Измерение нелинейных искажений

Измерение нелинейных искажений.

При прохождении сигнала по цепи с нелинейной амплитудной характеристикой возникают искажения сигнала, т. е. колебания теряют синусоидальную форму (искажаются) и в их спектре появляются высшие гармоники. Эти гармоники можно выявить и измерить с помощью анализаторов спектра. Для оценки искажений сигнала наибольшее распространение получил коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник), представляющий собой отношение действующего значения высших гармоник , ,…,Un напряжения (или тока) к действующему значению его первой гармоники :

где — коэффициент нелинейных искажений.

Если детектор анализатора является линейным, то в формулу вместо напряжений , ,…,Un можно подставить значения их амплитуд, измеренных на экране анализатора в единицах длины.

Существуют также и специальные приборы, измеряющие коэффициент нелинейных искажений, называемые измерителям нелинейных искажений. Упрощенная структурная схема аналого-цифрового измерителя нелинейных искажений приведена на рисунке.

В основе работы таких приборов лежит метод подавления основной частоты. Входное устройство служит для согласования измерительного прибора с источником исследуемого сигнала. Перед измерением переключатель К ставят в положение 1(калибровка-первый случай), С помощью усилителя уровень исследуемого напряжения повышают до такого фиксированного значения, при котором электронный цифровой вольтметр действующего значения будет проградуирован в величинах коэффициента нелинейных искажений. При этом измеряется действующее значение напряжения всего исследуемого сигнала.

Упрощенная структурная схема аналого-цифрового измерителя нелинейных искажения.

u(t) 2

К 1

U=

Затем переключатель К прибора ставят в положение 2 (измерение-второй случай). Путём настройки заграждающего фильтра подавляется напряжение основной частоты ( первой гармоники ). Полное подавление гармоники фиксируется при минимальном показании прибора. В этом случае цифровой вольтметр показывает действующее (эффективное ) значение суммы высших гармонических составляющих сигнала.

Используя полученные показания во втором и первом случаях, определяют коэффициент нелинейных искажений.

Практически при положении 2 переключателя К будет измеряться коэффициент . Тогда коэффициент можно вычислить также по формуле

При небольших величинах нелинейных искажений сигнала ( < 0.1 ) коэффициент отличается от коэффициента показателем, который меньше 1%. Обычно измерители нелинейных искажений применяются для измерения коэффициента в пределах от 0.1 до 30% в диапазоне частот от 0.01 кГц до 10 МГц и более.