 7, którego zadaniem jest uwypuklenie wplywu wyzszych rzedów nieliniowosci na calosc produktu nieli¬ niowosci. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób mierzenia znieksztalcen nieliniowych harmonicznych sygnalu elektrycznego, znamien¬ ny tym, ze wielkosc znieksztalcen mierzy sie jako stosunek róznicy promieni lub srednic kól wewnetrznego i zewnetrznego stycznych do linii uzyskanej na ekranie lampy oscyloskopo¬ wej przy przylozeniu na jedna pare plytek rów¬ nego co do wielkosci, ale przesunietego w fazie o 90° napiecia skladowej podstawowej sygnalu badanego w odniesieniu do napiecia przylozone¬ go do drugiej pary plytek albo w stosunku do promienia lub srednicy okregu odniesienia, a rodzaj znieksztalcenia (dominujacy rzad nieli¬ niowosci) okresla sie na podstawie ksztaltu li¬ nii zamknietej, która powstaje na ekranie oscy¬ loskopu przy sygnale znieksztalconym Uczac ilosc wierzcholków wypuklosci. mgr inz. Witold Straszewicz Zastepcy: Józef Felkner & Wanda Modlibowska rzecznicy patentowi '*? A W* / ¦$&*&<*hep X (t&totof ¦v^ [ e J UkM s NtfMtMtCW ***** T / Kamma mmeenkmwft ^ 2 eSdHfkfiil J 'f«f \ O tyj PL