Измеритель нелинейных искажений

Измери́тель нелине́йных искаже́ний, ИНИ, (измеритель коэффициента гармоник) — прибор для измерения коэффициента нелинейных искажений, КНИ (коэффициента гармоник) сигналов в радиотехнических и электронных устройствах.

Применение измерителей нелинейных искажений

Чаще всего ИНИ используют в диапазоне низких и звуковых частот при контроле и испытании высококачественных усилителей мощности звукового диапазона, звуковоспроизводящих и звукозаписывающих устройств, для контроля модулирующих трактов передатчиков и другой подобной аппаратуры.

Классификация

По способу обработки и представления измерительной информации приёмники разделяются на аналоговые и цифровые.

В аналоговых устройствах испытуемый сигнал обрабатывается аналоговыми устройствами — аналоговыми фильтрами, усилителями и т. д. Этим приборам принципиально присуща погрешность, вызванная аналоговым способом обработки сигналов, так, нелинейности и другие погрешности в канале измерения вносят искажения в исследуемый сигнал.

В цифровых устройствах аналоговый сигнал непосредственно на входе ИНИ оцифровывается посредством аналого-цифрового преобразователя с частотой выборок и числом уровней квантования, достаточных для измерения искажений с заданной точностью. Дальнейшая обработка массива или потока оцифрованных выборок для получения результата измерения производится математическими методами некоторым цифровым вычислителем — ЭВМ или микропроцессором. В таких ИНИ аналоговый измерительный тракт заканчивается в АЦП.

Оба класса ИНИ имеют свои преимущества и недостатки, например, аналоговые приборы имеют бо́льший по сравнению с цифровыми ИНИ частотный диапазон измеряемых сигналов и обычно проще и дешевле. Цифровые ИНИ, как правило, имеют бо́льшую точность, но у́же диапазон частот исследуемых сигналов. Предпочтительный выбор конкретного метода и прибора зависит от природы исследуемого сигнала и требуемой точности. Для некоторых применений годится любой из методов.

Аналоговые ИНИ

По принципу действия аналоговые ИНИ делятся на селективные и спектральные.

Селективные аналоговые ИНИ

В селективных ИНИ либо подавляется первая гармоника режекторным фильтром и измеряется сумма верхних гармоник, либо наоборот, полосовым фильтром выделяется первая гармоника сигнала и измеряется её амплитуда. Результат измерения после несложного вычисления представляется в одном из видов, исходя из математических определений КНИ.

Наиболее просты аналоговые ИНИ с режекторным фильтром, так как относительно легко аналоговыми методами глубоко подавить 1-ю гармонику. Обычно такой ИНИ состоит из перестраиваемого на частоту 1-й гармоники режекторного фильтра с автоматической регулировкой усиления (АРУ) и вольтметра среднеквадратических значений. АРУ осуществляет нормирование чувствительности прибора при изменении напряжения сигнала при измерении амплитуды первой гармоники, а вольтметр измеряет среднеквадратическое значение напряжения высших гармоник, как правило, до пятой гармоники включительно. В качестве отсчётного устройства используется стрелочный или цифровой индикатор. Многие подобные ИНИ дополнительно выполняют функцию среднеквадратичного широкополосного вольтметра.

Спектральные аналоговые ИНИ

В спектральных приборах измеряются амплитуды линейчатого спектра исследуемого периодического сигнала. По измеренной амплитуде 1-й гармоники и измеренным амплитудам высших гармоник вычисляется КНИ.

Несложные вычисления КНИ по результатам измерений амплитуд гармоник обычно производятся внутри прибора. Конечный результат измерения выводится на стрелочный или цифровой индикатор.

Цифровые ИНИ

В приборах этого типа производится математическая обработка полученных от АЦП выборок исследуемого сигнала. Вид математической обработки и алгоритмы обработки могут быть самыми разными, но обычно сводятся к спектральным методам, как в спектральных аналоговых ИНИ. По выборкам сигнала с помощью цифрового преобразования Фурье (обычно используется алгоритм быстрого преобразования Фурье — БПФ) восстанавливается линейчатый спектр сигнала и по спектру вычисляется КНИ.

Цифровые приборы обычно дополняются различными, удобными для пользователя сервисными функциями — например, наглядного графического представления результата измерения, статистической обработки и др.

Некоторые примеры

С6-5
С6-11
С6-12
СК6-18
СК6-20
СК6-20а
СК6-220
MEGURO МАК-6571W
HM8027
HP 4333A

Основные нормируемые характеристики

Диапазон рабочих частот по первой гармонике
Допустимая погрешность измерения
Диапазон измерений
Чувствительность и Динамический диапазон

Литература и документация

Литература

Справочник по радиоизмерительным приборам: В 3-х т.; Под ред. В. С. Насонова — М.: Сов. радио, 1979
Шкурин Г. П. Справочник по электро- и электронно-измерительным приборам — М., 1982

Нормативно-техническая документация

ГОСТ 8.331-99 ГСИ. Измерители коэффициента гармоник. Методы и средства поверки и калибровки
ГОСТ 8.110-97 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерения коэффициента гармоник
ТУ 4-ДЛИ2.770.005ТУ-85 Измеритель нелинейных искажений СК6-13
ТУ 4-ЛТ2.008.002ТУ-83 Анализаторы искажений телевизионных сигналов К3-2

Ссылки

См. также