SU1120253A1

SU1120253A1 - Способ измерени нелинейных искажений электрического сигнала и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1120253A1
Application number: SU833559472A
Authority: SU
Inventors: Виктор Михайлович Журавлев; Людмила Сергеевна Тихонова
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6947; Ленинградский Институт Киноинженеров
Priority date: 1983-03-02
Filing date: 1983-03-02
Publication date: 1984-10-23

Abstract

1. Способ измерени нелинейньк искажений электрического сигнала, включающий разложение спектра сигнала на основную гармонику и гармоники высших пор дков и сравнение их интенсинностей , отличающийс тем, что, с целью лолучени лучшего соответстви объективных и субъективных оценок нелинейных искажений, повышени разрешающей способности измерений и визуального контрол характера нелинейности, перед разложением спектра сигнала на гармоники сигнал подвергают дифференцированию. 2. Устройство дл осуществлени способа по п. 1, содержащее генератор гармонических колебаний, клеммы дл подключени объекта измерени и контрольно-иг мерительньп 1 блок, состо щий из параллельно соединенных осциллографа и измерительного блока.отличающеес тем, что в него между одной из клемм дл подключени объекта измерени и входом контрольно-измерительного блока введен блок дифференцировани .

Description

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и предназначено дл вы влени и оценки различных видов нелинейньк искажений в звукотехнической аппаратуре, в частности в предварительных усилител х и усилител х мощности.

Известен способ измерет1Я искажений сигнала, основанный на сравнении спектров входного и выходного сигналов устройства с использованием тестового сигнала, формируемого из реального сигнала lj .

Однако реализаци способа требует создани сложных электронных устройств как дл формировани тестового сигнала, так и дл вьщелени получаемой информации, имеющих низкое быстродействие из-за необходимости ,компенсации амплитуды и фазы составл ющих входного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс способ измерени нелинейных искажений, заключающийс в разложении спектра сигнала на основную гармонику и гармоники высших пор дков и- их сравнеНИИ 2.

. Известный способ реализуетс с помощью устройства, содержащего генератор гармонических сигналов, кл&ьты дл подключени объекта измерений, к одной из которых подключен конт-рольно-измерительный блок, состо щий из параллельно соединенных осщигллографа и измерительного блока 2J .

Недостатками известных способа и устройства дл его осуществлени вл ютс невысока разрешающа способность визуального наблюдени форм сигнала при измерени х показателей нелинейности высококачественной аппаратуры , что не дает возможности судить о характере нелинейности (центральна отсечка, двухсторонние ограничени и динамические искажени ), и, кроме того, плохое соответствие данньж измерений и субъективных оценок нелинейности.

Цель изобретени - получение лучшего соответстви объективных и субъективных оценок нелинейных искажений повьшение разрешающей способности измерений и визуального контрол характера нелинейности.,

Поставленна цель достигаетс теМ что согласно способу измерени нелинейных искажений электрического сигнала , включающему разложение спектра сигнала на основную гармонику и гарМОНИКИ высших пор дков и сравнение их интенсиБностей, перед разлохсением спектра сигнала на гармоники сигнал подвергают дифференцированию.

В устройство, содержащее генератор гармонических колеба-ний,клеммы дл подключени объекта измере1ШЯ и контрольно-измерительный блок, состо щий из параллельно соединенных осциллографа и измерительного блока, 1eждy одной из клемм дл подключени объекта измерени и входом контрольно-измерительного блока введен блок дифференцировани .

На чертеже показана структурна схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерени нелинейных искажений электрического сигнала.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 гармонических колебаний, объект 2 измерени , блок 3 дифференцировани , к выходу которого подключен контрольно-измерительный блок 4, состо Ер-ш из параллельно соединенных осциллографа 5 и измерительного блока 6,

Сущность способа измерени заключаетс в следующем.

Если подать сигнал вида

5.H) ,cos(ot+Vo) fo

на вход объекта 2 измерени , нелинейность которого можно описать полиномом вида

k

: 5вь1х1)-«п5вД Ь () то выходной сигнал объекта 2 измерени искажаетс , т.е. в его спектре, кроме основной гармоники, содержатс гармоники высших пор дков

5вм2(Ьа,5тб. + а2рт0хСО5

x(u)i-t4) r-.. + c(j,5((cA)Uwo)( 3)

Ограничива полином (2) п той степенью и выполн указанные операции, получают

(, + ,,е, ,ftx |cis5 g,Vco5(ut+i4),- .§045,6,|Сов(а)1 + . i-co5 wi ,.4g-a45 g cos(4wt + t,) (,5и + ,со5(),)1 &rtMC.os t7wt с) V (ш Цз V , + (4cot + (5ut+V5) Э общем случае вьфажение дл выходЙого сигнала объекта 2 измерени (2) Можно записать следующим образом k ebixzi bSo B cosCnut Vn) (5) где Sjj - посто нна составл юща ; п - номер гармоники; , - амплитуда п-й гармоники; начальна фаза п-й гармони Выражени дл определени частич ных и суммарного козффициентов гарм ник, получаемых известным способом, имеют вид В предлагаемом способе выходной сигнал объекта 2 измерени предварительно дифференцируетс , при этом продифференцированный сигнал имеет вид , jq(j. t BbixzV l вЫХ5)((ui( .j2u6in(2cotfW V.,. (8) nCJCOeUtot + Li ) оЛ5Д ТП ).t9) Все спектральные составл ющие сдвигаютс на 90 , но при количественной оценке нелинейных искажений это не имеет значени . В выражении (9) это изменение отражено в изменении начальной фазы гармоник (f. Таким образом, выходной сигнал объекта измерени подвергаетс воздействию на интенсивность высших IapMOHHK, т.е. амплитуды гармоник р1ножаютс на весовой коэффициент, пропорциональный номеру гармоники п Повьпление интенсивности продуктов искажений после операции дифференцировани , I I по сравнению с интенсивностью продук тов искажений сигнала Sgbixz Ьзна . чает повышение разрешающей способно ти, измерений, а пропорциональность коэффициента взвешивани амплитуд отдельных гармоник номеру гармоники п - повышение разрешающей способности визуального контрол и получение объективных панных измерений, лучше соответствующих субъективным оценкам при прослушивании. В ходе субъективных экспертиз установлено решающее вли ние продуктов высших пор дков на воспри тие качества звукопередачи, в частности исследованы особенности воспри ти слухом гармонических искажений. Чувствительность к искажени м возрастает с увеличением номера гармоники, причем возрастание пропорционально гармоники. Присутствие п той гармоники гораздо ощутимее, чем присутствие третьей гармоники такой же интенсивности. Лучшее соответствие объективных и субъективных оценок достигаетс при увеличении амплитуд гармоник пропорционально квадрату номера гармоники п. Такого результата можно добитьс , осуществл операцию дифференцировани дважды, последовательно одну за другой а 1± 5бы)(7() -5miW co5Cwt4),-5„2 ,2cofcos(2cot tpJV... (104 или 8bix(. , д„ . ). (11) Таким образом, без усложнени формы измерительного сигнала, использу гармонический сигнал, предлагаемый способ осуществл ет повьш1ение значимости продуктов высших, что приближает проведение аппаратурного анализа сигнала к процессу субъективного воспри ти искажений. Выражени дл определени взвешенных частичных и суммарного коэффициентов гармоник при однократном дифференцировании имеют вид (;nf. ( Устройство дл реализации способ измерени работает следующим образом . Гармонический сигнал от генерато ра 1 подаетс на вход объекта 2 измерени , далее поступает на вход блока 3 дифферен1гфовани , а затем на вход контрольно-измерительного блока 4. С помощью осциллографа 5 осуществл етс визуальный контроль формы выходного сигнала блока 3 диф ференцировани , а с помощью измерительного блока 6 - определение взве шенных частичных и суммарного коэффициентов гармоник. При желании получить взвешенные частичные и суммарный коэффициенты гармоник в качестве измерительного блока 6 следует использовать спектр анализатор, позвол ющий определить взвешенную амплитуду каждой гармони ки сигнала Sg,, ,(t)-s или о дельности. При необходимости получить только взвешенный суммарный коэффициент гармоник в качестве измерительного блока 6 используетс фильтр, селективно подавл ющий частоту основной гармоники, или фильтр верхних частот, а также любой промы ленный измеритель нелинейных искажений , осуществл ющий измерени методом гармоник. Таким образом, непосредственно в процессе измерений осуществл етс взвешивание амплитуд гармоник умножением на весовой коэффициент, равный номеру гармоники п, или его квадрату п, путем аппаратурного вз ти первой или второй производной выходного сигнала объекта измерени с помощью блока 3 диф4)еренцировани . Полученные в результате измерений частичные и/или суммарн(1й коэффициенты гармоник будут взвешенными. В ходе субъективных экспертиз установлено , что взвешенные коэф4 ициенты гармоник лучше отражают субъективное воспри тие качества звукопередачи, особенно при весовом коэффициенте, пропорциональном квадрату номера гармоники. Увеличение амплитуд высших гармоник в спектре искаженного сигнала приводит к повьш1ению разрешающей способности и значимости визуального контрол формы выходного сигнала, что позволит определить характер нелинейности даже при малых уровн х искажений ,

Claims

1. Способ измерения нелинейных искажений электрического сигнала, включающий разложение спектра сигнала на основную гармонику и гармоники высших порядков и сравнение их интенсивностей, отличающийся тем, что, с целью получения лучшего соответствия объективных и субъективных оценок нелинейных искажений, повышения разрешающей способности измерений и визуального контроля характера нелинейности, перед разложением спектра сигнала на гармоники сигнал подвергают дифференцированию.

2. Устройство для осуществления способа по π. 1, содержащее генератор гармонических колебаний, клеммы для подключения объекта измерения и контрольно-измерительный блок, состоящий из параллельно соединенных осциллографа и измерительного блока, о т личающееся тем, что в него между одной из клемм для подключения объекта измерения и входом контрольно-измерительного блока введен блок дифференцирования.