Устройство для безрезонаторногоАНАлизА СпЕКТРА элЕКТРичЕСКиХСигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

1

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для анализа сигналов заданной форки и фазы, изучения и контроля характеристик периодических сигНсШОВ .

Известны устройства, содержащие генератор, делитель, формирователь и регистратор ll.

Недостатком этих устройств является то, что точностьанализа их недостаточна.

Известны также устройства, в которых в качестве генератора синусоидальных напряжений используется электромеханический функциональный преоб - разователь, состоящий из магнитопровода, статора, обмотки возбуждения и двигателя Г2.

Недостатком данных устройств яэляется невозможность исследования спектра гармоник сигнала.

Цель изобретения - повышение точности анализ а.

Эта цель достигается за счет того, что в устройстве для безрезонаторноГЧэ анёлиза спектра электрических сигналов, содержащем генератор синусоидальных напряжений, один выход которого через делитель, а другой - через форМирователь подключены ко входам нульиндикатора, причем генератор синусоидальных напряжений выполнен а виде электромеханического функционального преобразователя, состоящего из магнитопровода, статора с плоскими выходными обмотками, обмотки возбуждения и электродвигателя, магнитопровоц выполнен подвижным и связан с

0 электродвигателем, статор выполнен цилиш Шичёским, на торце которого расположена обмотка возбуждения, а выходные обмотки статора охвачены полюсами подвижного магнитопровода,

5 при этом плоские выходные обмотки статора установлены с возможностью перемещения друг относительно друга и выполнены в форме периодических кривых, период которых Тп пропор0 ционапен т/п, где ,2,3,.., Т-пе- риод первой синусоидальной обмотки. На фиг. 1 представлена конструкция генератора синусоидальных напряжений; на фиг. 2 - структурная схема устройства.

Генератор состоит из цилиндрического статора 1/ на внешней поверхности которого размецены плоские выходные обмотки 2. Боковая поверхность цилиндрического статора, вместе с

выходными обмотками охватывается полюсами подвижного магнитопровода 3 .(магнитопровод выполнен П-образным из ферромагнитного материала). На цилиндрическом статоре у незамкнутого торца расположена сосредоточенная обмотка 4 возбуждения постоянного тока. Подвижный магнитопровод 3 приводится во вращательное движение через редуктор электродвигателем (не показаны). Обмотка 4 возбуждения, выполлена в

виде цилиндрической катушки, расположенной окало торцовой части статора и подключена к источнику постоянного тока. Обмотки 2 намотаны на концентрических гильзах в виде синусоид и расположены снаружи и внутри цилиндрического статора. Периоды первой синусоидальной обмотки удовлетворяют формулеr J/r,,

где Т - период первой обмотки,

Тп - период п-ой синусоидальной

обмотки, п - 1, 2, 3, ... .

Все обмотки 2 могут смещаться и занимать произвольное положение как относительно статора 1, так и относително друг друга. Выводы генератора 5 ::;инусоидальных напряжений подключены к делителю 6 напряжения и к формирователю 7 (фиг. 2). Выход делителя напряжения подключен к нуль-индикатору 8, который соединен с генератором 5 синусоидальныхнапряжений через формирователь 7.

Устройство работает следующим образом.

При подключении постоянного напряжения к обмотке 4 возбуждения в зазоре П-образного магнитопровода 3 возникает равномерное магнитное поле, пронизывающее все обмотки 2. Магнитопровод 3 равномерно вращается электродвигателем, в результате чего в обмотках 2 наводятся ЭДС синусоидальной формы, перио,цы которых связаны с периодом ЭДС одной из обмоток по вышеуказанной формуле. Амплитуда каждой ЭДС зависит от геометрических размеров обмотки 2 и скорости вращения электродвигателя. Для рассматриваемой конструкции амплитуды всех обмоток одинаковы. Смещение любой из обмоток относительно других обмоток вызывает изменение начальной фазы соответствующей ЭДС.

Генератор 5 гармоник позволяет получить гармоники любого порядка, постоянной амплитуды и любой начальной фазы, величина которой точно известна. Каждая гармоника исследуемого сигнала уравновешивается изменением амплитуды соответствующей гармоники с помощью делителя б напряжения и изменением фазы за счет геометрического смещения этой обмотки. О моменте равновесия судят по показаниям нульиндикатора 8 (измерительного фазочувствительного нуль-органа). Уравновешивание производят для каходой гармоники. Опорные напряжения на нульиндикатор подаются с выхода формирователя 7. По окончании процесса уравновешивания амплитуду и фазу каждой гармоники определяют по положению соответствующего движка делителя 6 напряжений и геометрическому положению соответствующей обмотки.

Таким образом, предлагаемое устроство для безрезонаторного анализа спектра электрических колебаний позволяет получить гармоники любого порядка, различной амплитуды и начальной фазы, величины которых точно известЕ ы, чем существенно расширяются возможности контроля и анализа спектров электрических сигналов и что достигается простой и надежной конструкцией,

Формула изобретения

Устройство для безрезонаторного анализа спектра электрических сигналов, содержащее генератор синусоидалных напряжений, один выход которого через делитель, а другой - через формирователь подключены ко входам нульиндикатора, причем генератор синусоидальных напряжений выполнен в виде электромеханического функционального преобразователя, состоящего из магнитопровода, статора с плоскими выходными обмотками, обмотки возбуждения и электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью пповышения точности анализа, магнитопровод .выполнен подвижным и связан с электродвигателем, статор выполнен цилиндрическим, на торце которого раположена обмотка возбуждения, а выхоные обмотки статора охвачены полю- сами подвижного магнитопровода, при этом плоские выходные обмотки статора установлены с возможностью перемещения друг относительно друга и выполнены в форме периодических кривых, период которых Тгг пропорционален Т/п, где п 1, 2, 3, . . . , Т период первой синусоидальной обмотКИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Измерения в электронике. Справочник, т. 2, ред. Б.А. Доброхотов, М., 1965, с. 19.

2.Конюхов Н.Е. Электромеханические функциональные преобразователи. М., 1977, с. 20-21, 212.

-f

-fiP

-