Автоматический анализатор гармонических составляющих сигнала Советский патент 1987 года по МПК G01R23/16 

нительно введены переключатель 11, ключ 14 прерывания, ключ 16 пуска, ключ 55 сброса, блок 17 управления и г одинаковых запоминающих цепочек, каждая из которых состоит из зарядного резистора 19, запоминающего конденсатора 20 и двух ключей 18,1 и 21.1. Анализатор также содержит входное устройство 1, смесители 2 и 5, усилители 3 и 6 промежуточной частоты, узкополосный фильтр 4, квадратич1

Изобретение от,носится к измерительной технике и может быть использовано при спектральном анализе сигналов сложной формы, содержащих гармонические составляющие с произвольно изменяющимися во времени частотами на фоне широкополосного шума, ; Цель изобретения - повышение быст родействия анализатора в режиме циклического измерения параметров гармо нических составляющих входного сигнала, частоты которых находятся в произвольном соотношении и независимо меняются во времени.

На чертеже представлена с руктур- ная схема предлагаемого анализатора.

Анализатор содержит последовательно соединенные входное устройство 1 , первый смеситель 2, первый усилитель 3 промежуточной частоты, узкополосный фильтр 4, второй смеситель 5, второй усилитель 6 промежуточной частоты, квадратичный детектор 7 и индикатор 8, а также измеритель 9 частоты, подключенный к выходу второго усилителя 6 промежуточной частоты, частотный дискриминатор 10, переключатель 11, преобразователь 12 напряжение-частота, первое пороговое устройство 13, ключ 14 прерывания, ключ 15 сброса, ключ, 16 пуска, блок 17 управления, первые ключи 8,1-18.п запоминающих цепочек, зарядные резисторы 19.1-19.п, конденсаторы 20,1- 20.п, вторые ключи 21,1-21.п запоминающих цепочек, операционный усилитель 22 и второе пороговое устройство 23.

Выход преобразователя 12 напряжение-частота соединен с входами перво

ный детектор 7, индикатор 8, измеритель 9 частоты, частотный дискриминатор 10, преобразователь 12 напряжение-частота, пороговые элементы 13 и 23, операционный усилитель 22. Уменьшение времени анализа гармонических составляющих позволяет более эффективно отслеживать изменения их уровней и частот, что существенно при анализе нестационарных процессов с быстроменяющимися параметрами.1 ил.

JO

15

20

25

30

35

40

го 2 и второго 5 смесителей, а его вход подклйчен к выходу операционного усилителя 22, к входу второго порогового устройства 23, к второму входу ключа 15 сброса и выходам вторых ключей 19.1-1 9. АТ. запоминающих цепочек. Выход второго порогового устройства 23 соединен с первым входом блока 17 управления, ключ 16 пуска подключает общую щину к третьему входу блока 17 управления, а выход первого порогового устройства 13 соединен с вторым входом блока 17 управления , Первый выход блока 17 управления подключен к управляющему входу переключателя 11, второй выход - к управляющему входу ключа 14 прерывания, третий выход - к управляющему входу ключа 15 сброса, четвертый и последующие выходы блока 17 управления - к соединенным управляющим входам первых и вторых ключей 18,1- 18,п и 21.1-21.п первой и последующих запоминающих цепочек. Точки соединения зарядных резисторов 19,1- 19,п и запоминающих конденсаторов 20,1-20.п подключены к первому входу ключа 15 сброса и инвертирующему входу операционного усилителя 22. Неинвертирующий вход последнего соединен с общей шиной. Выход переключателя 11 через ключ 14 прерывания подключается к первым входам первых ключей 18. 1-18, п запоминающих цепочек К первому аналогичному входу переключателя 1I подключен источник опорного напряжения, а к второму аналоговому входу переключателя 1 1 - -второй выход частотного дискриминатора 10.

313

Анализатор работает следующим образом.

Входной сигнал через входное устройство 1, первый смеситель 2 и первый усилитель 3 промежуточной частоты поступает на вход узкополосного фильтра А и частотного дискриминатора 10. Выходной сигнал узкополосного фильтра проходит через второй смеситель 5 и второй усилитель 6 промежуточной частоты и детектируется. Результат детектирования поступает на индикатор 8 уровня, а частота гармонической составляющей входного сигнала измеряется с помощью измерителя 9 частоты,

В качестве сигнала гетеродина для первого и второго смесителей используется выходной сигнал преобразователя 12 напряжение-частота, управляемого с выхода операционного усилителя 22.

После замыкания ключа 16 пуска блок 17 управления устанавливает анализатор в исходное состояние: ключ прерьшания замкнут, к входам первых ключей 18,1-18.п запоминающих цепоче с выхода переключателя 1I подключено опорное напряжение , ключи 18.1- 18.пи 21.1-21.п запоминающих цепочек и ключ сброса замкнуты, конденсаторы 20. 20.г разряжаются через ключ сброса, а н выходе операционного усилителя 22 устанавливается начальное напряжение, соответствующее начальной частоте диапазона анализатора. Затем на управляющий вход ключа I5 подается команда размыкания, и конденсаторы 20,1-20. И начинают заряжаться от источника опорного напряжения, а нап ряжение на выходе операционного усилителя 22 линейно растет и соответственно изменяется частота настройки анализатора. При совпадении частоты настройки анализатора с частотой первой гармонической составляющей первое пороговое устройство 13 сраба тьшает по сигналу первого выхода ча с тотного дискриминатора 10, а блок 17 управления дает команду размыкания ключей 18.1 и 21.1 первой запоминающей цепочки. На конденсаторе 20.1 сохраняется -напряжение, соответствующее частоте настройки анализатора на первую гармоническую составляющуй.

Тем временем конденсаторы 20.2-20. I ....

продолжают заряжаться через резисторы 19.1-19.п с той же постоянной

-

10

15

20

25

30 - -

времени .заряда, напряжение на выходе операционного усилителя 22 продолжает изменяться по линейному закону, и при появлении на выходе частотного дискриминатора 10 сигнала о совпадении частоты настройки анализатора с частотой второй гармонической составляющей входного сигнала анализатора ключи 18,2 и,21,2 размыкаются, на конденсаторе 20.2 фиксируется напряжение, соответствующее частоте второй гармонической составляющей анализируемого сигнала и т.д. Окончание процесса поиска гармонических составляющих сигнала определяется либо по сигналу размыкания ключей 18.п и 21.п последней запоминающей цепочки, либо по сигналу второго порогового устройства 23 о превышении выходным напряжением операционного усилителя 22 уровня, соответствуюп его концу частотного диапазона анализа.

После окончания процесса поиска гармонических составляющих анализируемого сигнала по команде с первого выхода -блока 17 управления анализатор переходит в режим циклического анализа по частотам составляющих с автоматической коррекцией изменений частот. Переключатель 11 подключает к входу ключа 14 напряжение с второго выхода частотного детектора. В первом полутакте настройки на гармоническую составляюпхую спектра ключ 14

35 разомкнут. Ключи первой запоминающей цепочки замыкаются, остальные ключи 18.2-18.п и 21.2-21,п разомкнуты. Напряжение на выходе усилителя 22 становится равным зафиксированному на конденсаторе 20.1, т.е. соответ- ствуюпдам частоте настройки анализа- TOfia на первую составляющую анализирующего сигнала. После завершения - переходных процессов в узлах частот 5 ного дискриминатора ключ 14 замыкается, сигнал с второго выхода частотного дискриминатора подключается к первой запоминающей цепочке, конденсатор 20.1 перезаряжается до точной настройки анализатора на частоту первой гармонической составляющей (т,е. до нулевого напряжения на втором выходе частотного дискриминатора), После окончания измерения уровь

и частоты первой гармонической составляющей сигнала ключ 14, а также ключи 18.1 и 21.1 размыкаются и замыкаются ключи 18.2 и 21,2. Процесс

анализа второй гармонической составляющей спектра аналогичен первой. Цикл обзора диапазона по частотам гармонических составляющих заканчива- ется на той из запоминающих цепочек, в которую занесена информация о частоте последней обнаруженной гармонической составляющей, Затем цикл обзора снова начинается с первой запоминающей цепочки.

Уменьшение времени анализа гармонических составляющих позволяет бдлее эффективно отследавать изменения их уровней и частот, что особенно важно при анализе нестационарных процессов с быстроменяющимися параметрами,

Формула изоб. рет ения

Автоматический анализатор гармо- нических составляющих сигнала, содержащий последовательно соединенны.е входное устройство, первьй смеситель, первьш усилитель промежуточной часто

ты, узкополосньй фильтр, второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор и индикатор, а также измеритель часто- ты, подключенный к выходу второго усилителя промежуточной частоты, последовательно соединенные частотный дискриминатор и первое пороговое устройство, вход частотного дискриминатора соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, и преобразователь напряжение-частота, вы-, ход которого соединен с вторыми входами первого и второго смесителей, отличающийся тем, что, с целью повышения,быстродействия, в него дополнительно введены переключатель, ключ напряжения, ключ пуска, ключ сброса и /а одинаковых параллельно соединенных запоминающих цепочек.

Составитель В,.Величкин Редактор О, Юрковецкая Техред-Л.Олейник. . Корректоре. Шекмар

Заказ 1794/37 . Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производстве нно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

каждая из которых состоит из последовательно соединенных первого ключа зарядного резистора, запоминающе го конденсатора и второго ключа, и

блок управления, причем вход преобразователя напряжение-частота подключен к выходу, операционного усилителя и входу второго порогового устройства, выход которого соединен с

первым входом блока управления, управляющий вход переключателя подключен к первому выходу блока управления, первый аналоговьй вход переключателя - к источнику опорного напряжения, а второй аналоговый вход переключателя - к второму выходу частотного дискриминатора, выход переключателя через ключ прерьгоания соеди-- нен с входами первых ключей запоминающих цепочек, объединенные выводы резисторов и конденсаторов Запоминающих цепочек соединены с инвертирующим входом операционного.усилителя и первым входом ключа сброса, второй

вход ключа сброса соединен с выходами вторых ключей запоминающих цепочек и выходом операционного усилителя, управляющий вход ключа прерывания подключен к второму выходу блока управления, управляющий вход ключа сброса подключен.к третьему выходу блока управления,-объединенные управляющие входы первых и вторых ключей запоминающих цепочек каждой

запоминающей цепочки подключены соответственно к .четвертому и (п+3) пос- ледуюпщм выходам блока управления, выход первого порогового.устройства подключен к второму входу блока управления, третий вход блока, управления через ключ пуска соединен с общей шиной, с которой также соединен инвертирующий вход операционного усилителя.

Изобретение относится к иэмери- .тельной технике и может быть испольJJ 16 зовано при спектральном анализе сигналов сложной формы, содержащих гармонические составляющие с произволь- . но изменяювдамися во времени частотами на фоне широкополосного шума. Цель изобретения - повьшшние быстродействия анализатора в режиме циклического измерения параметров гармонических составляющих входного сигнала, частоты которых находятся в произвольном соотношении и независимо меняются во времени. Для достижения поставленной цели в устройство дополсо о 00 со Од