SU444116A1 - Device for measuring weak electrical signals - Google Patents

Device for measuring weak electrical signals

Info

Publication number
SU444116A1
SU444116A1 SU1852395A SU1852395A SU444116A1 SU 444116 A1 SU444116 A1 SU 444116A1 SU 1852395 A SU1852395 A SU 1852395A SU 1852395 A SU1852395 A SU 1852395A SU 444116 A1 SU444116 A1 SU 444116A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
signal
input
electrical signals
accumulation
reversible counter
Prior art date
Application number
SU1852395A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Сергеевич Голованов
Сергей Васильевич Васильев
Константин Борисович Сухомлин
Original Assignee
Предприятие П/Я Г-4173
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Г-4173 filed Critical Предприятие П/Я Г-4173
Priority to SU1852395A priority Critical patent/SU444116A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU444116A1 publication Critical patent/SU444116A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, в частности к устройствам измерени  слабых электрических сигналов,использующим модул ционный способ измерени .The invention relates to electrical measuring equipment, in particular, to devices for measuring weak electrical signals using a modulation measuring method.

Известно устройство дл  измерени  слабых электрических сигналов, содержащее модул тор и последовательно соединенные входной усилитель, детектор, усилитель низкой частоты .A device for measuring weak electrical signals is known, comprising a modulator and an input amplifier, a detector, and a low-frequency amplifier connected in series.

Экспоненциально-весовое накопление слаоого сигнала в интегрирующих цеп х синхронного детектора ограничивает чувствительность этого устройства. Кроме того, схема требует калибровки уровн  шума генератора и мостовой схемы перед каждым измерением. Это исключает возможность автоматизации измерений и вли ет на их точность.The exponentially weighted accumulation of a weak signal in the integrating circuits of a synchronous detector limits the sensitivity of this device. In addition, the circuit requires calibration of the noise level of the generator and bridge circuit before each measurement. This eliminates the possibility of automating measurements and affects their accuracy.

Поэтому известное устройство нельз  примен ть дл  измерени  слабой напр женности электромагнитного пол  в полевых услови х, когда особенно значительными станов тс  вли ние дестабилизирующих механических и климатических факторов на точность калибровки , автоматизаци  процесса измерени , вес и габариты устройства.Therefore, the known device cannot be used to measure the weakness of the electromagnetic field in the field, when the destabilizing mechanical and climatic factors have a particularly significant effect on the calibration accuracy, automating the measurement process, and the weight and dimensions of the device.

Целью изобретени   вл етс  повыщение чувствительности измерений.The aim of the invention is to increase the sensitivity of measurements.

Дл  достижени  этой цели в него введены последовательно включенные ключ, преобразователь аналог - катод, реверсивный счетчик и цифровой индикатор, триггер, схема временных интервалов, входом соединенна  с модул тором , коммутатором преобразователемTo achieve this goal, a key in series is included in it, the analog converter is a cathode, a reversible counter and a digital indicator, a trigger, a time interval circuit, the input is connected to a modulator, a switch converter

аналог-катод, триггером, а выходом-с ключом и реверсивным счетчиком, причем к реверсивному счетчику подключен также выход триггера.analogue-cathode, trigger, and output-with a key and a reversible counter, and the trigger output is also connected to the reversing counter.

Повышение чувствительности измеренийMeasurement sensitivity increase

обеспечиваетс  периодической коммутацией сигнала на входе входного усилител  коммутатором сигнала, преобразованием напр жени  на выходе УПЧ в двоичный код преобразователем аналог - код (ПАК), накоплени it is provided by periodic switching of the signal at the input of the input amplifier by the switch of the signal, conversion of the voltage at the output of the amplifier to the binary code by the analog-to-code converter (PAK), accumulation

за фиксированное врем , определ емое блоком выработки временного интервала и ключом , разностей отсчетов «шум и «сигнал + шум, образуемых в реверсивном счетчике при помощи триггера управлени , который отсчеты , соответствующие замкнутому коммутатору («сигнал + шум) посылает на пр мой вход реверсивного счетчика, а отсчеты, соответствующие разомкнутому коммутатору («шум) - на реверсивный вход счетчика. Результат накоплени  фиксируетс  цифровым индикатором .for a fixed time determined by the time interval generating unit and the key, the difference of the samples is noise and signal + noise, formed in the reversible counter using a control trigger, which sends the samples corresponding to the closed switch (signal + noise) to the direct reverse input the counter, and the counts corresponding to the open switch (“noise”) to the reversing input of the counter. The result of the accumulation is recorded by a digital indicator.

На чертеже изображена блок-схема устройства . Оно состоит из коммутатора сигнала 1,The drawing shows a block diagram of the device. It consists of a signal switch 1,

входного усилител  2, детектора 3, УПЧ 4, ключа о, преобразовател  аналог - код (ПАК) 6, реверсивного счетчика 7, цифрового индикатора 8, триггера уиравлеии  9, схемы выработки временного интервала 10, модул тора 11. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал поступает на вход усилител  2 через управл емый коммутатор 1, периодически замыкающий и размыкающий цепь подачи сигнала. На выходе усилител  образуетс  при этом последовательность, полпериода которой составл ет аддитивна  смесь сигнала и собственного щума усилител , полпериода - только щум. Детектор 3 выдел ет огибающую этой15 периодической последовательности, амплитуда которой определ етс  мощностью сигнала ( поскольку детектирование полагаетс  квадратичным ). Реверсивный счетчик образует разности отсчетов «сигнал + щум и «щум,20 преобразованных ПАК 6 в двоичный код. Рассмотрим процесс накоплени  разностей в реверсивном счетчике, объедин ющем функции вычитани  и накоплени . Из статистической радиотехники известно,25 что дисперси  и среднее значение процесса на выходе квадратичного детектора с интегрирующей нагрузкой равны: где W - спектральна  плотность процесса; 2Д - полоса спектра процесса; а - посто нна  времени интегратора. На выходе детектора, следовательно, перио- 35 дическа  последовательность будет иметь; дл  отсчетов «щум ДЛЯ отсчетов «сигнал -}- щум ( Гс-f )Д . 2(ITc-f )A Ос.ш. - - Отсчеты, соответствующие полупериоду «сигнал -+- щум, поступают на пр мой вход реверсивного счетчика 7, а отсчеты 50 на реверсивный вход, что обеспечиваетс  триггером управлени  9, работающим синхронно со входным коммутатором 1. Это соответствует операции вычитани . Кроме того, реверсивный счетчик будет осуществл ть накопление 55 результатов вычитани  по мере увеличени  количества периодов модулирующего меандра модул тора 11. Результат, накапливающийс  в реверсивном счетчике к концу цикла накоплени , пропор- 60 ционален мощности сигнала. После окончани  цикла этот результат высвечиваетс  на щкале электронно-оптического индикатора 8. После сн ти  показаний реверсивный счетчик возвращаетс  в нулевое состо ние переключением 65 5 10 30 40 45 тумблера «выкл - измерение. Прибор готов к следующему измерению. Величина максимального сигнала, который может быть измерен устройством, определ етСИ количеством разр дов преобразовател  аналог - код 6. Диапазон напр жений этого преобразовател  должен перекрывать максимально возможный сигнал. Ёмкость реверсивного счетчика при этом особого значени  не имеет, т. к. при больщом сигнале можно установить аттенюатор, уменьщающий врем  накоплени , в блоке временного интервала 10. Максимальна  чувствительность устройства определ етс  многими факторами: величиной дискрета ПАК 6, временем накоплени , степенью приближени  характеристики детектора к квадратичной и т. д. Существует предел, после которого никаким увеличением времени накоплени  нельз  новысить чувствительность, Этот предел обусловлен величиной слабого сигнала при нелинейном преобразовании (детекторировании ) и соответствует соотнощению сигнал к щуму на входе устройства 0,01-0,02. Этого вполне достаточно дл  большинства практических целей, Перед измерением и в процессе измерени  не требуетс  никаких калибровок и регулировок . Весь процесс измерени  сводитс  к переключению тумблера «выкл - измерение и установке в нужное положение аттенюатора, определ ющего длительность цикла накоплени , в блоке временных интервалов 10; применение вычитани  отсчетов «сигнал -jщум и «щум дает возможность проводить измерение независимо от уровн  щума входного усилител  без дополнительной калибровприменение линейного накоплени  (без весовой функции) разностей отсчетов повыщает чувствительность устройства по сравнению с накоплением в синхронном детекторе с экспоненциальной весовой функцией; точность отсчета определ етс  разбросом показаний из-за расщиренп  среднеквадратического отклонени  при накоплении разностей и степенью стабилизации величины дискрета ПАК 6. Слаботочный источник питани  ПАК 6 может быть выполнен в приемлемых дл  малогабаритной аппаратуры габаритах с достаточной степенью стабилизации (доли процента ). Разброс показаний из-за расширени  среднеквадратического отклонени  может быть сведен к любой заданной минимальной величине усреднением небольщого числа измерений . Предмет изобретени  Устройство дл  измерени  слабых электрических сигналов, содержащее модул тор и последовательно соединенные входной усилитель , детектор, усилитель низкой частоты, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности, в него введены последовательно включенные ключ, преобразователь аналог - код, реверсивный счетчик и цифровой индикатор, триггер, схема временных интервалов , входом соединенна  с модул тором,input amplifier 2, detector 3, UPCH 4, key o, analogue converter - code (PAK) 6, reversible counter 7, digital indicator 8, trigger of uiravleii 9, time interval 10 generation circuit, modulator 11. The device works as follows. The input signal is fed to the input of amplifier 2 through controlled switch 1, periodically closing and opening the signal supply circuit. At the output of the amplifier, a sequence is formed, the half-period of which is an additive mixture of the signal and the amplifier's own sound, half a period is only sound. Detector 3 highlights the envelope of this 15 periodic sequence, the amplitude of which is determined by the signal strength (since detection is assumed to be quadratic). The up / down counter forms sample differences “signal + sound and“ noise, 20 converted PAK 6 to binary code. Consider the process of accumulating differences in a reversible counter that combines the functions of subtraction and accumulation. It is known from statistical radio, 25 that the dispersion and the average value of the process at the output of a quadratic detector with an integrating load are equal to: where W is the spectral density of the process; 2D - the spectrum band of the process; a is the integrator time constant. At the output of the detector, therefore, the periodic sequence will have; for readings "shchum for readings" signal -} - crack (G-f) D. 2 (ITc-f) A Hos.sh. - - The counts corresponding to the half-period signal — + - are fed to the forward input of the reversible counter 7, and the counts 50 to the reversing input, which is provided by control trigger 9 operating synchronously with the input switch 1. This corresponds to the subtract operation. In addition, the reversible counter will accumulate 55 results of the subtraction as the number of periods of the modulating meander of the modulator 11 increases. The result that accumulates in the reversible counter by the end of the accumulation cycle is proportional to the signal power. After the end of the cycle, this result is highlighted on the slit of the electron-optical indicator 8. After the readings are taken, the reversible counter returns to the zero state by switching 65 5 10 30 40 45 toggle switches off and measuring. The device is ready for the next measurement. The magnitude of the maximum signal that can be measured by a device is determined by the number of bits of the converter's analogue - code 6. The voltage range of this converter must cover the maximum possible signal. The capacity of the reversible counter is not particularly important here, because with a large signal, an attenuator can be installed that reduces the accumulation time in the block of the time interval 10. The maximum sensitivity of the device is determined by many factors: the discrete value of the ACM 6, the accumulation time, the degree of approximation of the characteristic detector to quadratic, etc. There is a limit, after which no increase in the accumulation time can increase the sensitivity. This limit is due to the magnitude of the weak signal at One transformation (detection) and corresponds to the ratio of the signal to the noise at the input of the device is 0.01-0.02. This is quite sufficient for most practical purposes. Before measurement and during the measurement process, no calibrations and adjustments are required. The whole measurement process is reduced to switching the toggle switch off and measuring and setting the attenuator that determines the duration of the accumulation cycle to the desired position in the block of time intervals 10; the use of subtraction of samples "signal-щ noise and" noise makes it possible to measure regardless of the level of the input amplifier without additional calibrations using linear accumulation (without weight function) difference of samples increases the sensitivity of the device compared to the accumulation in a synchronous detector with an exponential weight function; The accuracy of the readings is determined by the spread of readings due to the spread of the standard deviation in the accumulation of differences and the degree of stabilization of the discrete value of PAK 6. The low-current power source of PAK 6 can be made in dimensions acceptable for small-sized equipment with a sufficient degree of stabilization (fraction of a percent). The scatter of readings due to the expansion of the standard deviation can be reduced to any given minimum value by averaging a small number of measurements. Subject of the Invention A device for measuring weak electrical signals, comprising a modulator and a series-connected input amplifier, a detector, a low-frequency amplifier, characterized in that, in order to increase the sensitivity, a series-connected key, analog-to-code converter, reversible counter and digital indicator, trigger, time interval circuit, input connected to modulator,

коммутатором, преобразователем аналог - код, триггером, а выходом - с ключом и реверсивным счетчиком, причем к реверсивному счетчику подключен также выход триггера.a switch, an analog converter - a code, a trigger, and an output with a key and a reversible counter, and the trigger output is also connected to a reversible counter.

SU1852395A 1972-12-02 1972-12-02 Device for measuring weak electrical signals SU444116A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU1852395A SU444116A1 (en) 1972-12-02 1972-12-02 Device for measuring weak electrical signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU1852395A SU444116A1 (en) 1972-12-02 1972-12-02 Device for measuring weak electrical signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU444116A1 true SU444116A1 (en) 1974-09-25

Family

ID=20533729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU1852395A SU444116A1 (en) 1972-12-02 1972-12-02 Device for measuring weak electrical signals

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU444116A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU444116A1 (en) Device for measuring weak electrical signals
US3244978A (en) Apparatus for the determination of attenuation in waveguides including means for comparing the amplitudes of pulse reflections
RU2431852C2 (en) Radiometric registration of weak broadband radio signal
RU2642475C2 (en) Zero radiometer
US3783380A (en) Frequency selective level meter with an automatic distortion eliminator
US3483467A (en) System for determining the transfer function of an electrical apparatus including signal amplitude to pulse width conversion means
SU917106A1 (en) Device for automatic measuring of high frequency signal amplitude
SU133930A1 (en) Automatic radiometric device for measuring the noise figure of amplifiers and microwave receivers when they are tuned
SU430514A1 (en) AUTOMATIC DEVICE RADIOMETRIC TYPE FOR DETERMINING THE RELATION OF SIGNAL / NOISE OUTPUT OF THE RECEIVER DURING THE PULSE SIGNAL
US3441851A (en) Chopper stabilized electrical meter circuit with envelope detector and feedback means
RU2298801C1 (en) Device for measuring the power of a microwave frequency
US3857097A (en) Compensating techniques for sensitive wide band voltmeters
RU2439595C1 (en) Radiometric reflection coefficient meter
SU737848A1 (en) Noise meter
SU388231A1 (en) .. UNIQUE
SU1030741A1 (en) Uhf oscillation power measuring device
SU1363037A1 (en) Microwave meter of humidity content of dielectric materials
RU2059253C1 (en) Digital meter of passing power and traveling wave rate
SU529428A1 (en) Current Spectrum Analyzer by Haar Functions
SU920572A1 (en) Receiving device noise temperature meter
SU627349A1 (en) Temperature digital meter
SU519653A1 (en) Oscilloscope tester
SU943607A1 (en) Device for measuring uhf signal low levels
RU2091805C1 (en) Zero radiometer
SU687408A1 (en) Device for measuring frequency characteristics