Анализатор спектра стационарных и квазистационарных полигармонических колебаний Советский патент 1983 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к измерительной технике. . По основному авт. св. № 480994 известен анализатор спектра стацио нарных ,и кйазистационарных Ioлигap монических колебаний/ содержащий схему формирования непрерывного, сигнала, аналоговый генератор съем перестраиваемые по. частоте опорные генераторы квадратурного напря жения и тока с цифровым отсчетом, блок автоматической подстройки час ,тоты и фазы , .формирователь- непрерывного сигнала, аналого-цифровой преобразователь, цифровой индикато переключатель и избирательный элемент, выполненный в виде двух одно степенных электростатических механизмов, неподвижные (подвижные,) ча ти которых запитаны квадратурными напряжениями от перестраиваемого п частоте опорного генератора с циф ровыг«1 отсчетом, подвижные неподЕИ5-сные ) части включены на измерявмый сигнал, элемент съема выпопне в виде.двух одностепенных электродинамических механизмов, неподвижные катушки которых запитаны квадратурными токами от генератора съе .а подвижные катушки, механически жестко связанные соответствующими подвижными частями электростатичес ких механизмов, соединены последовательно и через аналого-цифровой преобразователь подключены к цифрово индикатору, один из. входЬв непрерывного сигнала че-рез переключатель соединен с выходом источника входного сигнала, его другой-вход подключен к одному из выходов опор ного генератора квадратурных напряжений, а выходчерез упогляйутый переключатель связан с подвижными частями (пластйнами ) электросталических механизмов1 13. . Недостатками известного ус;тройс ва является .то, что технология . : применения прибора предполагает .участие оператора в процессе измерения, что ведет к снижению точнос ти измерения и увеличение времени анализа. Кроме того, устройство требует периодического контроля и ручной коррекции нулевых положений подвижных частей измерительных механизмов/ . ч .;. Цель изобретения - повышение точ ности измерения и автоматизация пр анализа спектра исследуемого сигнала и корректирование нулевых п;оложений1 подвижных меха:низмов. . . поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор съема, перестраиваемые по частоте опорные генераторы, авт матической подстройки частоты и фа зы, формирователь непрерывного сигнала, аналого-цифровой преобразователь, цифровой индикатор, -переключатель и избирательный элемент, выполненный в виде двух одностепен- . ных электростатических механизмов, неподвижные (подвижные ) части которых запитаныквадратурными напряжеииями от опорного генератора, подвижные (, неподвижные J части включены на измеряемый сигнал, элемент съема выполнен в виде двух одностепенных электродинамических механизмов, непЪдвижные катушки кото- рык запитйны квадратурными токами от генератора съема, а подвижные катушки,- механически : жестко связан-.; ные соответствующими подвижными частями электростатических механизмов J соединены последовательно и через аналого-цифровой преобразователь подключены к цифровому индикатору, один из входов непрерывного сигнала через переключатель.соединен с выходом источника, исследуемого сигнала, его другой вход подключен к одному из выходов опорногогенератора, а выход через упомянутый переключатель . связан с подвижными частями (пластинами) электростатических механизмов, введены последовательно соеди- . ненные блок управления, генератор линейно изменяющегося напряжения , и .сумматор, блоки формирования корректирующих сигналов, источник калиброванного постоянного напряжений, дополнительные подвижные электро- динамические катушки, электронные ключи и дв.а блока записи, причем второй выход блока управления соединен с цифровым.индикатором, выход которого связан с одним из блоков, , записи, другой блок записи соединен с выходом опорного генератора, втб рой вход сумматора соединён С бло . Ком автоматической -подстройки частоты и фазы, а выход сумматора - с. ; опорным генератором, третий выход :;. блЬка управления соединен через йёрвый и второй э.лектронные ключи с аналого-цифровым преобразователем, через третий и четвертый электройHbie ключи с дополнительными пойцижньши катушками четвертый выход блока управления через пятый и шеетой ключи связан с блокамГй формиро.вания корректирующих сигналов выходы которых соединены с вторыми входами третьего и четвертого ключей, выходы источника калиброванного пос тоянного напряжения соединены параллельно выходам генератора съема, вторые входы первого и шестого, второго и пятого ключей связаны с измерительными катушками, входы седьмого ключа связаны с переключателем и третьим входом блока управления, / а выжод седьмого ключа - с подвижыми пластинами дйух одностепенных электростатических механизмов.

На чертеже представлена блок-схе-г ма предлагаемого устройства.

. Анализатор спектра -содержит подвижные части пластин 1 и 2. двух одностепенных электростатических механизмов 3 И1.4.,.:пере слючатель 5, источник б, исследуемого сигнала, . неподвижные части пластин 7 и 8,опорный генератор 9. Пластины 1 и 2 механически жестко связаны осями 10 с соответствующими подвижными частями 11 и 12 катушек вух одностепенных электродинамиЧеских механизмов 13 и 14..

При этом подвижныечасти 11 и 12 кат;ушек расположены -в электромагнитных полях, создаваемых квадратурными токами генератора 15 съема в неподвижных частях 16 и 17 катушек указанных- электродина1у5йческих механизмов-13 и 14. Устройство содержит таке аналого-цифровой: прео(ЕЗразователь 18 цифровой индикатор 19.. Формироатель 20 непрерывного сигнала,эквивалентный периодически повторяющим-, СИ ударньом колебаниям, состоит из П.ИКОВОГО детектора 21, элемента 22 сравнения, регулирующего элемента 23,.и пикового детектора 24. Для синхронизации и синфазиров ния анали-; . зируемых- составляющих сложного сигнала ис;грчника & с напряжением опорного генератора 9 имеется блок 25 автоматической подстройки частоты и

Фазы . - ..

; Подвижные части измерительных механизмов 26 и 27 подвешены на ра:стя кахг 28.

Автоматический режим работы обеспечйвается блоком 29 управления, генератором 30 линейно изменяющегося напряжения, сумматором 31, опорным :генёратором 9 и блоком 25 автомати-. : ческой подстройки частоты и фазы..

Для периодического контроля и ;/ корректировки нулевого положения . электродинамических механизмов 13 и 14 в их подвжкные части введены ,. допОднительные катушки 32 и 33, Пи- . таемыё от блоков 34 и 35 формирования корректирующих сигналов (каждыйблок содержит пиковый детектор, за пОминг1ющее устройство и согласующий усилитель)и источник 36 калиброванного постоянного напряжения. J Для разделения режима измерения; и режима корректировки нулевого положения электродинамических механиэмов 13 и 14дополнительно введены электронные ключи 377 38, 39, 40, 42, 41 и 43.

Для записи величины и частоты составляющих, предназначены блоки 44 и 45 записи.

Устройство работает следующим образом.

На подвижные части пластины 1 и 2 двух одностепенных электростатических механизмов 3 и 4 через переключатель 5 и ключ 41 от источника б подается исследуемый сигнал сложной формы, а неподвижные части пластины 7 и 8 подключены к выходамперестраиваемого ito частоте опорного генератора 9,. частота которого плавно меняется выходным, напряжением

0 суЬадатора 31, на один вход которого по команде блока 29 управления поступает линейно изменяющееся напря- . женив от .генератора ЗО, а на втррой напряжение с блока 25 автоматичее.кой подстройки частоты и фазы.

5

В силу чзбирательнйх- свойств элеКтростатнческ:их механизмов 3 и 4 углы отклонения .oty, подвижных частей пластин 1 и 2 упомянутых механиз- .

-мов будут пропорциональны ортого0н-альным составляющим вектора соответств пощей гармоники,При этом подвижные час.ти 11 и 12 обоих электродинамических механизмов повернутся соответственно на углы оС/, оС. ,

5 Поскольку под&ижные части 11 и 12 катушек расположены в магнитных прлях, создаваемых квадратурными токами генератора 15 съема, в неподвижных частях 16 и 17 катушек 13 и

0 14 электродинамических механизмов, то в подвижных частя с 11 и 12 ка-. тушек наведется ЭДС пропорциоиаль,но углу отклонения o/xiotyCooTBeTCTBeH

: но. - ; . .

5

, Аналоговый сигнал с подвижных . частей 11 и 12 катушек через ключи 37 и 38 поступает в аналого-цифро ВОЙ преобразователь 18 для опре0деления, и записи величины составляющей. Отсчет и эапирь частоты опрейеляемой составляющей сложного сигнала производится по цифровому индикатору перестраиваемого опорного генератора 9, а отсчет величины - по

5 ;цифровому индикатору 19. . Для определения частоты запоминания и максимальной Амплитуды периодически повторяющихся затухающих ударных колебаний ( звона;) последние

0 через переключатель 5 и пиковый детектор 21, запоминающий максимальjHoe значение звона, поступают на один из входов э-лемента 22 сравнения. На другой его вход через регуЛи5;рующий элемент 23 и п.иковый детектор 24 подается напряжение, иастота которого равна частоте заполнения звона от -перестраиваемого опорного ге- . нератора 9. На выходе регулирующего

0 элемента. 23, а, следовательно, на выходе пиков детектора 24 сигнал будет увеличиваться до тех ПОР пока элемент 22 сравнения не зафнкси- рует равенство поступающих напряжений с детекторов 21 и 24. Посколь5

АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА СТАЦИОг ПАРНЫХ И КВАЗИСТАЦИОНАРНЫХ.ПОЛИГАр,ИОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ, ПО аВТ. Св. № 480994, от л и ч а ю щ и и с я i тем, что с целью повышения точности и быстродействия; измерения, п него .введены последовательно соединенные блок управления, генератор Линейно изменяющегося напряжения и суглматор блоки формирования корректирующих сигналов, источник калиб зованного постоянного напряжения, дополнитель ные подвижные электродинамические .катушки, электронные ключи и,два блока записи, причем второй выход управления соединен с цифровым индикатором, выход которого свя:Эан с одним из; блоков записи, дру1гой блок записи;соединен с выхо|дом опорного генератора, второй вход ;сумматора соединен с блоком автоматической подстройки частоты и фазы, а выход сумматора - с опорным генератором, третий выход блока 5Ш:равления соединен через первый и йторой электронные ключи с аналогоцифровым преобраэовател1ем, через третий и четвертьгй электронные ключи с дополнительными ПОДВИЖНЫ. катушками , четвертый выход блока упра вления через пятый и шестой ключи связан с блоками формирования корректирующих сигналов, выходы которых соединены с вторыми входами W третьего и четвертого ключей, выходы йсточяика калиброванного постояннос го напряжения соединены параллельно выходам генератора . вторые входа первого и шестого, второго и ;Пятогр ключей связаны с измерительными катушками, .входы седьмого ключа связаны с переключателем и.третьим входом блока управления, а выход со ;седьмого ключа - с подвижными пластинами двух одностепенных электро00 статических механизмов. со 00