Устройство для анализа спектра широкополосных случайных сигналов Советский патент 1987 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к устройствам для анализа спектра широкополосных случайных сигналов и может быть использовано при анализе случайных вибраций.

Цель изобретения - повышение точности анализа.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого ю устройства.

Устройство содержит второй сумматор 1, выход которого подсоединен к входам п анализирующих каналов,каждый из которых состоит из последователь- 15 но соединенных анализирующего фильтра 2, детектора 3 и блока 4 сравнения, источник 5 белого шума, соединенный с п каналами формирования, каждый из которых состоит из последовательно 20 соединенных первого ключа 6, формирующего фильтра 7, регулируемого усилителя 8, второго ключа 9, детектора 10, третьего ключа 11, фазоинвертора 12

На дополнительные входы сумматора 1 поступают узкополосные случайные сигналы, образованные при прохождении исследуемого сигнала через формирующие фильтры 7, регулируемые усилители 8 и фазоинверторы 14. С выхода сумматора 1 смесь исследуемого и сформированного сигналов поступает на анализирующие фильтры 2, идентичные формирующим фильтрам 7, На выходе анализирующих фильтров 2 получаются узкополосные сигналы, которые поступают на входы амплитудных детекторов 3. С выхода амплитудных детекторов 3 сигналы, пропорциональные дисперсии соответствующих узкополосных сигналов на выходах анализирующих фильтров 2, поступают на входы блоков 4 сравнения.

Сигнал с выхода измерителя 15 общей дисперсии поступает на делитель 16, где делит-ся на полосу анализируемых частот uF. Сигнал с выхода делипостоянного напряжения и блока 13 вы- 25 принятый в качестве опорного.

поступает на вторые входы блоков 4 сравнения и блоков 13 вычитания.

читания. К ключам 9 подсоединены входы фазоинверторов 14 переменного напряжения, выходы которых подключены к дополнительным входам второго сумматора 1. Первый вход второго сумматора 1 является входом устройства и к нему подключен вход измерителя 15 общей дисперсии, выход которого соединен с входом делителя 16. Второй вход второго сумматора 1 соединен с выходом первого сумматора 17, входы которого подключены к выходам вторых ключей 9. К вторым входам блоков 4 сравнения-и блоков 13 вычитания подсоединен выход делителя 16. К выходам блоков 13 вычитания через коммутатор 18 подключен индикатор 19. Выходы блоков 4 сравнения соединены с управляющими входами регулируемых усилителей 8 и ключей 6, 9 и 11.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал поступает на первый вход сумматора 1 и вход измерителя 15 общей дисперсии. На второй вход сумматора 1 поступает широкополосный случайный сигнал, который . сформирован в результате расщепления спектра сигнала источника 5 белого шума узкополосными формирующими фильтрами 7 на ряд узкополосньгх сигналов, усиленных регулируемыми усилителями 8 и просуммированными на сумматоре 17

На дополнительные входы сумматора 1 поступают узкополосные случайные сигналы, образованные при прохождении исследуемого сигнала через формирующие фильтры 7, регулируемые усилители 8 и фазоинверторы 14. С выхода сумматора 1 смесь исследуемого и сформированного сигналов поступает на анализирующие фильтры 2, идентичные формирующим фильтрам 7, На выходе анализирующих фильтров 2 получаются узкополосные сигналы, которые поступают на входы амплитудных детекторов 3. С выхода амплитудных детекторов 3 сигналы, пропорциональные дисперсии соответствующих узкополосных сигналов на выходах анализирующих фильтров 2, поступают на входы блоков 4 сравнения

Сигнал с выхода измерителя 15 общей дисперсии поступает на делитель 16, где делит-ся на полосу анализируемых частот uF. Сигнал с выхода дели5 принятый в качестве опорного.

0

5

0

5

0

поступает на вторые входы блоков 4 сравнения и блоков 13 вычитания.

С выходов блоков 4 сравнения разностные сигналы поступают на управляющие входы регулируемых усилителей 8 и ключей 6, 9 и 11. В случае, когда дисперсия канального сигнала превьта- ет опорный сигнал, сигнал на выходе блока 4 сравнения имеет положительную полярность. При этом ключ 6 соединяет вход формирующего фильтра 7 с входом устройства, а ключ 9 - выход

регулируемого усилителя 8 с входом фазоинвертора 14. Сигнал формирующего канала оказывается включенным в противофазе с исследуемым сигналом и вычитается из него на сумматоре 1.

В случае, когда дисперсия канального сигнала меньше опорного, сигнал на выходе блока 4 сравнения имеет отрицательную пс)лярность. При этом ключ

6соединяет вход формирующего фильтра

7с источником 5 белого шума, а ключ 9 - выход регулируемого усилителя 8

с входом сумматора 17. Сигнал формирующего канала суммируется с исследуемым сигналом на сумматоре 1, так как при этом исследуемый сигнал и узкополосный сигнал формирующего канала оказываются независимыми. Амплитуда сигнала с выхода блока 4 сравнения регулирует коэффициент усиления регулируемого усилителя 8 таким образом, чтобы величина дисперсии в соответст31337804

ующем канале анализа была равна веичине опорного сигнала.

Таким образом, в каждом канале исперсия узкополосного сигнала,обраованного фильтрацией исследуемого игнала, доводится до величины, равой опорному сигналу.

Сигналы с выходов формирующих каалов детектируются амплитудными де- IQ екторами 10 и поступают через ключи 1 на первые входы блоков 13 вычитаия.

со ан те ло ка то ны ус по бл вы су вх ди вы из по ин че о с ка то пр ре ру бе ре ли пе то ко вх пе с на та но клю ср ди вы вх чи

Если в данном канале производится уменьшение дисперсии до величины опоного сигнала, то положительным сигналом с выхода блока 4 сравнения открывается ключ 11, соединяющий детектор 10 с фазоинвертором 12. При этом в .блоке 13 вычитания осуществляется суммирование опорного сигнала с сигналом, на величину которого была уменьшена дисперсия канального сигнала.

Если в канале производится дополнение дисперсии до величины опорного сигнала, то отрицательным сигналом с выхода блока 4 сравнения открывается ключ 11, соединяющий детектор 10 с блоком 13 вычитания, и в блоке вычитания осуществляется вычитание из опорного сигнала добавочного сигнала С выходов блоков 13 вычитания сигналы, равные по величине дисперсиям измеряемых узкополосных сигналов в каналах анализа, через коммутатор 18 поступают на индикатор 19.

Формула изобретен ия

Устройство для анализа спектра широкополосных случайных сигналов, содержащее п параллельно соединенных каналов анализа, каждый из которых

ор А. Лежнина 4126/43

Составитель В. Смолин Техред И.Попович

Кор Под

Тираж 730 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

IQ

15

20

25

0

35

0

содержит последовательно соединенные анализирующий фильтр, амплитудный детектор и блок сравнения, источник белого шума, п параллельно соединенных каналов формирования, в каждый из которых входят последовательно соединенные формирующий фильтр, регулируемый усилитель, управляющий вход которого подключен к выходу соответствующего блока сравнения, и детектор, блок вычитания, первый сумматор, второй сумматор, один вход Которого является входом устройства, другой вход соединён-, с выходом первого сумматора, а выход - с анализирующими каналами, измеритель общей дисперсии, входом подсоединенный к входу устройства, индикатор, через коммутатор подключенный к выходам блоков вычитания, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности, в каждый канал формирования введены фазоинвер- торы переменного и постоянного напряжения и переключатели так, что через первый переключатель вход формирующего фильтра соединен с источником белого шума и входом устройства, через второй переключатель выход регулируемого усилителя соединен с входом первого сумматора и входом фазоинвер- тора переменного напряжения, выход которого подключен к дополнительному входу второго сумматора, через третий переключатель выход детектора соединен с выходом фазоинвертора постоянного напряжения, первым входом блока вычитания и входом фазоинвертора постоянного напряжения, управляющие входы ключей подсоединены к выходу блока сравнения, а выход измерителя обшей дисперсии соединен с входом делителя, выход которого подключен к вторым входам блоков сравнения и блоков вычитания.

Корректор А. Тяско Подписное

Изобретение относится к области анализа спектра широкополосных случайных сигналов и может быть использовано при анализе случайных вибраций. Изобретение обеспечивает повышение точности анализа. Устройство содержит сумматоры 1 и 17, п анализирующих каналов, каждый из которых состоит из анализирующего фильтра 2, детектора 3 и блока 4 сравнения, источник 5 белого шума, п каналов формирования, каждый из которых состоит из ключей 6, 9, 11, формирующего фильтра 7, регулируемого усилителя 8, детектора 10, фазоинвертора 12 постоянного напряжения и блока 13 вычитания, фазо- инверторы 14, измеритель 15 общей дисперсии, делитель 16, коммутатор 18, индикатор 19. Исследуемый сигнал поступает на вход сумматора 1 и измерителя 15 общей дисперсии. С выходов блоков 13 сигналы, равные по величине дисперсиям ихмеряемых узкополосных сигналов в каналах анализа, через коммутатор 18 поступают на индикатор 19. 1 ил. с ю (Л