Аналого-цифровой анализатор спектра Советский патент 1980 года по МПК G01R23/16 

1

Изрбретение относится к информационно-измерительной технике и может в частности, найти применение в вибрационной диагностике.

Известны анализаторы, содержащие генератор базисных функций, перемножители, сумматор и интеграторы

Однако точность их анализа недостаточна .

Известны также анализаторы, содер- ;хащие логическую комбинационную схему, формирующую опорные функции, умножитель опорных функций на выборки анализируемого сигнала, интеграторы

Г23.

Их недостатком является ограниченный диапазон измеряе11ых частот.

Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение диапазона измеряемых частот.20

Указанная цель достигается тем, что аналого-цифровой анализатор спектра, содержащий последовательно включенные источник сигнала, формирователь , первый умножитель, счетчик, ло-25 гический комбинационньай блок, широтно-импульсный преобразователь и управляемый ключ, выход которого подключен к последовательно соединенным интегратору, усилителю, двигателю и 30

преобразователю перемещений, дополнительно снабжен цифровым множительным устройством, вторым широтно-импульсным преобразователем, вычитающим блоком и вторым умножителем, вход которого подключен к выходу первого умножителя, а выход соединен с объединенными вторыми входами обоих широтноимпульсных преобразователей, при этом одни входы цифрового множительного устройства подключены к выходам логического комбинационного блока, вторые входы соединены с выходами преобразователя перемещений, а выходы подключены через второй широтно-импульсный преобразователь к одному из входов вычитающего блока включенного выходом источника сигнала и вторым входом управляемого ключа.

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Анализатор содержит источник 1 исследуемого сигнала, соединенный с последовательно включенными вычитающим блоком 2, управляемым ключом 3 интегратором 4, усилителем 5, двигателем 6, преобразователем 7 перемещения в код и цифровым множительным устройством 3. Вторые входы множитель ного ycTpoflcTBa 8 соединены с выходами логического комбинационного блока 9 и со входами первого широтно-импульсного преобразователя 10, выходом подключенного ко второму входу управляемого ключа 3. Выходы цифрового множительного устройства 8 соединены со входами второго широтно-импульсного преобразователя 11, выходом соединенного со вторым входом вычитающего блока 2. Источник 1 анализируемого сигнала через последовательно соединенные формирователь 12 и первый умножитель 13 частоты соединен со входом счетчика ,14, выходы которого соединены со входами логического комбинационного блока 9. Объединенные вторые входы широтно-импульсных преобразователей 10 и 11 через второй умножитель частоты 15 соединены с вы ходом первого умножителя 13 частоты. В основу работы анализатора полож принцип нулевой компенсации сигнала рассогласования амплитуд компенсируемой гармоники и опорного гармоничес кого колебания. Счетчик 14, приводимый в действие тактовыми импульсами первого умножителя 13 частоты основной гармоники исследуемого сигнала, формирует на выходе адресные .коды оп роса логического комбинационного бло ка 9, который выдает на выход коды отсчетов синусоиды в последовательны моменты времены sinKwt;, (К - номер измеряемой гармоники). Для сведения частот опорного колебания, формируемого на выходе логического комбинаци онного блока 9, и измеряемой К-ой гармоники коэффициент умножения частоты первого умножителя 13 выбираетс равным KZ, где т- число разрядов счётчика 14.Сформированные таким образом коды преобразуются широтно-импульснь1м преобразователем 10 в после довательность импульсов, длительност которых изменяется по синусоидгшьному закону. Коды отсчетов синусоиды при помощи цифрового множительного устройства 8 перемножаются с компенсирующим кодом преобразователя 7 перемещения в код. Коды на выходе цифрового перемножительного устройства 8 преобразуются при помощи второго широтно-импульсного преобразователя 11 в эквивалентный широтно-импульсный сигнал, поступающий на вход вычитающего блока 2, на другой вход которого поступает анализируемый сиг нал. Полученная разность перемножает ся с выходным сигналом первого широт но-импульсного преобразователя 10 с помощью управляемого ключа 3. Возмож ность использования управляемого клю ча в качестве умножителя указанных сигналов обусловлена двоичным характером широтно-модулированного сигнал широтно-импульсного преобразователя 10. Полученное таким образом произве дение после интегрирования интеграто ром 4, усиления усилителем 5 управля ет двигателем б, который кинематически связан с компенсирующим преобразователем 7 перемещения в код. Двига ель б и компенсирующий преобразова-, тель 7 отрабатывают сигналы рассогласования, снимаемые с выхода интегратора, до нулевого значения. В момент компенсации сигнал на выходе интегратора равен нулю, с выхода компенсирующего преобразователя 7 снимается код, пропорциональный амплитуде измеряемой гармоники. Для синхронизации функционирования широтно-импульсных преобразователей 10 и 11 и логического комбинационного блока 9 служит второй умножитель 15 частоты с коэффициентом умножения 2 (где р - число разрядов выходного кода логического комбинационного блока 9). Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает измерение спектра в более широком частотном диапазоне (до 5 кГц вместо 100 Гц у прототипа). Кроме того, использование замкнутой структуры позволяет повысить точность измерения по сравнению с устройствами непосредственной оценки и дает возможность регистрации спектра. Формула изобретения Аналого-цифровой анализатор спектра, содержащий последовательно вклю-ченнае источник сигнала, формирователь , первый умножитель, счетчик, логический комбинационный блок, широтноимпульсный преобразователь и управляемый ключ, выход которого подключен к последовательно соединенным интегратору, усилителю, двигателю и преобразователю перемещений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона измеряемых частот, он дополнительно снабжен цифровым мнох ительным устройством, вторым широтно-импульсным преобразователем, вычитающим блоком и вторым умножителем, вход которого подключен к выходу первого умножителя, а выход соединен с объединенными вторыми входами обоих широтно-импульсных преобразователей, при этом одни входы цифрового множи.тельного устройства подключены к выходам логического комбинационного блока, вторые входы соединены с выходами преобразователя перемещений, а выходы подключены через второй широтно-импульсный преобразователь к одному из входов вычитающего блока, .включенного между выходом источника сигнгша и вторым входом управляемого ключа. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 480993, кл. G 01 R 23/16, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР №.555350, кл. И 01 R 23/00, 1977.