УСТРОЙСТВО для РЕГИСТРАЦИИ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИССЛЕДУЕМОГО ВРЕМЕННОГО СИГНАЛА Советский патент 1967 года по МПК G01D21/00 G05B23/02 

Известны устройства для исследования спектральных характеристик временного сигнала. В них исследование спектральных характеристик осуществляют с помощью перестраиваемого генератора и спектроанализаторов.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что оно являетея универсальным и позволяет исследовать спектральные характеристики сигнала и осуществить преобразование частотного спектра периодического сигнала.

В нем дополнительно установлены входноГ и выходной коммутаторы, аттенюаторы и схемы вычитания. Входная клемма и выход функционального генератора через соответствующие аттенюаторы подключены ко входному коммутатору и к схеме вычитания, а выход входного коммутатора через аттенюатор и выход схемы вычитания подключены к выходному коммутатору, соединенному с индикатором нуля, причем входная клемма связана с генератором пилообразного напряжения.

Для повышения точности преобразования частотного снектра периодического сигнала и расширения диапазона рабочих частот, в нем в плечи функционального генератора через ключи вк.чючены дополнительные конденсаторы.

Прннцнпнальная схема устройства изображена на чертеже.

Оно содержит генератор / пилообразного напряжения (ГПН); нороговые устройства (ПУ) 2; аттенюаторы 3-5; коммутаторы 6-7; схему вычитания 8; индикатор нуля 9; переключатель 10; ljj,(t) - выходное напряжение исследуемой системы авторегулирования; напряжение и„ на выходе ГПН; выходы 7 -« ПУ; сопротнвлення R; конденсаторы С; ключи К; напряжение 6 питания; выходиое напряжение L,,(t) мостового универсального функционального генератора (МУФГ); конденсаторы Cg, соответствующие быстрому режиму работы; конденсаторы С„, соответствуюшне медленному режиму работы.

В нсходнол: (статическом) состояннн U.,(t)0; соответственно U,;(t)0, U,-,(t)0, , на выходах пороговых устройств импульсов нет, все ключи в нижнем (по схеме) положеннн. Конденсаторы заряжены до напряженнй, определяемых сопротивлениями .; Ug (t)0, соответственно Оо, (t) Q, и о, (t)0. Таким образом, U,, (t)U, (, на нндикатор нуля нанряженне не поступает.

циллограф - индикатор нуля 9. На последний через аттенюатор 5 поступает также напряжение UQ (t), генерируемое мостовым универсальным функциональным генератором (МУФГ). Его схема содержит RC-ячейки памяти и работает следующим образом. Выходное напряжение и„ генератора 1 пилообразного напряжения, синхронизированного напряжением Uj. (t), поступает па вход п пороговых устройств 2, являющихся амплитудными дискриминаторами (например, триггера Шмитта). Выходные импульсы переключают двухпозиционные, например полупроводниковые, ключп KL-Кп ячеек памяти 1 - п, вырабатывая п отрезков экспонент (t.i) - U(j(ti). Например, с приходом от 2 i-пмпульса ключ /Ct 1нереходит в пижнее, а ключ Ki - в верхнее (по схеме) положение, в результате выключается i - /и включается i-ячейка, т. е. в выходной диагонали моста, плечи которого образованы сопротивлениями К, , Rz-i , прекращается действие U(ti-i) и начинает действовать U(tf). Параметры U(t-) регулируются: напряжение U перезаряда емкости С; регулируется сопротивлениями Ri-i, Ri-i, Rp-i ; постоянная времени t; - сонротивлением Ц границы участков аппроксимации ti - напряжением срабатывания ПУ, период следования - периодом следования и„. Далее рассматривается взаимодействие МУФГ со схемой сравнения, обеспечивающее решение поставленной задачи. Регулируя МУФГ и тем самым VQ (ti), оператор добивается равенства Uo,(t) - Ux, (t), о чем свидетельствует слияние этих кривых на индикаторе 9. Для большей точности получения равенства на индикаторе 9 через Kz поступает от схемы вычитания 8 разность vi (t) - и 01 (t). Частота коммутатора К больше, чем

К2, поэтому на индикаторе 9 можно одновремепно видеть Ux, (t), Uo, (t) и Сл-, (t) - f/o, (t), причем по мере приближения к равенству можно использовать максимальпую чувствительность индикатора без перегрузки его усилителя, для чего используется аттенюатор 4х. Поскольку Uo, (t) и U, (t) отличаются от Ug(t) п Ux(t) только масштабами, то полученное равенство приводит также к равенству Uo(t)U.f (t). Параметры t/;, tj, tl членов экспоненциального ряда отсчитываются по шкалам соответствующих органов управления.

Включение переключателя W п подсоединение конденсаторов С позволяют осуществлять преобразование частотного спектра периодического сигнала. При этом осуществляется преобразование масштаба времени 5 Uo(t) U(t) в К раз, где К - коэффициент преобразования, т. е. получение вместо и,(1:) напряжения Ujf(Kt). Для этого вместо конденсаторов С/-б к плечам места подключают конденсаторы (о и одновремешю

0 в К раз измеияют период следования /„.

Преобразованное нанряжепие Ug(Kt) LJx(Kt), с аттепюатора 5 (переключатель 10 в положении 2). Погрешность запоминания и воспроизведения определяется в основном пе5 стабильностью параметров RC-ячеек и изменением формы напряжения при изменении периода его следования. Расчеты показывают, что при коэффициенте преобразования /(;10 п использовании стабильных деталей суммарная среднеквадратная погрешность преобразования составляет пе более 1,5%, Предлагаемое устройство может быть использовано при анализе спектра ипфранизкочастотного сигнала па обычном анализаторе спектра, работаю5 тем в диапазоне частот от десятков герц и выше.

Пред м е т изобретения

1. Устройство для регистрации спектральных характерпстик исследуемого временного сигнала, содержащее мостовой универсальный функциональный генератор с генератором пилообразпого папряжения и индикатор нуля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия регистрации спектр альпых характеристик исследуемого сигнала, в нем дополнительно установлены входной и выходной коммутаторы, аттенюаторы и схема вычитания, и входная клемма и выход функциопальпого генератора через соответствующие аттепюаторы подключены ко входному коммутатору п к схеме вычитания, а выход входного коммутатора через аттенюатор и выход схемы вычитания подключены к выходному коммутатору, соединенному с индикатором нуля, причем входная клемма связана с генератором пилообразпого напряжения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью новышепия точности преобразования частотного спектра периодического сигнала и расширения диапазона рабочих частот, в нем в плечи функционального генератора через ключи включены дополнительные конденсаторы.

J j(

,|.

M

J

ifn

fA-/I

I

C HC±HZI -г-СПЫНЗНИЪ

cn-M

RT-n

-IS,

-HI