Анализатор частотных характеристик Советский патент 1981 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к информа |Ционно-измерительной и вычислитель ной технике, в частности, к уст-) ройсЛам для экспериментального/ определения частотных характеристи динамических объектов. Известен анализатор частотных характеристик, содержащий генератор испытательного гармонического сигнала, выход которого подключен к исследуемой системе, и вычислитель коэффициентов фурье первой гармоники сигнала реакции объекта на испытательный сигнал, вход которого подключен к выходу исследуе мой системы 11. Недостатком этого анализатора является недостаточно высокая точ ность измерения малых фазовых углов. Наиболее близким по технической сущности к. предлагаемому является анализатор, содержащий.последовательно соединенные цифровой генера тор, блок формирования опорных функций, первый множительный блок первый интегратор, блок управления блок выбора диапазона,, второй множ тельный блок, второй интегратор, причем второй выход блока формиро ния опорных функций подключен ко второму входу второго множительного блока, второй вход первого блока умножения соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход первого интегратора подключен ко второму входу второго интегратора и первому выходу блока управления, а второй выход цифрового генератора подключен к выходу анализa тора 2. Недостатком данного анализатора частотных характеристик является ограниченная разрешающая способность, связанная с тем, что в канале вычисления квадратурной составляющей при малых фазовых узлах исследуемого сигнала невозможно согласование полезного сигнала (квадратурной .составляющей) и измерительного окна анализатора с требуемой точностью. Цель изобретения - повышение разрешающей способности, т.е. точности анализатора частотньвс характеристик. Поставленная цель достигается тем, что в анализатор вводятся последовательно соединенные блок памяти, аттенюатор, суммирующий

блок, причем первый вход блока памяти подключен к выходу второго интегратора, второй вход подключен ко второму выходу блока управления, второй вход аттенюатора подключен ко второму ВЫХОДУ цифрового генератора, второй вход суммирующего блока подключен ко входу анализатора, а выход - ко второму входу блока выбора диапазона.

На чертеже показАна блок-схема анализатора частотных характеристик

Анализатор частотных характеристик содержит цифровой генератор 1, исследуемый объект 2, суммирующий блок 3, блок 4 выбора диапазона, множительные блоки 5 и б, блок 7 формирования опорных функций, интеграторы 8 и 9, аттенюатор 10,. блок 1 памяти; клавишный регистр 12, регистр 13 хранения кода частоты, логический блок 14, входящих в состав блока 15 управления.

Цифровой генератор 1 Формирует тестовой гармонический сигнал, кото рый с его выхода подается на исследуемую систему. Частота испытательного сигнала устанавливается ци овым кодом, который подается на управляющий вход цифрового генератора 1 из регистра 13 кода частоты, куда он записывается с помощью клавишног регистра 12. Цифровым генератором 1 может быть любой генератор, генерирующий цифровым способом аналоговый синусоидальный сигнал. Сигнал . ции объекта поступает на вход сумми рующего блока 3.

Процесс измерения.коэффициентов Фурье исследуемого сигнала можно разбить на два этапа. На первом этапе работа устройства аналогична работе известного устройства. При этог с помощью блока 4 выбора диапазона оптимальное согласование амплитуды R входного сигнала n(t) в (ь sincot + а coscot) R я in (cot + P) , где R и ф arctq a/b и измерительного окна анализатора и вычисление величин а и Ь. На вход блока 4 выбора диапазона поступает сигнал реакции системы на испытательный гармонический сигнал. U(t) npojходит при этом через суммирующий блок 3, на первый вход которого поступает сигнал равный нулю с выхода аттенюатора 10. Нулевой выходной сигнал аттенюатора 10 обеспечивается соответствующим кодом, записанным в начале измерения в блок 11 памяти. Аттенюатор 10 может представлять собой операционный усилитель с переменным коэффициентом передачи, который достигается за счет коммутации резисторов в цепи обратной связи. После окончания первого этапа вычисления коэЛфициентов Лурье величина квадратурной составляющей, хранящаяся в интеграторе 9,

поступает в логический блок 14. При малых фазовых углах исследуемого сигнала, т.е. при b а, величина а меньше нижней границы измерительного окна анализатора при этом уменьшается точность вычисления квадратурной составляющей а, а следовательно и величины угла qi . Если величина а лекит ниже нижней границы измерительного окна анализатора, то логический, блок 14 Лор мирует сигнал, по которому в блок 11 памяти записывается.код амплитуды в синфазной составляю1чей сигнала из интегратора 8. При этом на выходе аттенюатора 10 формируется сигнал (t) -b sinut, а на выходе суммир ующего усилителя U(t) (h -i h) sinwt + a cosQt, где (b (b ) - погрешность вычисления синфазной составляющей.

После этого начинается второй этап вычисления коэффициентов Лурье Происходит согласование амплитуды входного сигнала.

R -4lb-bP+a

и измерительного окна анализатора. Поскольку а b - b , то R Л а и в канале вычисления квадратурной составляющей происходит оптимальное согласование полезного сиг-наша и измерительного окна анализатора.. В интеграторе 9 после окончания процесса вычисления содержится величина квадратурной состав- ляющей, измеренная с максимальной точностью, а следовательно с максимальной точностью определяется и величина угла Ц) arctq-Я .

Использование новых элементов аттенюатора 10, блока 11 памяти, суммирующего блока 3 и организация двух этапов измерения в анализаторе частотных характеристик позволяет повысить разрешающую способность анализатора до lO . При этом Лазовы углы величиной 0,1 - 0,01° определяются с погрешностью не более i. 1% .

Формула изобретения

Анализатор частотных характеристик, состоящий из последовательно соединенных циЛрового генератора, блока сЬормирования опорных Лункций, ijepBoro множительного блока, первого интегратора, блока управления, блока выбора лиапазона, второго множительного блока и второго интегратора, причем второй выход формирования опорных Функций подключен ко второму входу второго множительного плока, второй вход первого блока умножения соединен с первым входом второго лока умножения, второй вход первого интегратор подключен ко втopo y входу второго интегратора и первому выходу блока

управления, а второй выход цис рового генератора подключен к выходу анализатора, отличающийс я тем, что, с целью пЬвьлмения точности, в него введены последовательно соединенные блок памяти, аттенюатор и суммирующий блок, причем первый вход блока памяти подключен к выходу второго интегратора второй вход - ко второму выходу блока управления, второй вход аттенюатора подключен ко второму выходу цифрового генератора, второй вход суммирующего блока подключен ко входу анализатора, а выход - ко второму входу блока выбора диапазона.

Источники информации, принятые- во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР W 411437, кл. П 05 В 23/02, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2487311/18-24,

л. G 05 В 23/ОР, 1977 (прототип).