Гармонический метод измерения нелинейных искажений

Наиболее распространенным на практике является гармонический метод, реализуемый двумя способами – аналитическим и интегральным.

Аналитический способ основан на реализации формулы (10) и осуществляется по следующему алгоритму:

· гармонический сигнал с измерительного генератора через анализируемый объект подается на анализатор спектра или анализатор гармоник

· с помощью анализатора спектра оценивают абсолютные или относительные уровни каждой из высших гармоник и первой гармоники

· затем по формуле (10) рассчитывают К_г.

При использовании анализатора гармоник (или селективного вольтметра) настройку на каждую гармонику осуществляют вручную. Аналитический способ весьма трудоемок и применяется для оценки роли каждой гармоники в отдельности.

Интегральный способ реализует формулу (11) и позволяет оценить совокупное влияние высших составляющих сигнала. Этот способ часто называют способом подавления напряжения основной частоты.

Измерения проводят с помощью измерителей нелинейных искажений, работающих в диапазоне от 10Гц до 1МГц. Структурная схема измерителя приведена на рис. 34.

Исследуемый сигнал поступает на входное устройство ВУ, содержащее разделительный конденсатор для исключения постоянной составляющей сигнала, и аттенюатор для изменения уровня входного сигнала.

Устройство автоматической регулировки усиления АРУ предназначено для усиления и поддержания определенного уровня сигнала на выходе при изменении входного напряжения. Таким образом на вход перестраиваемого режекторного фильтра РФ всегда поступает весьма точно известное исследуемое напряжение, соответствующее 100%-ному К_н. В более ранних моделях измерителей для этой цели применялся режим "Калибровка", предусматривавший ручную установку требуемого уровня напряжения на входе РФ ("100%").

Перестраиваемый режекторный фильтр РФ предназначен для подавления напряжения первой гармоники (основной частоты). Это осуществляется с помощью заграждающего RC- фильтра, включенного в цепь обратной связи усилителя. Фильтр настраивается до получения минимального выходного напряжения.

В ранних моделях измерителей настройка РФ осуществлялась ручным способом ступенями (кратными 10) и автоматически в пределах декады с помощью специальной системы АРУ. В современных моделях измерителей имеется встроенный частотомер, измеряющий частоту основной гармоники. При этом выходной цифровой код частотомера управляя ЦАП, входящим в состав активного РФ, настраивает фильтр на требуемую частоту.

После РФ исследуемый сигнал без первой гармоники подается на среднеквадратический преобразователь с магнитоэлектрическим индикатором. Шкала индикатора градуируется непосредственно в значениях К_г. В некоторых современных моделях измерителей напряжение высших гармоник измеряется цифровым СК- вольтметром с автоматическим переключением пределов. Параметры АРУ и РФ подбираются так, что показания ЦВ численно равны значению К_г.

Например, измеритель нелинейных искажений автоматический С6-11 предназначен для автоматического измерения коэффициента гармоник К_г=0,03(0,1)-30% в диапазоне частот от 20Гц до 199,9кГц. Прибор измеряет также среднеквадратическое значение напряжения переменного тока в диапазоне частот от 20 до 10⁶ Гц. В режиме измерения коэффициента гармоник прибор может измерять частоту входного сигнала в диапазоне частот от 20Гц до 199,9кГц.