Способ параллельного анализа электрических сигналов Советский патент 1989 года по МПК G01R23/16 

4

Изобретение относится к области измерительной техники. Цель изобретения - повышение точности параллельного анализа электрических сигналов за счет исключения погрешностей от временной и температурной нестабильности характеристик полосовых фильтров. Устройство для реализации способа содержит широкополосный усилитель 1, сумматоры 2, 3 и 4, суммирующие усилители 5, 6 и 7 с регулируемым коэффициентом передачи, генератор 8 сетки парных частот, полосовые фильтры 9,10 и 11, формирователи 12,13 и 14 управляющих сигналов, амплитудные детекторы 15,16 и 17, электронный коммутатор 18, счетчик 19 импульсов, регистратор 20. Каждый формирователь управляющих сигналов содержит два синхронных детектора, два фильтра нижних частот, дифференциальный усилитель и интегратор. Предложенный способ параллельного анализа электрических сигналов отличается повышенной точностью анализа. Это достигается за счет исключения погрешностей, обусловленных временной и температурной нестабильностью характеристик полосовых фильтров. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

4 Изобретение относится к области измерительной .техники и предназначено для параллельного спектрального анализа.

Цель изобретения - повьшение точности параллельного анализа электрических сигналов за счет исключения погрешностей от временной и температурной нестабильности характеристик полосовых фильтров.

Поставленная цель достигается за счет исключения погрешностей, обусловленных временной и температурной нестабильностью характеристик полосовых фильтров.

Способ анализа включает следующие признаки: формируют тестовые сигналы сетки парных частот; тестовые сигналы формируют с частотами, симметрич- ными относительно центральной частоты полосовых фильтров; тестовые сиг- .налы формируют с соответствующей разностью частот; частоты тестовых парных сигналов выбирают за пределами полосы пропускания, установленной на уровне 0,707 относительно сигнала на центральной часто е исходя из .ослабления амплитуд этих сигналов на 30- 40 дБ; ослабляют тестовые сигналы до уровня анализируемого сигнала; суммируют исследуемый и соответствующие тестовые сигналы сетки парных частот суммарные сигналы пропускают через соответств.ующие полосовые фильтры; выходные сигналы фильтров синхронно детектируют с использованием в качестве опорных тестовых сигналов каждой пары частоты в отдельности; определяют разность напряжений проде- тектированных сигналов парньт частот разностным напряжением подстраивают центральную частоту соответствующего полосового фильтра до момента .н равенства нулю разностного напряже- ния измеряют амплитуды спектральных составляющих.

На фиг.1 представлено устройство для реализации способа; на фиг.2 - структурная схема формирователя,

- Устройство (фиг.О содержит широкополосный усилитель I, сумматор 2-4 суммирующие усилители 5-7 с регули- руемым коэффициентом передачи, генратор 8 сетки парных частот, полосовые фильтры 9-il, формирователи 1214 управляющих сигналов, амплитудны

детекторы 15-17, электронный коммутатор 18, счетчик 19 импульсов, регистратор 20.

Формирователь 12 (13 или 14) управляющих сигналов (фиг,2) содержит два синхронньк детектора 21 и 22, два фильтра 23 и 24 нижних частот, дифференциальный усилитель 25 и интегратор 26.

Анализатор работает следующим образом.

Анализируемый сигнал поступает на вход широкополосного усилителя 1, где усиливается до требуемого уровня. С выхода широкополосного усилителя анализируемый сигнал поступает на объединенные первые входы сумматоров 2-4. На вторые входы сумматоров 2-4 поступают тестовые сигналы с часто- , тами Шн|,и Wfo. Последние формируются с помощью генератора 8 сетки парных частот. Генератор 8 выдает сигналы как синусоидальной, так и прямоугольной формы с основными частотами .к W в 1 для. каждой k-й, пары. Сигналы синусоидальной формы используются для формирования тестовых сигналов, а прямоугольной - в качестве опорных сигналов синхронных детекторов формирователей 12-14.

Для формирования парного тестового сигнала выходные синусоидальные сигналы генератора 8 попарно суммируют с помощью суммирующих усилителей 5-7. Подбором коэффициентов передачи усилителей 5-7 устанавливают требуемые значения тестовых сигналов, поступающих на вторые входы сумматоров 2-4 соответственно. С выходов сумматоров 2-4 сигналы поступают на входы полосовых фильтров 9-11 соответственно. Центральные частоты полосовых фильтров 9-11 соответствуют выбранным значениям частот w, спектральных составлякщих.

В результате фильтрации на выхода полосовых фильтров 9-11 появляются сигналы, которые поступают на входы амплитудных детекторов 15-17, а также на сигнальные входы формирователей 12-14 управлянщих сигналов полосовых фильтров. Формирование управ- ляняцих сигналов полосовых фильтров осуществляется следукяцим образом.

Выходной сигн ал k-ro полосового фильтра поступает на объединенные входы синхронных детекторов 21 и 22 формирователя управляющих сигналов

3147

(фиг.2). На входы 2 и 3 формирователя поступают опорные сигналы синхронных детекторов 21 и 22. Причем на управляющий вход первого синхронного детектора 21 поступает сигнал прямоугольной формы (типа меандр) с частотой следования управляющий вход второго синхронного детектора 22 поступает сигнал прямоугольной формы .с частотой следования Wj.

В результате синхронного детектирования вьщеляются сигналы с частотами следования Wej т.е. тестовые сигналы, прошедшие полосовые фильтры. Эти сигналы с выходов синхронных детекторов 22 и 21 поступают на фильтры 24 и 23 нижних частот соответственно. С помощью последних подавляются вторая гармоника и комбинационные составляк щие. Постоянные напряжения с выходов фильтров 23 и 24 поступают на дифференциальный усилитель 25, с помощью которого формируют разностное напряжение, которое интегрируется с помощью интегратора 26. Выходным напряжением интегратора 26 осуществляется автоматическая подстройка центральной частоты соответствующего полосового фильтра.

Необходимо отметить, что подстройка центральной частоты k-ro полосового фильтра осуществляется до равенства нулю среднего значения выходного напряжения интегратора 26, т.е. до выполнения равенства амплитудных (или действующих значений тестовых сигналов k-й пары.

Одновременно выходные сигналы полосовых фильтров детектируются с по- мощью амплитудных детекторов 15-17. В результате на входы электронного коммутатора 18 поступают сигналы, равные амплитуднь значениям спектральных составляющих анализируемого сигнала. Эти сигналы через электронный коммутатор 18 поступают на вход регистратора 20.

Переключение электронного коммутатора 18 осуществляется с помощью счетчика 19 импульсов, управляемого выходными низкочастотными импульсами генератора В, Синхронизация развертки регистратора 20 осуществляется передним фронтом выходного импульса младшего разряда счетчика 19.

Предлагаемый способ параллельного анализа электрических сигналов отличается повыщенной точностью анализа

Это достигается за счет исключения погрешностей, обусловленных временной и температурной нестабильностью характеристик полосовых фильтров. Причем исключение указанньк погрешностей осуществляется одновременно для всех полосовых фильтров.

Предла гаемьш способ обеспечивает подстройку центральной частоты полосовых фильтров без отключения анализируемого сигнала, .что сохраняет неизменным быстродействие процесса параллельного анализа электрических сигналов.

Кроме того, предлагаемый способ анализа обеспечивает непрерывную автоматическую настройку (или подстройку) центральной частоты полосового фильтра на первоначально установлен- ное значение. Это позволяет использовать предлагаемьй способ и при быстрых изменениях температуры, влажности и давления окр акяцей среды, влияющих на характеристики полосовых фильтров. В результате повьшзает- ся надежность работы устройства, реализующих предлагаемый способ анализа электрических сигналов.

Формула из. обретен и я

ве опорных тестовых сигналов.каждой пары частот в отдельности, определяют разность напряжений продетектированных сигналов парных частот, раз- ностным напряжением подстраивают центральную частоту соответствующего полосового фильтра до момента равенства нулю разностного напряжения.

1476

фае. 2