Анализатор спектра случайных фибраций Советский патент 1980 года по МПК G01R23/16 

(54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА СЛУЧАЙНЫХ ВИБРАЦИЙ

Изобретение относится к вибрационным испытаниям и может быть использовано для исследования случайных вибраций со сложным частотным спектром. Известно устройство для спектральног анализа ста1щонарнь)Х случайных процессо содержащее широкополосный усилитель, N параллельных каналов, каждый из которых состоит из узкополссного фильтра, измерителя дисперсии, содержащего в свою очередь квадратор и интегратор, ко мутатор и индикатор i . Недостатком этого устройства является низкая точность измерения. Известно также устройство для спектрального анализа содержащее входной блок М измерительных каналов, каждый из которых состоит из полосового фипьтра и измерителя дисперсии , систему индикашга состоящую из первого коммутатора, N входов которого соединены с выходами измерительных каналов, а выход соединен со входом усилителя вертикального отклонения осцилпографического индикатора, второго коммутатора, синхронно переключаемого с первым коммутатором. Посредством второго коммутатора изменяется развертывающее напряжете, поступающее через усишгтель на горизонтально отклоняющие пластины индикато-ра 2 . Недостатком этого устройства также является малая точность измерения. Цель изобретения - повыщение точности измерения значений функшги спектральной плотности анализируемых случайных вибраций. Это достигается тем, что в анализаторе спектра случайных вибраций, содержащем последовательно соединенные широкополсснь1й усилитель и набор N каналов измерения, каждый из которых состоит из последовательно соединенных узкополосного фильтра и измерителя дисперсии, а также блок индикаг1ии, подключенный к выходам всех каналов нзмере1шя, в канал измерения введетш иепь коррекции, выполнокнпя в виде делителей напряженная и вычитающего блока.

3

|фичем пеинвортирукндий пход BI,Iтнтгп .цего йпока I го канагге соолнпоп с ; зюдом ипмеритедя лпс1:о:)си11 i .-.-о ,-

Ла. ОДРПГ РГЗ ИНВОрТИруюЩИХ ВХО.Юа Ч:м}

делителр, напр}женкя; коэффииие;гг ;:&по..., дачи которого учитыгщот гу-Няоио (м. i.,,.канала нп -i -и K jfinn, соедииоп о пь.., ходок/ (i + 2)«-ro кпя/ша, .чруг-ой нпвор тирующий г)ход чореп депитппь иппряжеии коэ(}4здциер1т лрродачи которого :,пы.(с:иг эт формы ЛЧх „го фильтра исиздз/цои с вьгходом ( { (. i)..,r-o капппи, п ijbijujn иычитакэщего бпокп соодригои с;; /-.хппшл делителя напряже«гч«, кояффндигм-; и 1 еднии которого ниляетсй оГфатиой ..;;

личиной коэффициа1;т;р .tnmciiU ro пли-м ш-is ( ( i )

На фиг, 1 лриводона блок-схп/ма к тапиоэтора сл1ай1ы ; лнбпп: на фиг. 2 - амггаитуд -:0.-1астогп;,1е х.г: рактеристикн (ЛЧХ) и1Иро;тог1Олг;г:т;от-) фильтраи узког О; ОС1П5|Х фильтров одо N ,

Лналипатор спектра Случлйш-У вяГ; ра1Шй соде-ржит широкопопсст-ть/н фяпь: усилитель 1, М кагшлоз каждый из которглх входит узкопопск;: фипьтр 2 j , измеритель дисизрС- 3,.bjj вычитающее устро гстзо . , j.;,i питоль папряжетшя 5 .J./M,,- коз(рф; передачи N . учятыБаощи:--; : С i 1-1)го капала ка . --и / еягтел пряжения ,j., с коэффкпмолтох дачи Н i . зазисяшим от Формь Л фильтра 2 п гголссе пхюпускапин д(, напряжения 7,. .у, с козффилкопгок; дачи Ij,.- ,. где nVi - коэф;ри:и.:э;г

-и блок индикашти, состоядий лп . мутатора 8, С11т5теля оертикальног:; отклокении 9, осциллографилепкот-о клд1;кг.. тора lOi усилителя гогизоита/лл ого о;-клонения 11, KOhfмутатора i 2. свяог:Т ио.-.

го с коьтмутатором 8,

Устройство работает следугошим образом.Рабочий шшдазон частот (ииНлиЬ)

разбит на М участков, причем --fi

участок соотБететвует полосе дролуслса№гя ( 1)-го узкополоского фрьпьтла,

Входной сигнал через ;ш-1роколол(:с-.

ный фильтр усилитель 1, обеспечивающий глубокое подавление частот ВНР рабочего диапазона, лостунает на вхо,:„ы узкопопосш-,1Х фильтров- 2 с лроизвог г.-иььми ЛЧХ, расставленных так, чтопр-, 57 С выхода вычитающего устройства поступает на вход делителя напряжения 7 с коэффищшнтом 1/ На выходе депитепя напряжения 7. сигнал соответствует значению Оиъм.МТак как АЧХ ( Ц -2)-го фильтра охв тывает уже три участка частотного диапазона и для определения Gy,, м-а не обходимо учесть .м и О.ц,,,л.м-1,в (М -2)-ом канале измерения стоит вычитающее устройство 4 .g. с двумя ин вертирующими входами. На неинвертирующий вход вычитающего устройства 4,0 поступает сигнал с выхода измерителя дисперсии .Сигнал с выхода ()-.г измерительного канала поступает на вход делителя напряжения 6,.. С выхода делителя напряжения 6(,з сигнал пропорциональный произведению С|,.,.,., ;-м MJ. - коэффициент передачи де- лителя напряжения .. вычисляется аналогично , поступает ка один из инвертирующих входов вычитающего устройства 4 (ч)д . Сигнал с выхода N -го измерительного канала поступает на вход делителя напряжения N-2. коэффициентом передачи м-о С выхода делителя напряжения 5 си нал пропорциональный произведению «- M-a/a N-i .H-iVa w.a I l- (а гдеА.а(.4-АЧХ (N -2)-.го фильтра j поступает на второй инвертирующий вход вычитающего устройства . выхода вычитающего устройства j.g сигнал, пропорциональный произведению С1иъ..ц.з, -гак так как %-a. %.......-«. где 1)ц5„ . -значение дисперсии, измеренное ( Ц -2)-ым измерителем дисперсии 3 поступает на вход делителя напряжения 7.0. с коэффициентом передачи 1(у,ц-а. На выходе делителя напряжения 7 -а сигнал соответствует зиачениюС,, . Все остальные каналы измерения рабо тают аналогично ( К -2)-му каналу. 76 Сигналы с измерительных каналов поступают на блок индикации. На экране индикатора 10 блока иншгкации получаем спектр анализируемых случайных вибраций в виде ступенчатой функции. Формула изобретения Анализатор спектра случайных вибраций, содержащий последовательно сое-. диненные широкополосный усилитель и набор N каналов измерения, каждый из которых состоит из последовательно соединенных узкополосного фильтра и из(меритеяя дисперсии, а также блок индикации, подключенный к выходам всех каналов измерения, отличают и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения значений функции спектральной плотности анализируемых случайных вибраций, в каждый канал измерения введена цепь коррекции, выполненная s виде делителей напряжения и вычитающего блока, причем неинвертирующий вход вычитающего блока { -го канала соединен с выходом измерителя дисперсии -го канала, один из инвертирующих входов через делитеп1 напряжения, коэффициент передачи которого учитывает влияние ( i + l)-ro канала на i -ый канал, соед 1нен с выходом ( i +2)-го канала, другой и{шертирутощий вход через делитель напряжения, коэффициент передачи которого зависит от амплитудно-частотной характеристики -го фильтра, соединен с выходом {i+l)-ro канала, а выход вычитающего блока соединен со входом делителя напряжения, коэффициент передачи которого является обратной величиной коэффициента учитывающего влияние ( -1)-го канала на -и канал при этом выход делителя напряжения соединен с вь ходокг -( -го канала измерения. Источники информации, принятые во внрмание при экспертизе 1,Авторгчое свидетельство СССР № 449312, G О1 R 23/16, 1974. 2.Мирский Г. Я. Аппаратурное опеделение характеристик случайных процессов. М., Энергия, 1972, с. 244.