Анализатор частотных характеристик Советский патент 1980 года по МПК G01R23/16 

(54) АНАЛИЗАТОР ЧАСТОТНЩ ХАРАКТЕРИСТИК

1

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может бытьиспользова но при эксперименталь ном определении частотных характеристик динамических объектов.5

.Известны анализаторы частотных характеристик, содержащие генератор тестового гармонического сигнала,выход которого подключен к исследуемой системе, и вычислитель коэффициентов О Фурье первой гармоники сигнала реакции объекта на испытательный сигнал, вход которого подключен к выходу исследуемой системы 1. В состав вычислителя коэффициентов Фурье входят 15 согласующее устройство, вход которого является входом вычислителя коэффициентов Фурье, два множительных устройства, первые входы Которых подключены к выходу согласующего устрой-20 ства, формирователь опорных функций, выходы которого подключены к вторым входам множительных.устройств, два интегратора, входы которых подключены к выходам множительных устройств,25 блок управления, связанный с генератором тестового гармонического сигнсша, формирователем опорных функций, интеграторами. С помощью интеграторов осуществляется интегрирование ре- 30

зультата произведения сигнала реакции системы на тестовый гармонический сигнал и опорных функций и cosUJt, в результате чего определяется синфазная и квадратурная составляющие сигнала реакции систек«.

Блок управления формирует сигналы управления параметрами выходного сигнала генератора испытательных сигналов, сигналы управления-формирователём опорных функций, причем эти сигналы синхронизуются с тестовым гармоническим сиг налом генератора, а так же осуществляет синхронизацию работы отдельных узлов анализатора частотных характеристик в процессе вычисления коэффициентов Фурье,

Однако отсутствие возможности измерения сигнала реакции исследуемой системы на любое возмущающее гармоническое воздействие, источник которого не связан с генератором тестового гармонического сигнала, входящим в состав анализатора частотных характеристик, сужает область применения анализатора.

Известен анализатор частотных характеристик, содержащий цифровой генератор тестового гармонического сигнала, выход которого подключен к исследуемой системе, и вычислитель коэффициентов Фурье, вход которого подключен к выходу иссле-цуемой системы 2. Б состав вычислителя коэффициентов Фурье входят два множительных устройстваf первые входы которых являются входом вычислителя коэффициентов Фурье, формирователь опорных функций, выходы которого соединены с вторыми входами множительных устройств, а вход с тактовым выходом цифрового генератора, два интегратора, коды которых подключены к выходам множительных устройств, блок управления, соединенный с цифровым генератором тестового гармонического ,сигНсша, формирователем опорных функций, интеграторами, тактовый выход цифрового генератора соединен с входом формирователя опорных функций.

Погрешностью этого анализатора частотных характеристик является исследование частотных характеристик системы только в режиме, при котором система возбуждается сигналом, формиpyeivttJM цифровым генератором тестового гармонического сигнала.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

В предлагаемый анализатор частотных характеристик, содержащий цифровой генератор тестового гармонического сигнала, два множительных блока, первые входы которых соединены с входами устройства, формирователь опорных функций, тактовый вход которого соединен с тактовым выходом цифрового генератора тестового гармонического сигнала, а выходы с вторым вхо дами множительных блоков, два интегратора, первые входы которых соедине ны с выходами множительных блоков, блок управления, выходы которого соединены с входом установки частоты цифрового генератора и вторыми входаГ4И интеграторов, а вход с тактовым выходом цифрового генератора, введены компаратор, вход которого соединен с входом устройства, блок вычисления частоты г вход которого подключен к выходу компаратора, а выход к входу установки частоты блока управления, фop иpoвaтeль синхроимпульсов, вход которого подключен к выходу компаратора, а выход - к установочному входу Формирователя опорных функций.

На чертеже представлена схема устройства,

анализатор частотных характеристи содержит цифровой генератор I тестового гармонического сигнала, два множительных блока 2 и 3, два интеграто ра 4 и 5, блок управления 6, включающий в себя клавишный регистр 7, регистр кода частоты 8 испытательного сигнала, логический блок 9 и счетчик . 10, компаратор И, блок вычисления частоты 12, формирователь синхроимпульсов 13, фор мировате.ль опорных функций 14, состоящий из счетчиков 15 и 16, постоянных запоминагадих блоков 17 и 18,

Устройство работает следукяцнм образом.

„ Существуют два режима работы анали- затора частотных характеристик, В первом режиме цифровой генератор гармонического тестового сигнала 1 является источником испытательного сигнала, подаваемого на исследуемую систему, причем выход 18 цифрового генератора подключается к входу исследуемой системы, а сигнал реакии системы подается на вход 20 анализатора частотных характеристик,

5 В данном режиме частота испытательного сигнала вводится в регистр кода частоты 8 с пог-ющью клавишного регистра 7. Эта частота вводится оператором и ее величина определяется конQ кретньвли требованиями эксперимента. Выход 21 регистра кода частоты 8 подключен к входу управления частотой 22 цифрового генератора 1. В данном на выходах 23 и 24 интеграторов 4 и 5 формируются в

цифровой форме величины синфазной и квадратурной составляю-лей реакции исследуемого объекта на тестовый гармонический сигнал относительно тестового гармонического сигнала, формируемого цифpoвы 1 генератором 1. В качестве множительных блоков 2 и 3 можно использовать множительные цифро-аналоговые преобразователи.

в качестве интеграторов 4 и 5 можно использовать интгерирующий аналогоцифровой1 преобразователь.

Во втором режиме работы анализатора частотных характеристик Q анализируется реакция системы на воздействие, источник которого не cвязaF с цифровым генератором 1. При этом цифровой генератор 1 служит только как источник тактового сигнала, необходимого для формирования опорных функций, частота и фаза которых должна соответствовать частоте и фазе сигнала привязки, поступающего на вход п 25 компаратора 11 из исследуемой системы. Компаратор 11 формирует, прямоугольные импульсы, частота и фаза которых соответствует частоте и фазе сигнала привязки. Блок вычисления частоты 12 формирует код частоты сигнала привязки, который поступает в регистр частоты 8 испытательного сигнала блока управления 6. Из блока управления б код частоты подается на вход 22 управления 40 частотой цифрового генератора 1. В

данном режиме работы анализатора частотньлх характеристик у цифрового генератора используется только выход тактовой частоты 26, тактовый сигнал 65 с которого подается на формирователь

опорных функция 14 и счетчик 10 бло|ка управления 6.

Формирователь опорных функций 14 включает в себя запомина а ие блоки 17 и 18, хранящие коды опорных функций sinu) t и cost)t, счетчики 15 и 16, на выходе которых формируются коды адреса опроса запоминающих блоков 17 и 18 при поступлении на их входы 27 и 28 тактовой частоты из цифрового генератора 1. Частота опорных функций, поступающих на входы 27 и 28 множительных блоков 2 и 3, равна частоте сигнала ппивязки поступающего из исследуемой системи. Фазовая привязка опорных функп.ий осуществляется с пoмolJ ью l синхпонизирующих импульсов, которые с выхода формирователя синхроимпульсов 13, представляю1чего собой, напримеп, дифферецирующую КС-цепочку, поступают на входы 29 и 30, установки начальной фазы сщресных сигнашов счетчиков 15 и 16. В момент прихода стробируюиих импульсов Из формирователя синхроимпульсов 13, соответствующих нулю фазы сигнала привязки, синусоидальная опооная функция устанавливается равной нулю, а косинусоидальная равной единице. После перемножения сигнала, поступакщего на вход 20 анализатора из исследуемой системы и опорных функций, к интегрированию результата этого произведения, на выходах 23 и 24 интеграторов 4 и 5 формируются параметры исследуемого сигнала, т.е. его синфазная и квадратурная составлякише, относительно сигнала привязки подаваемого из исследуемой системы на вход 25 компаратора 11.

Синхронизация работы узлов анализатора частотных характеристик в процессе вычисления осуществляется с помощью логического блока 9, блока управления 6, Время измерения,равное одному периоду измеряемого сигнала, определяется с помошью счетчика 10, на вход которого подается тактовая частота из цифрового генератора 1,

Логический блок представляет собой дешифратор, построенный с использованием стандартных элементов И-НЕ, преобразующий содержимое счетчика 10 в управлянюше сигналы, обнуляющие со|держимое интеграторов 4 и 5 в момент начала измерения и останавливающие процесс интегрирования по истечении периода испытательного сигнала.

Использование новых элементов-компаратора 11, устройства вычисления частоты 12, формирователя синхроимпульсов- 13 позволяет проводить исследование сигналов и измерение частотных систем при возбуждении внеюним

источником, не связанным с анализатором частотных характеристик, проводить исследования автоколебательных режимов работы объектов, что значительно расширяет область применения анэ.лкзатооов .

15

Формула изобретения

Анализатор частотньк характеристик, содержащий цифровой генератор текстового гармонического сигнала, ва множительных блока, первые входы которых соединены со входами устройства, формирователь опорных функций, актовый вход которого соединен с тактовым выходом цифрового генератора тестового гармонического сигнала, а выходы с вторыми входами множительных блоков, два интегратора, первые входы которых соединены с выходами

множительных блоков, блок управления, выходы которого соединены с входом установки частоты цифрового генератора и вторыми входами интеграторов, а вход - с тактовым выходом цифпового

генератора, отличающийся рем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены компаратор,вход которого соединен с входом устройства, блок вычисления,частоты, вход которого подключен . к выходу компаратора, выход - к входу установки частоты блокауправления, формирователь синхроимпульсов, вход которого подключен к выходу компаратора, а выход - к установочному

входу формирователя опорных функций.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР 199535, кл. G 05 В 23/02, 1967.