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 to, 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.
AxsinFo/Ay sin Fo=Ka (1) для измерений в моменты времени t1 и t2;
AxcosFo/Aycos Fo (2) для измерений в моменты времени t1''' и t2''' и т. д. Моменты времени t1 для сигналов, соответствующих значению sinFo, можно выбирать произвольно, как и моменты t2 для сигналов, соответствующих значению sin Fo. Аналогично можно выбирать для измерения пару моментов времени t1'' и t2'', соответствующих значению cos Fo. Измерения в момент времени to 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 Ux(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 Ау с выхода опорного генератора 2 поступает на вход фазовращателя 3, на выходе которого получают синусоидальное напряжение Uy(t) той же амплитуды, которая не изменяется при изменениях фазовых сдвигов. Таким образом, на два входа двухлучевого осциллографа 4 поступают исследуемые сигналы Ux(t) и опорные синусоидальные сигналы напряжения Uy(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 Fo производят измерения мгновенных значений сигналов при выбранной паре моментов времени t1 и t2 или в каждый из четырех моментов времени to, 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.