SU1078351A1

SU1078351A1 - Non-linear distortion meter

Info

Publication number: SU1078351A1
Application number: SU823528373A
Authority: SU
Inventors: Александр Геннадьевич Струнин; Лариса Ивановна Дегтярева
Original assignee: Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1982-12-27
Publication date: 1984-03-07

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ , содержащий режекторный фильтр, детектор действующих значений и блок сравнени , выход которого подключен к входу усилител посто нного тока, отличающийс тец, что, с целью повЕлиени чувствительности и точности измерени , в него введены первый пере лючатель, один выход которого подключен к первому входу блока сравнени , выход которого через усилитель посто нного тока соединен с управл ющим входом аттенюатора , другой выход переключател подключен к второму входу блока сравнени через запоминающее устройство, а вход переключател подключен к входу измерител через последовательно соединенные сумматор , режекторный фильтр и детектор среднеквадратических значений, второй переключатель, один вход которого подключен к входу измерител непосредственно, другой через инверyt тор, а управл ющий вход - через последовательно соединенные усилитель-ограничитель и триггер, выход второго переключател подключен к второму входу сумматора через аттенюатор .A METER OF NONLINEAR DISTRIBUTIONS, containing a notch filter, an actual value detector and a comparison unit, the output of which is connected to the input of a DC amplifier, which is different, that, in order to increase the sensitivity and accuracy of measurement, it introduced the first switch, one output of which is connected to the first input of the comparator unit, the output of which through the DC amplifier is connected to the control input of the attenuator, the other output of the switch is connected to the second input of the comparator unit through a memory device, and the switch input is connected to the meter input through a series-connected adder, notch filter and RMS detector, a second switch, one input of which is connected to the meter input directly, the other through an inverter, and a control input through a series-connected limiter and trigger, the output of the second switch is connected to the second input of the adder via an attenuator.

Description

К1K1

0000

ро с ro c

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и предназначено дл измерени малых нелинейных искажений с высокой точностью.The invention relates to electrical measuring equipment and is intended to measure small non-linear distortions with high accuracy.

Известен измеритель нелинейных искажений, содержащий режекторный и полосовой фильтры, вольтметр действующих значений, схему сравнени , усилитель посто нного тока и усилитель переменного тока с регулируемым коэффициентом передачи ij .A nonlinear distortion meter is known, which contains notch and bandpass filters, a current meter voltmeter, a comparison circuit, a DC amplifier and an AC amplifier with an adjustable gain ij.

В таком измерителе нелинейность и шумы усилител .переменного тока ограничивают чувствительность измерител , а погрешности всех блоков вход т в результат измерени .In such a meter, the non-linearity and noise of the amplifier's alternating current limit the sensitivity of the meter, and the errors of all the blocks are included in the measurement result.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс устройство дл измерени коэффициента нелинейных исКс1жений, содержащее режекторный и полосовой фильтры, входы которых закорочены и вл ютс входом устройства, выход режекторного фильтра подключен к одному входу сумматора непосредственно, а выход полосового фильтра - через детектор средних значений, выход сумматора соединен с выходом устройва через последовательно соединенные регулируемый широкополосный усилитель, фильтр верхних частот и детектор действующих значений, а управл ющий вход широкополосного усилител через усилитель посто нного тока соединен с выходом схемы сравнени , один вход которой подключен к источнику ,опорного напр жени а другой к выходу широкополосного усилител 21 .The closest to the technical essence of the invention is a device for measuring the nonlinear coefficient, which contains notch and bandpass filters, whose inputs are shorted and are the device's input, the output of the notch filter is connected to one input of the adder directly, and the output of the bandpass filter through the average detector , the output of the adder is connected to the output of the device through a series-connected adjustable broadband amplifier, high-pass filter and effective detector The control input of the wideband amplifier is connected via a DC amplifier to the output of the comparison circuit, one input of which is connected to the source, the reference voltage and the other to the output of the wideband amplifier 21.

Недостатками известного устройства . вл ютс относительно невысока чувствительность, ограниченна конечной добротностью режекторного фильтра и шумами регулируемого широкополосного усилител , а также то, что погрешности всех блоков устройства полностью вход т в результат измерени .The disadvantages of the known device. the sensitivity is relatively low, limited by the final Q of the notch filter and the noise of the adjustable broadband amplifier, and that the errors of all units of the device are fully included in the measurement result.

Цель изобретени - повышение чувствительности и точности измерений.The purpose of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurements.

Поставленна цель достигаетс тем, что в измеритель нелинейных искажений, содержащий режектор ный фильтр, детектор действующих значений и блок сравнени , выход которог подключен к входу усилител посто нного тока, введены первый переключатель , один выход которого подключен к первому входу блока сравнени , выход которого через усилитель посто нного тока соединен с управл ющим входом аттенюатора, другой выход переключател подключен к второму входу блока сравнени через запоминающее устройство, а вход переключател подключен к входу измерител через последовательно соединенные сумматор, режекторный фильтр и детектор среднеквадратических значений , второй переключатель, один вход которого подключен к входу измерител непосредственно, другой через инвертор, а управл ющий входчерез последовательно соединенные усилитель-ограничитель и триггер, выход второго переключател подключен к второму входу сумматора через аттенюатор.The goal is achieved by the fact that a non-linear distortion meter containing a notch filter, an actual value detector and a comparison unit, the output of which is connected to the input of a DC amplifier, is inserted into the first switch, one output of which is connected to the first input of the comparison unit, the output of which is through the DC amplifier is connected to the control input of the attenuator, the other output of the switch is connected to the second input of the comparison unit through a memory device, and the input of the switch is connected to the input at the meter through a series-connected adder, notch filter and RMS detector, a second switch, one input of which is connected to the input of the meter directly, another through an inverter, and a control input through a series-connected limiting amplifier and trigger, the output of the second switch is connected to the second input of the adder through attenuator.

0 На чертеже представлена блок-схема предлагаемого измерител нелинейных искажений.0 The drawing shows the block diagram of the proposed nonlinear distortion meter.

Устройство содержит переключатель 1, один вход которого подклю5 чен к входу устройства непосредственно , второй - через инвертор 2, управл ющий вход - через последовательно соединенные усилитель-ограничитель 3 и триггер 4, а выход переключател 1The device contains a switch 1, one input of which is connected to the input of the device directly, the second through an inverter 2, the control input through a series-connected amplifier-limiter 3 and a trigger 4, and the output of the switch 1

0 через аттенюатор 5 подключен к входу сумматора б, второй вход которого соединен с входом устройства, а выход через последовательно соединенные режекторный фильтр 7 и детектор 80 through an attenuator 5 is connected to the input of the adder b, the second input of which is connected to the input of the device, and the output through a series-connected notch filter 7 and detector 8

5 дeйcтв fющиx значений - к входу переключател 9, один выход которого подключен к блоку 10 сравнени непосредственно , другой выход - через запоминающий блок 11, а выход бло|ка 10 сравнени соединен через уси«литель .12 посто нного тока с управл ющим входом аттенюатора 5.5 outputs of these values are connected to the input of switch 9, one output of which is connected to comparison unit 10 directly, the other output through storage unit 11, and the output of comparison unit 10 is connected via DC .12 amplifier to the attenuator control input five.

Измеритель нелинейных искажений работает следующим образом.Measuring nonlinear distortion works as follows.

Переключатель 9 находитс в положении Q , а коэффициент передачи Кд аттенюатора 5 равен нулю. При этом высшие гармоники измер емого сигнала Ux ПРОХОДЯТ через сумматор 6, режекторный фильтр 7, детектор дей0 ствующих значений 8 и в виде посто нного напр жени Ug через клем1.1у о переключател 9 фиксируетс йапомиНсшщим-блоком 11 с коэффициентом передачи- Г, т.е. на одном из вхо5 дои блока 10 сравнени получим посто нное напр жение и с учетом погрешностей блоков, работающих на переменном токе: & - аддитивна погрешность измерени , вызван0 на конечной добротностью Q режекторного фильтра 7 и у. - точность детектора СКЗ:Switch 9 is in the Q position, and the transfer factor Cd of the attenuator 5 is zero. At the same time, the higher harmonics of the measured signal Ux PASS through the adder 6, notch filter 7, the detector of actual values 8 and in the form of a constant voltage Ug through the clamp1.1 of switch 9 is fixed by a differential block 11 with a transfer factor-T, t. e. at one of the inputs of the comparison unit 10, we obtain a constant voltage and taking into account the errors of the blocks operating on alternating current: & - additive measurement error caused by the final Q of the notch filter 7 and y. - accuracy of the RMS detector:

и,|иГг и /дП % -|5ии гОН %Ьand, | ggG and / dp% - | 5ii gon% b

где и - напр жение первой гармониКИ7 К - коэффициент гармоник сиггала Ux; . ,where and is the voltage of the first harmonic K7 K is the harmonic coefficient of the sigal Ux; . ,

Уравнение дл и показывает, что измерение U-gj. в известных устрой.ствах , возможно лишь при Kj. :M/Q, что ограничивает, в первую очередь, чувствительность известных устройств . Во втором такте переключатель 9 переводитс в положение S . При этом на втором входе блока 10 срав нени образуетс напр жение и , а усилитель 12 посто нного тока, усилива разницу между и и и, управл ет аттенюатором 5 до равенства . Одновременно напр жение UK , пр ход через усилитель-ограничитель 3 и триггер 4, образует на управл ющем входе переключател 1 напр жение управлени , частота которого в 2 разаменьше частоты исследуемого сигнала UK. При этом через ат тенюатор 5 на сумматор б проходит сигнал Uy либо непосредственно, либо через инвертор 2, т.е. сигнал UK , модулируемый по фазе Halt с частотой в 2 раза меньшей частоты сигнала Ujj . Такой фазомодулированный сигнал имеет спектр, смещен ный относительно исследуемого сигн ла на половину его основной частот а действующее значение такого сигнала равно действующему значению исследуемого сигнала. Поэтому фазо манипулированный сигнал, действующее значение которого KдUJ , где KI - коэффициент передачи аттенюатора 5, совместно с напр жением Ug сигнала Uji проходит через режектор ный фильтр 7 и детектором 8 действующих значений преобразуетс в напр жение -.1,((П При установлении равенства и и коэффициент передачи К аттенюатора 5 численно равен коэффициенту нелинейных искс1жений К исследуемого сигнала Uys ми ft и не зависит от систематических погрешностей режекторного фильтра 7 и детектора 8 действующих значений .. Таким образом, чувствительность измерител нелинейных искажений ограничена лишь шумами режекторного фильтра и детектора среднеквадратических значений, которые могут быть выполнены пассивными и тогда их шумы будут определ етс лиЫь тепловыми шумами элементовфильттра и детектора , что позвол ет повысить чувствительность имеющейс аппаратуры дл измерени нелинейных искажений на два-три пор дка (до дес титыс чных долей процента . Погрешности предлагаемого устройства завис т от погрешностей аттенюатора и устройств, работающих на посто нном т-оке: запоминак цего устройства, устройств сравнени и услител посто нного тока, однако эти блоки могут быть без труда выполнены с погрешност ми в дес тые доли процента, причем эти погрешности нос т мультипликативный характер по отношению к измер емой величине.The equation for and shows that the measurement is U-gj. in known devices, it is possible only with Kj. : M / Q, which limits, first of all, the sensitivity of known devices. In the second cycle, the switch 9 is switched to the position S. At the same time, at the second input of the unit 10 of the comparison, a voltage is generated and, and the DC amplifier 12, amplifying the difference between and and, controls the attenuator 5 until equality. At the same time, the voltage UK, the passage through the amplifier-limiter 3 and the trigger 4, forms at the control input of the switch 1 a control voltage whose frequency is 2 times less than the frequency of the signal UK being studied. In this case, the attenuator 5 to the adder b passes the signal Uy either directly or through the inverter 2, i.e. UK signal, modulated in phase Halt with a frequency 2 times lower than the frequency of the signal Ujj. Such a phase-modulated signal has a spectrum that is shifted relative to the signal under study by half of its fundamental frequency, and the effective value of such a signal is equal to the effective value of the signal under study. Therefore, the phase-controlled signal, the effective value of which is KdUJ, where KI is the attenuator transfer ratio 5, together with the voltage Ug of the signal Uji passes through the notch filter 7 and the detector 8 actual values is converted into voltage -.1, (((When establishing equality and and the transmission coefficient K of the attenuator 5 is numerically equal to the nonlinear coefficient coefficient K of the signal under study Uys m ft and does not depend on the systematic errors of the notch filter 7 and the detector 8 effective values .. Thus, the sensitivity The measurement of the nonlinear distortion meter is limited only by the noise of the notch filter and the rms detector, which can be made passive and then their noise will be determined by the thermal noise of the filter element and the detector, which makes it possible to increase the sensitivity of the available equipment for measuring nonlinear distortions by two to three orders. (up to ten percent fractions of a percent. The errors of the proposed device depend on the errors of the attenuator and devices operating on a constant t-axis: remember There are devices, devices of comparison and amplifiers of direct current, however, these blocks can be easily executed with errors in the tenth fractions of a percent, and these errors are multiplicative in relation to the measured value.

Claims

A NONLINEAR DISTORTION METER containing a notch filter, an effective value detector, and a comparison unit, the output of which is connected to the input of a DC amplifier, which has a different circuit, which, in order to increase the sensitivity and accuracy of measurement, the first switch is inserted into it, one output of which is connected to the first input of the comparison unit, the output of which through the DC amplifier is connected to the control input of the attenuator, the other output of the switch is connected to the second input of the comparison unit through a storage device but the input of the switch is connected to the input of the meter through a series-connected adder, a notch filter and a rms detector, a second switch, one input of which is connected to the input of the meter directly, the other through an inverter, and the control input through a series-connected amplifier-limiter and trigger, the output of the second switch is connected to the second input of the adder through the attenuator.