161286. lajstromszámú szabadalom • Fázisérzékeny detektort felhasználó méréstechnikai eljárás kis jel/zaj arányú jelek kiszűrésére és mérésére
161286 3 4 menetén egy bizonyos, csak az Um -tői függő Uo egyenszintet ad, addig a referencia-feszültséggel nem korrelált, véletlen jellegű zajfeszültség egyenszintje — a mérendő jel periódusához képest lényegesen hosszabb időtartamra vonatkoztatva — egyenlő nullával. Az egyenszint nem más, mint a kimeneti jel T időtartamra vonatkoztatott integrálja, vagyis „területe"), s minél nagyobb az integrálási idő, annál nagyobb valószínűséggel lesz egyenlő nullával a zaj egyenszintje, mert a FÉD „nyitott" időtartamai alatt a mért jel periódusához képest lényegesen hosszabb mérési időre értelmezve növekvően egyforma valószínűséggel detektálódnak az összegükben nullát adó pozitív és negatív zajimpulzusok. A FÉD kimenetére kapcsolt integráló RC-lánc kondenzátora bizonyos idő elteltével a mérendő jel egyenszintjéig töltődik fel, s könnyen lemérhető. Minél kisebb a zajszinthez képest a mérendő jel, annál nagyobb T = RC időállandójú integráló láncra van szükség, annál nagyobb a kondenzátor teljes feltöltődési ideje ideje (t = 10—15 x) és az egyszeri mérés időtartama is (a gyakorlatban elérheti a több perces nagyságrendet). Ez a körülmény erősen korlátozza a FÉD felhasználhatóságát, például aránylag gyorsan változó értékű jelek esetében. Megjegyezzük még, hogy maga a FÉD a jel és zaj pillanatnyi értékére vonatkozóan nem változtatja — nem javítja meg a jel/zaj arányt: ezt tulajdonképpen az egyenszinteket kiválasztó RC-lánc biztosítja. A fentiekben ismertetett módszer elég széleskörűen el van terjedve, de ebben a legegyszerűbb formájában aránylag nagyobb pontosságot igénylő mérések biztosítására nem alkalmas. Az e módszer szerinti jelmérés leglényegesebb hibaforrása a FÉD egyenszintű kimeneti jelének a q> fázisától való függése: minden — például parazita — fázisváltozás majdnem egyenesen arányos kimenőjelváltozást okoz, amit a kimenetre kapcsolt regisztráló műszer a mérendő jel változásaként tüntet fel, s ez direkt méréshibához vezet. Tekintettel arra, hogy a FÉD előtt a zajfeszültség fokozottabb kiszűrésére rendszerint nagyerősítésű és nagyszelektivitású rezonancia-erősítők vannak alkalmazva, ezek nagy j óságtényezőjű rezgőkörei már kis parazita elhangolódás mellett is nagy fázistolást okozhatnak. Ez az elhangolódás megváltoztathatja a FÉD bemeneti jelének az amplitúdóját is, ami összegeződve a fázistolás okozta FÉD-kimeneti feszültség változásával, könnyen adhat 5—10% nagyságrendű méréshibát. Ezt a hibát küszöböli ki az alábbiakban ismertetett találmány. A módszer lényege: a referencia- és mérendő jel közötti fázis állandó automatikus vizuális ellenőrizhetőségének és az esetleges parazita fázistolások következtében a FÉD-en megjelenő fáziskülönbségek folyamatos kiegyenlítési lehetőségének a biztosítása, például egy kató'dsugárcső megfelelő módon kialakított függőleges és vízszintes csatornái segítségével. Amennyiben az ilyen jellegű méréseknél az elkerülhetetlen állandó jelellenőrzés miatt általános — a találmánytól eltérő módszereket alkalmazó — esetben is oszcilloszkópra amúgy is szükség van, a nagy pontosságú mérésekhez általában szükséges, esetleg több speciális műszerből álló mérőkomplexumot helyettesítő, beépített oszcilloszkóppal rendelkező teljesen autonom egyetlen műszer — amely a találmány egyik előnye — csak csökkenti a kivitelezési költségeket. A blokk-séma a 3. ábrán van feltüntetve. A mérendő jel az 1 bemeneti osztón, 2 rezonanciaerősítőn, 3 fázisfordítón és 4 erősítő végfokozaton keresztül jut el a FÉD-re. A referenciajel kialakítása (szinuszos, vagy négyszögjel) a 11 erősítő (limiter) segítségével történik, és a 12 végerősítőn keresztül kapcsolódik a FÉD-hez. A referencia-jelforr ás a műszer felhasználási területétől függően több alakban elképzelhető, például: a) egy, a mérendő jellel szinkron — esetleg a mérendő jelet közvetve kiváltó — szinuszos, vagy négyszögjel (10 hangfrekvenciás) oszcillátor, b) mechanikai berendezés pl. gyenge infravörös, vagy más hullámhosszú sugarak mérésénél a sugarat moduláló mechanikai szaggató (obturator) segítségével kialakított, vele szinkron — és színfázisú elektromos jel (9 jelforrás). Az oszcilloszkóp vízszintes „X"-eltérítő jelét kialakító 16 áramkört (a tulajdonképpeni időalap-generátort) a 12 referenciajel végerősítő fokozata szinkronizálja, s időtartama a mérendő jel 1; 1,5; 2; 2,5; ... stb. periódusával egyenlőnek állítható be (a beállított időtartam határozza meg az oszcilloszkóp 18 képernyőjén megjelenő jel látható periódusainak a számát). Ugyancsak a referenciajel szinkronizálja a képernyő kioltó jel generátorát. Az eltérítő jel a 17 végerősítő fokozaton keresztül jut el a vízszintes eltérítő elektródákra. A függőleges „Y" csatornára az 5 FÉD bemenetéről kapott mérendő jel 19 erősítőn keresztül jut. A mérendő jelnek a referencia jelhez viszonyított helyzetének (fázisának) a képernyőn való pontos indikálására közvetlenül az Y-csatorna eltérítő elektródáira egy „tüskejelet" (marker-jelet) biztosító 13 blocking-generator kimeneti feszültsége van rákapcsolva. A marker-jeleknek a szinuszos referenciajel „0" pontjaival (illetve a négyszög referenciajel félperiódusainak felfutási időpontjaival) való egyidejűségét a 13 blocking-generator referenciajellel történő szinkronizálása biztosítja, (adott esetben a 12 végerősítő fokozatról). A 18 katódsugárcső képernyőjén tehát egyidejűleg jelenik meg az időalap-generátorral (és a referenciajellel) szinkron mérendő jel és a marker-jelek. Ez az áramköri megoldás lehetőve teszi a mérendő jelnek a FÉD bemenetén a referencia jelhez viszonyított helyzetének állandó vizuális ellenőrzését és az esetleges para-10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
