Устройство для определения оценок амплитудно-частотных характеристик Советский патент 1988 года по МПК G05B23/02 

1и узкополосньтй фильтр 4. Последующая обработка выходных сигналов-объекта 1 и блока 2 умножения, а именн.о узкополосная фильтрация на узкополосны фильтрах 3, 4, квадрирование на квадраторах 5, 6 и усреднение на блоках

7, 8 усреднения, позволяет вычислить дисперсии этих сигналов в узкой полосе D.. и соответственно, где К - значение сигнала на выходе блока

2умножения, . и инвертированное- на инверторе 9 значение Du; подаются на усилитель 14, определяющий разность дисперсий. Коммутатор 12, в зат висимости от соотношения значений квадратов сигналов обоих каналов, подклнзчает на вход интегратора 13 напряжение с выхода интегратора либо

непосредственно, либо после инвертирования на инверторе 10. В результате выходное, напряйсенке К интегратора стремится к значению амплитудно-частотной характеристике |w(jo;)| объекта 1 на частоте CD;. Причем время переходного процесса,, а следовательно, и быстродействие не зависят от интенсивности входного сигнала. Переходный процесс завершается при - Dn 0, что определяется с помощью суммирующего усилителя 14, нуль-органа 15 и блока управления 18 Выходной сигнал блока управления поступает на управляющий вход ключа 16, который пропуска(;т сигнал К; |W(jcO;)| на вход регистратора 17. 3 ил.

Изобретение относится к измери- тельньш устройствам и может быть использовано при произвольном входном сигнале, в том числе реальном. Целью изобретения является повышение быстродействия. Входной сигнал поступает одновременно на иccлeдye ьп объект

1

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в приборах, предназначенных для измерения частотных характе- ристик объектов и систем автоматического управления при произвольном входном сигнале,

Целью изобретения является повышение быстродействия,

На фиг, 1 показана блок-схема устройства; на фиг, 2 - блок-схема блока управления и временная диаграмма его работы; на фиг. 3 - блок- схема интегратора, I

Устройство содержит объект 1, бло 2 умножения, первый 3 и второй 4 узкполосные фильтры, первый 5 и второй 6 квадраторЫ), первый 7 и второй 8

блоки усреднения, первый 9 и второй 10 инверторы, схема 11 сравнения, коммутатор 12, интегратор 13, суммирующий усилитель 14, нуль-орган 15, ключ 16, регистратор 17 и блок 18 управления.

Блок 18 управления содержит кнопку , кнопку Нач, сброс 20, первый 21, второй 22 и третий 23 инверторы, триггер 24, усилитель 25, элемент И 26, одновибратор 27 и элемент ИЛИ 28,

. 2

На схеме интегратора 13 (фиг, 3 обозначены операционный усилитель 2 и реле 30,

В качестве объекта 1,могут быть исследованы устройства, объекты и системы автоматического управления, например усилители, фильтры, следящие системы и т,п,

В качестве коммутатора 12 может быть использовано, например, поляризованное реле.

Нуль-орган 15 выполнен по схеме триггера Шмитта, сигнал на выходе которого появляется тогда, когда сигнал на его входе близок к нулю.

Устройство для определения оценок амплитудно-частотных характеристик работает следующим образом.

Входной сигнал x(t), например, случайный со спектральной плотностью S(Q) поступает одновременно на исследуемый объект 1 и на узкополосный фильтр 4 с центральной частотой СО;, При определении частотных характеристик объекта, работающего в условиях нормальной эксплуатации, в качестве входного может быть использован реальный сигна.7. Выходной сигнал объекта фильтруется в узкополосном фильтре 3, квадрйруется на квадраторе 5 и поступает на схему 11

сравнения, где сравнивается с отфильтрованным входным сигналом, умноженным на блоке 2 умножения на коэф- фициент усиления К и возведенным в квадрат на квадраторе 6. Схема сравнения определяет знак разности квад- ратов сигналов signi, который является управляющим сигналом коммутатора 12. В зависимости от sign 4 информационный вход интегратора 13 соединяется с выходом либо непосредственно, либо через инвертор 10, Сигнал на выходе интегратора К (t) изпоступает единичное напряжение и с помощью усилителя 25 включается реле 30 интегратора 13. Реле 30 переключает интегратор из исходного положе- ния в положение Работа и интегратор начинает интегрировать сформированное на его входе напряжение.

После срабатывания нуль-органа 15 (достижения равенства дисперсий каналов) на первый вход элемента И 26 также поступает единичнре напряже10

ние, которое проходит на выход элемента и запускает одновибратор 27

меняется в таком направлении и до 15 (например, серии К119). Сигнал на тех пор, пока дисперсии сигналов обо- выходе одновибратора открывает ключ их каналов не станут равными друг

другу. При этом установившееся значение К

К; |W(JCO;)| ,

16, и на регистратор 17 поступает, напряжение, пропорциональное |W(jcO,)|. Одновибратор держит ключ 16 в от- 20 . крьп ом состоянии заданное время t , (1)необходимое для регистрации информации на регистраторе, после чего он сбрасывается. Задний фронт сигнала одновибратора после прохождения ина быстродействие устройства и его работоспособность не зависят от уровня (интенсивности) входного сигнала, 25 вертора 23 и элемента ИЛИ-28 сбра- Дисперсии сигналов обоих каналов из-сывает триггер 24 в нулевое состоямеряются с помощью блоков 7 и 8 усрение и переводит интегратор 13 в исходное положение. Для производства последующего измерения необходимо нажать кнопку 19 и т.д.

днения, а их разность - с помощью инвертора 9 и усилителя 14, По достижении сигналом на выходе усилителя 30 14 нулевого значения срабатывает нуль- орган 15, с помощью блока 18 управления открывается ключ, и на регистраторе 17 формируется значение оценки амплитудно-частотной характеристи- gg хождениях разности дисперсии через

ки.

Процесс управления работой устройства определяется структурой блока 18 управления. В предлагаемом варианте после включения питания устройства нажимается кнопка Нач.сброс 20. При этом на выходе инвертора 22 формируется положительный импульс, передний фронт которого, пройдя эленулевои уровень.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет при произвольном входном сигнале рпределять оценки 40 амплитудно-частотных характеристик исследуемого объекта. При этом не нарушается нормальная работа системы, в состав которой входит исследу емый объект, что важно при построемент ИЛИ 28, поступает на вход 245 систем автоматического контроля

.сброса триггера 24, в результате чего или в самонастраивающихся системах, последний устанавливается в определенное (нулевое) состояние. Производятся подключение устройства к объекту и установка фильтров на заданную ча- gg стоту СО , После окончания переходных процессов во всех блоках устройства,

При этом по сравнению с известными устройствами повьшается быстродейст вие определения оценок, а также бла годаря управлению интегратором толь ко знаком рассогласования между дис персиями сигналов в его каналах исключается зависимость быстродействия от интенсивности входного сигна

При этом по сравнению с известными устройствами повьшается быстродейст вие определения оценок, а также благодаря управлению интегратором только знаком рассогласования между дисперсиями сигналов в его каналах исключается зависимость быстродействия от интенсивности входного сигнасвязанных с его подготовкой к работе, для производства измерения оценки |W(jW;)| нажимается кнопка Пуск 19. gg ла, и тем самым расширяется динами- Передний фронт положительного импуль- ческий диапазон работы устройства, са на выходе инвертора 21 перебрасывает триггер 24 в единичное состоя-

Формула изобретения Устройство для определения оценок амплитудно-частотных характеристик.

:ние. При этом на вход 2 элемента И 26

37-

поступает единичное напряжение и с помощью усилителя 25 включается реле 30 интегратора 13. Реле 30 переключает интегратор из исходного положе- ния в положение Работа и интегратор начинает интегрировать сформированное на его входе напряжение.

После срабатывания нуль-органа 15 (достижения равенства дисперсий каналов) на первый вход элемента И 26 также поступает единичнре напряже

ние, которое проходит на выход элемента и запускает одновибратор 27

ние и переводит интегратор 13 в исходное положение. Для производства последующего измерения необходимо нажать кнопку 19 и т.д.

При указанном режиме работы устройства исключена возможность его ложных срабатываний как в м омент его включения, так и при повторных пронулевои уровень.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет при произвольном входном сигнале рпределять оценки амплитудно-частотных характеристик исследуемого объекта. При этом не нарушается нормальная работа системы, в состав которой входит исследуемый объект, что важно при построеили в самонастраивающихся системах,

При этом по сравнению с известными устройствами повьшается быстродействие определения оценок, а также благодаря управлению интегратором только знаком рассогласования между дисперсиями сигналов в его каналах исключается зависимость быстродействия от интенсивности входного сигнала, и тем самым расширяется динами- ческий диапазон работы устройства,

ла, и тем самым расширяется динами- ческий диапазон работы устройства,

Формула изобретения Устройство для определения оценок амплитудно-частотных характеристик.

содержащее последовательно соединенные первый узкополосный фильтр и первый квадратор, вход первого узкополосного фильтра подключен к выходу объекта, второй узкополосньй фильтр, подключенный входом к входу объекта, второй квадратор, первый инвертор, интегратор и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены блок умножения, первый и второй блоки усреднения, схема сравнения, коммутатор, второй инвертор, суммируйщий усилительJ нуль- орган, ключ и блок управления, выход первого квадратора соединен с первым входом схемы сравнения и че- . рез последовательно соединенные первый блок усреднения и первый инвертор с первым входом суммирующего усилителя, выход второго квадратора соединен с вторым входом схемы сравнения и через второй блок усреднения с вторым входом суммирующего усилителя, выход схемы сравнения подключен к управляющему входу коммутатора, первый информационный вход которого соединен с первым входом блока умножения, информационном входом ключа, входом второго инвертора и с выходоминтегратора, а втор эй информационный вход - с выходом второго инвертора, второй вход блока умножения подключен к выходу второго узкополосного фильтра, а выход - : входу второго

квадратора, информадионный вход интегратора соединен с выходом коммутатора, а управляющий - с первым выходом блока управления, вход которого через нуль-орган подключен к выходу

суммирующего усилителя, а второй выход - к управляющему входу ключа, вьрсод которого соединен с входом регистратора.

Л1.г

Фа&.З