Устройство вибродиагностики динамических объектов Советский патент 1984 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах идентификации динамических объектов. Известны устройства для анализа частотных характеристик, содержгицие тактовый генератор, постоянные запоминающие блоки, цифроансшоговые преобразователи и Фурье-преобразователи п.з., Однако данному устройству свой- ственна недостаточная разрешанздая способность в частотных поддиапазонах. Наиболее близким к предлагаемому является уст ойство для анализа передаточной функции, содержащее такто вый генератор, два управляемых делителя частоты, генератор псевдослучай вой двоичной последовательности, два перестраиваемых фильтра нижних частот, аналого-цифровой преобразователь три оперативных запоминающих блока, блок быстрого преобразования Фурье, два постоянных запоминающих блока и блок вынитания 2. Однако известное устройство характеризуется недостаточной разрешающей способностью в частотных под диапазонах. Цель изобретения - повышение разрешающей способности устройства в отдельных областях исследуемого диапазона частот при измерении амплитудных и фазовых характеристик.. Поставленная цель, достигается тем что в устройство,вибродиагнобтики ди намических объектов содержащее генератор псевдослучайной двоичной последовательности и первый перестраиваемый фильтр нижних частот, соединенные последовательно, первый коммутатор, первый вход которого соединен с выходом исследуемого объекта, последовательно соединенные второй перестраиваемый фильтр нижних частот аналого-цифровой преобразователь, первый оперативный запоминающий блок блок быстрого преобразования Фурье, а также первый и второй постоянные эапс 4инаю1цие блоки, входы которых соединены с выходом блока быстрого преобразования Фурье, второй коммутатор, вход которого соёдшнен с выходом второго постоянного запоминающего блока второй и третий оператив ные запоминающие блоки, входа которы соединены с выходами второго коммута тора, блок вычитац;иЯ входы которого соединешл с выходами второго и треть го оперативных запоминающих блоков, тактовый геневатор, первый и второй управляемые делители частоты, входы которых соединены с выходом тактового генератора, а выходы - с синхронизирующими входами соответственно генератора псевдослучайной двоичной последовательности и аналого-ццфрового преобразователя, введены третий и четвертый управляемые делители частоты, два двоичных счетчика третий и четвертый постоянные запоминающие блоки, два цифроаналоговых множительных блока, третий и четвертый коммутаторы, причем вход третьего управляемого делителя частоты соединен с выходом тактового генератора, а его выход - с входом первого двоичного счетчика и через четвертый управляемый делитель частоты с входом второго двоичного счетчика, выходы первого и второго счетчиков соединены с адресными входами соответственно третьего ьчетвертого постоянных запоминакндих блоков, выходы которых соединены с цифровыми входами соответственно первого и второго цифроаналоговых множительных блоков, аналоговый бход первого цифроаналогового множительного блока соединен с выходом первого фильтра и с первым входом третьего коммутатора, выход первого цифроаналогового множительного блока соединен с вторым входом третьего колвлутатора, выход третьего коммутатора соединен с вторым входом первого коммутатора и с входом исследуемого объекта, аналоговый вход второго цифроаналогового множительного блока соединен с выходом первого коммутатора и с первым входспи четвертого коммутатора, выход второго цифроаналоговоз о множительного блока соединен с вторым входом, четвертого коммутатора, выход четвертого коммутатора соединен с входом второго фильтра. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства} на фиг. 2 - графики, поясняющие его работу. Устройство содержит генератор 1 псевдослучайной двоичной последовательности, перестраиваемые фильтры 2 и 3 нижних частот,коммутаторы 4-7, исследуемый объект 8, аналого-цифровой преобразователь 9, оперативные запоминающие блоки 10, 11 и 12, управляемые делители 13-16 частоты, тактовый генератор 17, блок 18 быстрого преобразования Фурье, постоянные запоминающие блоки19-22, блок 23 вычитания, двоичные счетчики 24 и 25 а также цифроаналоговые множительные блоки 26 и 27. Устройство работает следующим образом. Импульсы псевдослучайной двоичной последовательности (ПДП/, вырабатываемые генератором 1, имеют АЧХ, :изображенную на фиг. 2а. Перестраиваемый фильтр 2 нижних частот настрге йвается на частоту среза исследуемого объекта. Импульсы ПДП поступают через фильтр 2 и коммутатор 4 на исследуемый объект 8. Сигнал реакции на это возбуждение, спектр которого изображен на фиг. 26. через коммутаторы 5 и 6 и перестраиваемый фильтр нижних частот, поступает на аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 9. АЦП за время измерения подает N отсчетов (фиг. 26) в буферный оператив ный запомингиощий блок (ОЗУ) 10. Так как обычно N 2, где р - целое число, а различное число значений ПДП в известных гене15аторах равно 2 - 1 то для синхронизации работы АЦП и генератора ПДП используются соответс венно делители частоты на 2 - 1 и 2 (делители 13 и 14). Тактовая частота вырабатывается генератором 17. В блоке 18 быстрого преобразова ния Фурье (5ПФ) по входным отсчетам, хранящимся в ОЗУ 10, вычисляются оценки вещественной и мнимой частотных характеристик сигнала реакции В (к)и С (Ю). По этим оценкам из по-; стоянного запоминающего блока 19 (ПЗУ) считываются дискреты АЧХ иссле дуемой системы 1Ь2 + С2 ни). где Av(4) const - АЧХ сигнала возбуждения, а из ПЗУ 20 - дискреты ФЧХ сигнала реакции .уМ arctg- - . Дискреты YY ) поступают через . коммутатор 7 в ОЗУ 11. По окончании периода, измерения через коммутатор 5 .на анализ подается сигнал возбуждени объекта x(t). Дискреты его ФЧХ - (K поступают через коммутатор 7 в делитель 14. В блоке 23 вычитания по фор муле (к) (k) - Vx(k)-вычисляется ФЧХ исследуемой систе№1. При необходимости повьииения разре шающей способности в интересующей исследователя- области частот к систе ме подключается блок модуляции. В ка честве источника модулирующего сигна ла используется ПЗУ 21, в котором за писаны дискреты функции А sh Wot. Синхронизация обращения к ПЗУ 21 осу ществляется -посредством управляемого делителя 15 частоты, подающего импульсы на сшресный счетчик 24, формирующий адрес для ПЗУ 21. Выбираются значения Шд и лип фиг. 26 К ПолоCJI пропускан11я фильтра 2 устанавливается равной Дш(фиг. 2в К Спектр модулированного сигнала возбуждения . на выходе цифроаналогового множительного блока 26 изображен на фиг. 2г. Этот сигнал через коммутатор 4 подается на объект 8. Спектр реакции объекта на модулированный сигнал изо- бражен на фиг. 2д. Реакция умножается на сигнал вида А sin( w -дю )t, поступающий с ПЗУ 22. При этом вы полняется условие К(и;р-Дш} , где к - целое число. Деление на число k производится управляемым делителем 16 частоты, подающим импульсы на адресный счетчик 25, который формирует адреса для считывания из ПЗУ 22. Из ПЗУ 22 считываются дискреты гармонического сигнала с частотой, в k раз меньшей частоты гармонического сигнала, считываемого из ПЗУ 21. Спектр реакции объекта, умноженной на сигнал А sin (шд -uto)t, представлен на фиг. 2е. Частота среза перестраиваемого фильтра 3 устанавливается так, как показано на фиг. 2ж. В результате спектр анализируемого сигнала имеет вид, представленный на фиг. 2з. Посредством управляемого делителя 14 частоты понижается частота дискретизации Л1Ш 9, так, что N отсчетов по частоте попадают в диапазон П-2 (фиг. 2э1. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить разрешающую способность известной системы вибродиагностики посредством увеличения числа отсчетов гармонических составлякхцих анализируемого сигнала в интересующем исследователя диапазо не частот.

&

А

тах

tL

Ы

Z

АЛЛ

УСТРОЙСТВО ВИБРОДИАГНОСТИКИ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащее генератор псевдослучайной двоичной последовательности и первый перестраиваемый фильтр нижних частот, соединенные последовательно, первый кotллyтатор, первый вход которого соединен с выходом исследуемого объекта, по-, следовательно соединенные второй перестраиваемый фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, первый оперативный запоминающий блок, блок быстрого преобразования Фурье, а также первый и второй постоянные запоминающие блоки, входы которых соединены с выходом блока быстрого преобразования Фурье, второй KOKwiyтатор, вход которого соединен с выходом второго постоянного запоминающего блока, второй и третий оперативные запоминающие блоки, входы которых соединены с выходами второго коммутатора, блок вычитания, входы которого соединены с выходами второго и третьего оперативных запоминающих блоков, тактовый генератор, первый и второй управляющие делители частоты, входы которых соединены с выходом тактового генератора, а выхот ды - с синхронизирующими входами соответственно генератора псевдослучайной двоичной последовательности и аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности при измерении амплитудных и фазовых частотных характеристик объектов, в него введены третий и четвертый управляемые делители частоты, третий и четвертый коммутатор, последовательно соединенные первый двоичный счетчик, третий постоянный запоминающий блок и первый цифроаналоговый множительный блок, а также последовательно соединенные второй J двоичный счетчик, четвертый постоян(О ный запоминающий блок и второй цифроаналоговый множительный блок,причем аналоговый вход первого цифроаналогового множительного блока соединен с выходом первого фильтра и с первым входом третьего коммутатора, выход первого дифроаналогового множительного блока соединен с вторым входом третьего коммутатора, выход третьего коммутатора соединен с входом исследуемого объекта и с вторым входом первого коммутатора, аналоговый вход 4 второго цифроансшогового множительноСО го блока соединен с выходом первого коммутатора и с первь М входом четвер- . того коммутатора, выход второго цифроаналогового множительного блока соединен с вторым входсйм четвертого коммутатора, выход четвертого коммутатора соединен с входом второго фильтра, вход третьего управляемого делителя частоты соединен с выходом тактового генератора, а его выход с входом первого двоичного счетчика и через четвертый управляемый делитель-частоты с входом второго двоичного счетчика.