SU444116A1 - Device for measuring weak electrical signals - Google Patents
Device for measuring weak electrical signalsInfo
- 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
Links
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 14
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
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.
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) |
-
1972
- 1972-12-02 SU SU1852395A patent/SU444116A1/en active
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 |