Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



11.5. Метрологическое обеспечение СИ параметров АЧХ

Рис. 11.14. Осциллограмма кривой АЧХ при определении погрешности измерения коэффициента передачи

При этом фиксируются минимальное и максимальное (I/mox) показания вольтметра. Неравномерность уровня выходного напряжения АС/, дБ, определяется по формуле

Д[/ = + 101g(t/„„Jt/„J.

Погрешность ослабления выходного напряжения и пределы его регулировки определяются при помощи образцового переменного аттенюатора по схеме, приведенной на рис. 11.13. Если образцовый аттенюатор имеет ступенчатую регулировку и линию на экране индикатора, соответствующую введенному ослаблению образцового аттенюатора Ai, невозможно совместить с исходным положением, то ослабление выходного аттенюатора А, дБ, определяется по формуле

A = Ai + {,AUy-AdMilLl,

где Ai и Ai+1 - выведенные относительно начального положения ослабления образцового аттенюатора, отличающиеся на одну ступень, дБ; Д/ - расстояние между линиями, соответствующими Л; и Л;+5, мм; AZj - расстояние от линии, соответствующей ослаблению А\ до линии, соответствующей исходному положению, мм.

Погрешность измерения модуля коэффициента передачи проверяется наблюдением АЧХ образцового аттенюатора на экране поверяемого измерителя АЧХ. На экране индикатора в начале, в середине и в конце полосы качания выбираются проверяемые точки с, Ькс(рис. 11.14), так чтобы по оси амплитуд одна из них соответствовала коэффициенту передачи, равному значению динамического диапазона воспроизведения АЧХ в линейном или логарифмическом масштабе (точка Ъ), а две других располагались в начале (точка а) и середине (точка с) динамического диапазона. На линии, от которой необходимо проводить отсчет модуля коэффициента передачи, например О дБ, выбирается по

одной нулевой точке в начале, в середине и в конце полосы качания (точки 2 и 3).

По методу измерения модуля коэффициента передачи, заложенному в поверяемом измерителе АЧХ, определяют значения этого коэффициента Ai в проверяемых точках а, b и с, после чего к прибору подключают образцовый аттенюатор. Положение АЧХ образцового аттенюатора при нулевом затухании (кривая 11) изменяется так, чтобы эта кривая проходила через точку 1 линии /. При введении затухания (кривая IIГ) до прохождения АЧХ образцового аттенюатора поочередно через каждую проверяемую точку (с, Ь и с) по его шкале отсчитьшается действительное значение модуля коэффициента передачи в этих точках Aot. Погрешность Д„ дБ, определяется по формуле

Д,- = Ai - Aoi,

где Ai - модуль коэффициента передачи в i-й проверяемой точке, определенной поверяемым измерителем АЧХ, дБ; Ло,- - действительное значение модуля коэффициента передачи в той же точке, отсчитанное по образцовому аттенюатору, дБ.

Затем аналогичные измерения проводятся в других точках полосы качания (точки 2 и 3).

Неравномерность собственной амплитудно-частотной характеристики измерителей АЧХ в максимальной полосе качания проверяется путем измерения на экране собственного индикатора АЧХ выходного напряжения собственного ГКЧ. Методика определения неравномерности собственной АЧХ приборов, имеющих в канале вертикального отклонения (КВО) усилитель постоянного тока (УПТ), отличается от методики, используемой для измерителей АЧХ, не имеющих УПТ в КВО.

Неравномерность собственной АЧХ приборов, имеющих УПТ в КВО, определяется с помощью переменного аттенюатора, вклю-


Рис. 11.15. Осциллограмма кривой АЧХ при определении неравномерности собственной АЧХ



ченного между выходом ГКЧ и входом КВО. При нулевом ослаблении аттенюатора Точку b кривой / (рис. 11.15), соответствующую минимуму характеристики, совмещают с ближайшей горизонтальной линией IV масштабной сетки экрана индикатора Затем вводится ослабление аттенюатора до совмещения максимальной АЧХ с той же линией. Неравномерностьсобственной АЧХ о, дБ, определяется по формуле

0= ±А/2,

где А - введенное ослабление аттенюатог ра, дБ.

Если аттенюатор ступенчатый и максимум АЧХ введением ослабления невозможно совместить с горизонтальной линией IV, то фиксируются два ближайших ослабления Ai и y4j+i, соответствующих кривым II и Ш, максимумы которых (точки с,- и c,+ i) расположены на наименьшем расстоянии и по разные стороны от горизонтальной линии IV. Неравномерность в этом случае определяется по формуле

о = ± [Л + (,ч, - АЦЫх1М,-\12,

где Ai и Ai-i - введенные относительно начального положения ослабления аттенюатора, дБ; А/,- расстояние между максимумами кривых П и т, мм; Al - расстояние от максимума с,- кривой II до минимума линии IV, мм.

Для измерителей АЧХ, не имеющих УПТ в КВО, выходное напряжение ГКЧ подают на вход КВО. По масштабной сетке, отсчетному устройству или линейкой измеряется максимальная высота огибающей („„ и перепад А/ между максимальной и минимальной высотами огибающей. Неравномерность собственной АЧХ в этом случае определяется по формуле

о = +101g(t/™,/t/„J,

где t/„,.„=t/„„-At/.

Измерители АЧХ, прошедшие поверку с положительными результатами, считаются годными к выпуску и применению.

РАЗДЕЛ ДВЕНАДЦАТЫЙ

ИЗМЕРЕНИЕ ИСКАЖЕНИЙ ФОРМЫ СИГНАЛОВ

I2.I. ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСКАЖЕНИЙ ФОРМЫ СИГНАЛОВ

Передающие, приемные, усилительные и другие радиотехнические устройства можно в той или иной степени отнести к категории нелинейных систем, хотя нелинейные искажения в этих системах незначительны. Необходимость измерения нелинейных искажений связана с постоянным повышением требований к качеству усилителей и генераторов синусоидальных колебаний.

Параметры всех элементов, входящих в состав усилителя, в той или иной степени зависят от воздействующего на них напряжения (тока) и, следовательно, обладают неко-торь»1и нелинейными свойствами. Наиболее существенной нелинейностью обладают активные усилительные элементы, нелинейностью в меньшей степени - элементы с ферромагнитными сердечниками и наименьшей нелинейностью - конденсаторы и резисторы. Нелинейность элементов схемы приводит к тому, что зависимость выходного напряжения усилителя от входного также приобретает нелинейный характер. В результате на выходе усилителя появляются спек-

тральные составляющие, которые отсутствовали в исходном сигнале.

При наличии нелинейных элементов мгновенное значение напряжения на выходе некоторого нелинейного четырехполюсника tBbix можно выразить через мгновенное значение синусоидального напряжения и на входе в виде полинома С/вых = OiU + «2" + з" + + +

(12.1)

Обычно при рассмотрении процессов, связанных с нелинейностью элементов, ограничиваются первыми тремя членами правой части выражения (12.1), но в отдельных случаях учитываются, также четвертый и пятый члены. При подаче на вход исследуемого четырехполюсника только одного синусоидального напряжения на выходе его получается ряд гармонических составляющих. Если « = f/misinof, то напряжение на выходе tBbix можно в первом приближении выразить следующим образом:

С/ьых = (ог Uli/2) + {а, + 2а, Uli/4) sin cot +

+ (oz Vmil2) sin 2cot + (cj t/?„i/4) sin 3cot -b...

(12.2)



12.1. Характеристики искажений формы сигналов

Таблица 12.1. Составляющие напряжения на выходе четырехполюсника

Исходный

Члены гармонического ряда при амплитуде составляющих нелинейных искажений на выходе четырехполюсника

ю = 0

sin юг

sin2ror

sin 3 юг

sin4ror

sin 5 юг

Отдельные составляющие напряжения (вызывающие нелинейные искажения), получающиеся на выходе четырехполюсника (если предположить, что коэффициенты Oj, о2. "з» 4 положительные), приведены в табл. 12.1.

Из (12.2) и табл. 12.1 можно сделать.два вывода: наличие п-й гармоники обусловливается не только п-м членом (12.1); каждый член полинома и-го порядка вызывает появление составляющих более низкого порядка, но более эффективно выраженных.

Таким образом, зная коэффициенты Oj, о2, о3 и т. д., можно вычислить амплитуды

всех составляющих амплитудного спектра, получаемого на выходе четырехполюсника. Однако коэффициенты а, а,, а и т. д. весьма трудно определяются и остаются обычно неизвестными. Поэтому приведенные в табл. 12.1 данные можно использовать лишь для предварительного заключения о предположительных соотношениях между амплитудами отдельных составляющих исследуемого амплитудного спектра.. Поскольку значения коэффициентов Oj, о,) и т. д. резко снижаются с увеличением индекса, многими членами высшего порядка можно пренебречь.

Таблица 12.2. Ч,лены раз,ложения гармонического ряда

Суммарная амплитуда

Суммарные составляющие амплитуд, соответствующие гармоникам

2t/vi

-2t/r

16t/r

-14t/r

-20 иГ



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 [124] 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168


0.0131