Устройство для спектрального анализа электрических сигналов Советский патент 1991 года по МПК G01R23/16 

О N3 О 00

о

00

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для получения оценок частотных спектров динамических процессов, например вибраций, регистрируемых на магнитоносителе.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет анализа нестационарных случайных процессов в реальном масштабе времени.

Поставленная цель достигается за счет использования блоков записи и воспроизведения сигналов времени, что обеспечивает автоматическое выделение участка реализации анализируемого процесса.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 сигнала, блок 2 записи, блок 3 воспроизведения, первый ключ 4, анализатор 5 спектра частот, регистратор 6, первый элемент И 7, второй ключ 8, первый элемент 9 задержки, генератор 10 синхроимпульсов, регистр 11, второй элемент 12 задержки, второй счетчик 13, делитель 14, первый счетчик 15, первый триггер 16, второй элемент И 17, генератор 18 тактовых импульсов, второй триггер 19, регистр 20 сдвига, одновибратор 21, первый задающий блок 22, первый блок 23 сравнения, второй блок 24 сравнения, второй задающий блок 25, третий элемент И 26.

К источнику 1 сигнала подключен первый вход блока 2 записи, к второму входу которого подсоединен выход элемента И 7, причем к выходу блока 2 записи подключен вход блока 3 воспроизведения. В свою очередь, к первому выходу блока воспроизведения через ключ -4 подсоединен анализатор 5 спектра частот, выход которого соединен с входом регистратора 6. К выходу генератора 10 синхроимпульсов параллельно подсоединены входы первого элемента 9 задержки и делителя 14, к выходу которого, в свою очередь, параллельно подключены второй вход регистра 11 и вход первого счетчика 15, к выходам которого подключены третьи входы регистра 11. К выходу первого элемента 9 задержки параллельно подсоединены первые входы первого элемента И 7 и регистра 11, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 7. К выходу генератора 18 тактовых импульсов подключен второй вход второго элемента И 17, первый вход которого параллельно с вторым входом регистра 20 сдвига подсоединен к выходу первого триггера 16, при этом выход второго элемента И 17 через второй счетчик 13 соединен с R-входом первого триггера 16. К выходу элемента И 17 подключен третий

вход регистра 20 сдвига, первый вход которого через вторую линию 12 задержки подсоединен к выходу второго ключа 8. При этом второй вход второго ключа 8 подключен через одновибратор 21 к выходу третьего элемента И 26, а S-вход первого триггера 16 подсоединен также к выходу ключа 8, первый вход которого в свою очередь подключен к второму выходу блока 3 воспроиз0 ведения. К выходу (п+1)-го разряда регистра 20 сдвига подсоединен первый вход элемента И 26, второй вход которого подключен к выходу (п+2)-го разряда регистра 20 сдвига. Первые входы первого и второго блоков 23

5 и 24 сравнения подключены к выходам (1п) разрядов регистра 20 сдвига. К вторым входам первого блока 23 сравнения подсоединены выходы первого задающего блока 22, к выходам второго задающего бло0 ка 25 подключены вторые входы второго блока 24 сравнения, первые входы которого параллельно с первыми входами первого блока 23 сравнения соединены с выходной шиной регистра 20 сдвига. Выходы блоков

5 23 и 24 сравнения соответственно соединены с S-и R-входами второго триггера 19, выход которого подключен к второму входу первого ключа 4.

Работа устройства заключается в том,

0 что с выхода источника 1 сигналов электрический сигнал в аналоговой форме подается на первый вход блока 2 записи, например аппарата многодорожечной магнитной записи, параллельно на другой дорожке магнито5 носителя производится запись сигналов времени, которые подаются на второй вход блока 2 записи с выхода первого элемента И 7.

Сигналы (код) времени формируются та0 ким образом, что с генератора 10 синхроимпульсов импульсы параллельно подаются на входы делителя 14 и на вход элемента 9 задержки, где импульсы задерживаются. С помощью делителя 14 опорная частота сле5 дования импульсов понижается до частоты принятой единицы времени, например секунды.

С выхода делителя 14 принятые единицы времени в виде импульсов подаются па0 раллельно на второй вход регистра 11 и вход счетчика 15, который является счетчиком единиц времени.

Третьи входы регистра 11 подсоединены к соответствующим выходам первого

5 счетчика 15. Таким образом, код времени из первого счетчика 15 поступает на информационные входы регистра 11. За принятую единицу времени в первом счетчикел15 меняется код времени и, соответственно, на третьи входы регистра 11-подается текущее

время, которое отсчитывается от начала эксперимента или наблюдения (автономное время). На второй вход регистра 11 с выхода делителя 14 подается импульс, соответствующий принятой единице времени, который разрешает запись в регистре 11 кода времени, получаемого с выходов первого счетчика 15, С выхода элемента 9 задержки на первый вход регистра 11 подаются синхроим- пульсы, которые для него являются считывающими импульсами.

Соответственно, последовательный код времени с выхода регистра 11 поступает на второй вход элемента 7, на первый вход которого подаются задержанные синхроимпульсы с выхода элемента 9 задержки.

Кодовое слово, состоящее из информационной части и служебной части, с выхода элемента 7 подается для записи на второй вход блока 2 записи.

Длина слова определяется объемом первого счетчика 15,который ограничивается величиной требуемого времени регистра- ции исследуемого параметра. Этой величине соответствует принятое число разрядов счетчика 15. К этой величине добавляются два разряда служебной части. Кодовые слова с информацией о времени эксперимента записываются по второй дорожке магнитоносителя.

При воспроизведении записанной на магнитном носителе информации с второго выхода блока 3 воспроизведения на первый вход ключа 8 подается последовательный код, соответствующий текущему времени плюс две единицы, составляющие служебную часть слова. Они составляют начальную часть воспроизводимого кодового слова.

Первая единица служебной части кодового слова времени, пройдя ключ 3, подается на S-вход первого триггера 16, который перебрасывается и выдает разрешающее напряжение на второй вход регистра 20 сдвига и одновременно на первый вход элемента 17.

На второй вход элемента 17 от генератора 18 тактовых импульсов подаются тактовые импульсы. При наличии на первом входе элемента 17 разрешающего напряжения тактовые импульсы проходят и подаются на вход счетчика 13, который отсчитывает число импульсов, необходимых для осуществления записи информации в регистре 20 сдвига. Принцип работы основан на использовании последовательного кода времени фиксированной длины, имеющего, например, два дополнительных разряда.

Появление указанной комбинации в разрядах (п+1) и (п+2) регистра 20 сдвига перед переменной частью свидетельствует

об окончании преобразования последовательного кода, воспроизводимого блоком 3 воспроизведения. Соответственно, в этот момент второй счетчик 13 отсчитывает N

5 тактовых импульсов и выдает импульс; устанавливающий первый триггер 16 в состояние О, в результате чего снижается подача тактовых импульсов и разрешающего напряжения записи с регистра 20 сдвига.

0 После окончания подачи тактовых импульсов на регистр 20 элемент И 26 выдает импульс о верности записанной в регистре 20 информации. Импульс с элемента 26 запускает одновибратор 21, который закрыва5 ет ключ 8, и таким образом прекращается подача импульсов кода времени через второй элемент 12 задержки на первый (информационный) вход регистра 20.

Одновременнно, информация с выхо0 дов 1,..., п разрядов регистра 20 подается параллельно на первые входы первого и второго блоков 23 и 24 сравнения. К вторым входам первого блока 23 подключены соответствующие выходы первого задающего

5 блока 22, а к вторым входам второго блока 24 - выходы второго задающего блока 25. При совпадении всех разрядов параллельного кода, подаваемого с n-выходов регистра 20, и параллельного кода с первого

0 задающего блока 22 с выхода блока 23 на S-вход второго триггера 19 подается импульс, который опрокидывает второй триггер 19, с выхода которого подается на второй (управляющий) вход первого ключа 4 разре5 шающее напряжение. Таким образом, ключ

4открывается и начинает пропускать информационный сигнал на вход анализатора

5спектра частот, с выхода которого результаты анализа для регистрации подаются на

0 регистратор б. При совпадении всех разрядов параллельного кода, подаваемых с п-вы- ходов регистра 20, и параллельного кода второго задающего блока 25 с выхода блока 24 на R-вход второго триггера 19 подается

5 импульс, который перебрасывает второй триггер 19. Таким образом, второй триггер 19 оказывается в состоянии О, первый ключ 4 закрывается и прекращает пропуск на вход анализатора 5 спектра частот ана0 лизируемого сигнала. Таким образом, автоматически выделяется участок реализации анализируемого процесса, который жестко привязывается к реальному масштабу времени.

5Это позволяет произвести обработку

нестационарных случайных процессов, обеспечивая жесткую привязку результатов анализа к шкале реального масштаба времени. Оно позволяет также автоматизировать процесс обработки различных

физических процессов. При этом обеспечивается повышенная достоверность привязки результатов обработки к времени эксперимента.

Формула изобретения Устройство для спектрального анализа электрических сигналов, содержащее последовательно соединенные блок записи, блок воспроизведения, первый ключ, анализатор спектра частот, регистратор, о т л и чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет анализа нестационарных случайных процессов в реальном масштабе времени, в него введены последовательно соединенные генератор синхроимпульсов, делитель, первый счетчик, регистр и первый элемент И, последовательно соединенные второй ключ, первый элемент задержки, регистр сдвига, второй элемент И и одновибратор, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и третий элемент И, последовательно соединенные второй счет-

чик и первый триггер, а также второй элемент задержки, второй триггер, два задающих блока и два блока сравнения, подключенные первыми входами к выходам соответствующих задающих блоков, вторыми входами - к разрядным выходам регистра сдвига, а выходами через второй триггер - к второму выходу первого ключа, при этом управляющие входы регистра соединены 10 соответственно с выходами делителя и второго элемента задержки, вход которого соединен с входом делителя, а выход-с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к второму входу блока записи, 15 входы второго ключа подключены к второму выходу блока воспроизведения и к выходу одновибратора, второй управляющий вход регистра сдвига соединен с выходом первого триггера и вторым входом второго эле- 20 мента И, третий управляющий вход - с выходом второго элемента И и с входом второго счетчика, а второй вход первого триггера - с выходом второго ключа.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для анализа частотных спектров, регистрируемых на магнитоносителе. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет анализа нестационарных случайных процессов. Устройство содержит источник 1 сигнала, блок 2 записи, блок 3 воспроизведения, ключ 4, анализатор 5 спектра частот и регистратор 6. Расширение функциональных возможностей достигнуто за счет введения в устройство элемента И 7, второго ключа 8, элемента 9 задержки, генератора 10 синхроимпульсов, регистра 11, второго элемента 12 задержки, второго счетчика 13, делителя 14, первого счетчика 15, первого триггера 16, второго элемента И 17, генератора 18 тактовых импульсов, второго триггера 19, регистра 20 сдвига, одновибратора 21, первого задающего блока 22, первого блока 23 сравнения, второго блока 24 сравнения, второго задающего блока 25 и третьего элемента И 26. Ё