RU2039359C1

RU2039359C1 - Signal spectral analysis method

Info

Publication number: RU2039359C1
Application number: RU93031324A
Authority: RU
Inventors: Борис Георгиевич Келехсаев
Original assignee: Борис Георгиевич Келехсаев
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1995-07-09

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: analyzed signal is compared with sine-wave reference signal of first harmonic frequency; at definite moments, modules of instant-value ratios of two signals are determined for different phase shifts between signals, and relative content of higher harmonics in analyzed signal is determined by deviation of these modules from each other. EFFECT: facilitated procedure. 2 dwg

Description

Изобретение относится к специализированной измерительной технике и предназначено для определения относительного содержания высших гармоник в сигнале, для преимущественного использования на инфранизких частотах при исследовании величины нелинейности элементов и устройств, когда требуется быстродействие, точность измерений и простота реализации. The invention relates to specialized measuring equipment and is intended to determine the relative content of higher harmonics in the signal, for predominant use at infra-low frequencies in the study of the magnitude of the nonlinearity of elements and devices when speed is required, measurement accuracy and ease of implementation.

На фиг. 1 показан пример определений моментов времени t_o, t₁, t₂, равноотстоящих от середин полуволн соответствующих сигналов, при измерениях для произвольного фазового сдвига между сигналами; на фиг. 2 структурная схема устройства для реализации способа.In FIG. 1 shows an example of the definitions of time instants t _o , t ₁ , t ₂ equally spaced from the mid-half-waves of the corresponding signals, when measuring for an arbitrary phase shift between the signals; in FIG. 2 is a structural diagram of a device for implementing the method.

Для каждого фазового сдвига (фиг. 1) получают на интервале времени одного на периодов несколько пар моментов времени t₁, t₂; t₁', t₂', t₁'', t₂'' и т.д.For each phase shift (Fig. 1), several pairs of time instants t ₁ , t ₂ are obtained on a time interval of one over periods; t ₁ ', t ₂ ', t ₁ '', t ₂ '', etc.

A_xsinF_o/A_y sin F_o=K_a (1) для измерений в моменты времени t₁ и t₂;
A_xcosF_o/A_ycos F_o (2) для измерений в моменты времени t₁''' и t₂''' и т. д. Моменты времени t₁ для сигналов, соответствующих значению sinF_o, можно выбирать произвольно, как и моменты t₂ для сигналов, соответствующих значению sin F_o. Аналогично можно выбирать для измерения пару моментов времени t₁'' и t₂'', соответствующих значению cos F_o. Измерения в момент времени t_o можно рассматривать как частный случай выбора соответствующей пары. Следовательно, при выборе соответствующих пар моментов времени получают значения модулей отношений, которые не отличаются между собой с учетом минимальной погрешности используемого метода сравнения для сигнала без спектральных искажений. При увеличении спектральных составляющих в сигнале отклонения модулей отношений между собой при различных фазовых сдвигах увеличиваются, что означает увеличение содержания высших гармонических составляющих в сигнале.A _x sinF _o / A _y sin F _o = K _a (1) for measurements at time t ₁ and t ₂ ;
A _x cosF _o / A _y cos F _o (2) for measurements at time instants t ₁ '''and t ₂ ''', etc. The instants of time t ₁ for signals corresponding to the value sinF _o can be chosen arbitrarily, as well as moments t ₂ for signals corresponding to the value of sin F _o . Similarly, you can choose to measure a pair of time points t ₁ "and t ₂ ", corresponding to the value of cos F _o . Measurements at time t _o can be considered as a special case of the selection of the corresponding pair. Therefore, when choosing the appropriate pairs of time instants, the values of the moduli of relations are obtained that do not differ from each other, taking into account the minimum error of the used comparison method for a signal without spectral distortion. With an increase in the spectral components in the signal, the deviations of the moduli of relations between themselves at different phase shifts increase, which means an increase in the content of higher harmonic components in the signal.

Устройство (фиг. 2) состоит из формирователя 1, управляемого опорного генератора 2, фазовращателя 3 и двухлучевого осциллографа 4. The device (Fig. 2) consists of a shaper 1, a controlled reference oscillator 2, a phase shifter 3, and a two-beam oscilloscope 4.

Исследуемый сигнал U_x(t) поступает на вход формирователя 1, на выходе которого формируется напряжение U₁, пропорциональное периоду Т исследуемых колебаний. Это напряжение U₁ поступает на вход управляемого опорного генератора 2, на выходе которого генерируются колебания синусоидальной формы, период которых зависит от управляемого напряжения U₁ и равен периоду Т исследуемых колебаний.The investigated signal U _x (t) is fed to the input of the shaper 1, the output of which is formed by the voltage U ₁ proportional to the period T of the studied oscillations. This voltage U _{1 is} supplied to the input of the controlled reference generator 2, the output of which generates sinusoidal oscillations, the period of which depends on the controlled voltage U ₁ and is equal to the period T of the studied oscillations.

Синусоидальное напряжение U₂ амплитудой А_у с выхода опорного генератора 2 поступает на вход фазовращателя 3, на выходе которого получают синусоидальное напряжение U_y(t) той же амплитуды, которая не изменяется при изменениях фазовых сдвигов. Таким образом, на два входа двухлучевого осциллографа 4 поступают исследуемые сигналы U_x(t) и опорные синусоидальные сигналы напряжения U_y(t), имеющие между собой фазовый сдвиг (см. фиг. 1).The sinusoidal voltage U _{2 with} amplitude A _y from the output of the reference generator 2 is fed to the input of the phase shifter 3, the output of which receives a sinusoidal voltage U _y (t) of the same amplitude, which does not change with changes in phase shifts. Thus, the two inputs of the two-beam oscilloscope 4 receive the studied signals U _x (t) and the reference sinusoidal voltage signals U _y (t) having a phase shift between themselves (see Fig. 1).

Для каждого фазового сдвига F_o производят измерения мгновенных значений сигналов при выбранной паре моментов времени t₁ и t₂ или в каждый из четырех моментов времени t_o, соответствующих середине выбранных интервалов, определяют модули отношений и по отклонению их значений друг от друга судят об относительном содержании высших гармоник в исследуемом сигнале.For each phase shift F _o , the instantaneous values of the signals are measured at a selected pair of time instants t ₁ and t ₂ or at each of the four instants of time t _o corresponding to the middle of the selected intervals, the modules of relations are determined and the relative values are deviated from each other the content of higher harmonics in the studied signal.

Claims

METHOD OF SPECTRAL SIGNAL ANALYSIS, based on the conversion of the input signal and measuring the result, according to which certain time intervals are allocated for analysis, characterized in that they form a reference sinusoidal signal with the frequency of the first harmonic of the signal under study, repeatedly shift one phase relative to the other, each once highlighting the time intervals inside the half-waves of two signals, determine the instantaneous values of the signals at time instants equally spaced from the midpoints of the half-waves of their signals values, determine the modules of the ratio of the corresponding instantaneous values of the signals and from the values of the deviations of these modules of relations between themselves determine the relative content of the higher spectral components in the signal under study.