Многофункциональный цифровой анали-зАТОР Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

(54) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР ходом первого сумматора и вторым входом третьего сумматора, выходом блока извлечения (Корня квадратного и вторым входом четвертого сумматора, выходом. третьего сумматора и вторым входом блока извлечения корня квадратного, при этом входы блока элементов ИЛИ через введенные блоки переноса подключены также к выходу АЦП к выходу блока извлечения корня квадратного, к выходу делителя, к выходу первого сумматора и к выходу третьего сумматора, а блок управления связан с управляющими входами всех блоков переноса. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Многофункциональный и шв})ровой анализатор сигналов содержит формирователь I, умножитель 2 частоты, ключ 3, АЦП 4 два задатчика 5 и 6 ортогональных функций, умножители 7 и 8, первый и второй сумматоры 9 и Ю, выходы которых через соответствующие блоки II и 12 переноса подключены к первому и второму входам квадратора 13, третий и четвертый сумматоры 14 и 15, выходы которых гёрез блоки 16 и 17 переноса подключены ко входам делителя 18, блок 19 извл чения корня квадратного, блок 20 элемен тов ИЛИ,семнадцать блоков 21-37 переноса и блок 38 управления, вход которого подключен к выходу формирователя I . В режиме измерения коэффициента гармоник устройство работает следующим образом. В исходном положении все элементы памяти сумматоров находятся в нулевом состоянии, ключ 3 закрыт. Исследуемый сигнал Uy поступает на формирователь I и преобразователь 4. При переходе Uy через нулевое значение блок 38 управления открывает ключ 3,. при этом выход ные импульсы формирователя I подаются на умножитель 2 частоты следования импульсов и блок 38 управления. Блок управления открывает ключ 3 на время offного периода исследуемого сигнала. За эт время через ключ 3 с выхода {умножителя 2 частоты на входы преобразователя 4 и задатчиков 5 и 6 ор1огональных функций проходит п импульсов (где п коэффициент умножения умножителя 2 ), которые запускают преобразователь 4 в моменты вретле1ш -t , Коды мгновенны значений напряжения Uj- исследуемого сиг нала с выхода преобразователя 4 по сиг налу с блока управления поступают через блок 29 на квадратор 13. Возведеннью в квадрат коду по сигналу с блока 38 суммируются в сумматоре 14, одновременно импульсы с выхода ключа 3 подаются в задачгчики 5 и 6, Значения ортогональных функций в цифровой форме поступают на входы умножителей 7 и 8, на вторые входы которых по сигналу с блока 38 через блоки 22 и 24 поступают коды мгновенных значений напряжения U , С выходов умножителей 7 и 8 коды произведения с учетом знаков суммируются в сумматорах 9 и Ю. За период исследуемого сигнала в сумматоре 14 фиксируется код, пропорциональный квадрату действующего} значения исследуемого сигнала. К этому же времени и в сумматорах 9 и 10 фиксируются действительная и мнимая составляющие коэффициента Фурье первой гармоники . По окончанию периода блок 38 управления своими сигналами через блоки 11 и 12 переноса осуществляют поочередно пересылку кодов о и Ц в квадратор 13. Квадраты указанных кодов по сигналам с блока 38 поступают одновременно в сумматоры 14 и 15, причем в сумматоре 14 производится последовательное вычитание велил2ЧИН СИ И Ъ из кода, соответствующего квадрату действующего значения исследуемого сигнала, который был накоплен ранее, в сумматоре 15 - сложение величин а к to. Таким образом, в сусматоре 15 формируется значение U zioi +b , а в сумматоре 14 - величина .uJ-v...... Блок 38 управления своим сигналом через блоки 16 и 17 осуществляет передачу полученных коДов в делитель 1.8, где определяется величина, равная Частному от деления -Н из которой вслед за этим по сигналу с блока 38 извлекается квадратный корень в блоке 19 извлечения корня, на выходе которого сформирована величина Полученное значение величины tf по сигналу с блока 38 управления через блок 2О элементов. ИЛИ подается на выход устройства в целом. В режиме Измерения коэффициента формы, в исходном положении, все элементы памяти сумматоров находятся в нулевом состоянии, ключ 3 закрыт. Исследуемый сигнал (/X поступает на формирователь I и преобразоваиель 4. При переходе -у через нулевое значение блок 38 управления открывает ключ 3, при этом выходные импульсы с формировате ля I и умножителя 2 поступают в блок 38 управления, который вьфабатывает последовательность управляющих сигналов По одному из сигналов цифровые коды с выхода преобразователя 4 через блок2 переноса поступают на сумматор 9, где и суммируются без учета знака. Одновре менно мгновенные значения 0 с выхода преобразователя 4 через блок 29 поступают на квадратор 13, а затем на вход cy Iмaтopa 14, где накапливаетс сумма квадратов мгновенных значений. Таким образом,: по окончанию первого периода входного сигнала на сумматоре 9 накапливается код, пропорциональный среднему по модулю входного сигнала |и.1.р. К этому времени в сумматоре 14 фиксируете код, пропорциональный квадрату действующего значения исследуемого сиг нала. По окончанию периода блок 38 управления вырабатывает сигнал, по которо му содержимое сумм&тора 14 поступает на блок 19 извлечения корня (через блок 34). Далее осуществляете установк исходного состояния в сумматорах 14 и 15, в которые через блоки 26 и 32 заносятся коды с выхода сумматора 9 и блока t9, передающиеся через..блоки 16 и 17 на входы делителя 18. На выходе делителя 18 формируется код, пропорциональный величине формы, т.е.. л а g, Ф - lU.eP В режиме гармонического анализа устройство работает сёследующим образом. Исходное состояние и начальный этап работы аналогичны рассмотренным выщ По сигналу вторые входы умножителей 7 и 8 через блоки 24 и 22 поступают коды мгновенных значений УХ с выхода преобразователя 4. На первые входы умножителей 7 и 8 поступают коды мгновенных значений ортогональных функ ций. По сигналу Y 2 результаты перемножений указанных величин поступают через блоки 25 и 23 соответственно на первый и второй сумматоры 9 и Ю, где суммируются с yieroM знаков. За период исследуемого сигнала в сумматорах 9 и 10 фи сируются коды, пропорциональные действительной и мнимой составляющим коэффициента Фурье соответствующей гармоники d . и о окончанию периода блок 38 управления посредством сигналов через блоки II и 12 переноса сюуществляют поочередно пересылку кодов | и Ьц в квадратор 13. Квадраты указанных кодов по сигналам Чд и Чд., поступают на сумматор 14, где производится суммирование величине и Ъ . Таким образом, в сумматоре 14 форм1фуется значение Ъ,. После этого блок 38 управления сигналом 47 осуществляет п едачу кода в блок 19, где формируется величина i которая по сигналу У4в передается через блок 33 и блсж 20 на выход устройства. В режиме измерения действующего значения устройство работает следующим образом. Исходное состояние и начальный этап работы аналогичен предыдущим. По сигналу Ч 5 коды мгновенных значений с выхода преобразователя 4 поступают в квадратор 13, а оттуда через блок 30 по сигналу в сумматор 14, где накапливается велиична (J .По окончанию первого периода входного сигнала блок управления по сигналу Ч 33 передает полученный код в блок 19, где формируется- i- и - и л IВ режиме измерения мощности. По сигналу 421 коды мгновенных значений исследуемых сигналов поступают р квадратор 13, па по сигкалу . сумматоре 14 накапливается сумма квадратов мгновенных значений. За один период в сумматоре 14 формируется код, пропорциональный мощности сигнала X ч . который подается по сигналу Чд через блок 35 л блок 20 на выход устройства. В режиме измерения среднего по мо- дулю. По сигналу У коды мгновенных значений входного сигнала через блок 28 поступают на сумматор 9, где и суммиуются без учета знаков. По сигналу Y, код величины

через блок 27 и блок 2О подается не выход .устройства.

В режиме измерения среднего значения.

Этот режим аналогичен измерению среднего по модулю, однако по сигналам Q и р,, формируется сумма мгновенных значений с учетом знака

в режиме измерения мгновенных зна. чений..

Исходное состояние и начальный этап работы аналогичен предьщущему. Однако устройство упраБлениявьфабатывает сигнал V,., по которому коды мгновенных значений исследуетлого с игнала с выхода преобразователя 4 через блок 21 и блок 20 поступают на выход устройства.

Формула изобретения

Многофункциональный цифровой анализатор, содержащий последовательно соединенные формирователь, умножитель частоты, ключ и аналого-цифровой преобразователь, управляющим входом соединеиный со входом формирователя, выход которого подключен ко входу блока управле связанного с выходом умножитенияля частчэты и управл5цощим входом клю4at выход которого подключен ко входам двух задатчиков ортогональных фзшкций, соединенных со входами двух умножителей, первый и второй сумматоры,выходы Которых через первый и второй блоки Переноса соединены со входами квадра-

тора, третий и четвертый сумматоры, соединенные через третий и четвертый блоки переноса со входами делителя, и блок извлечения корня квадратного,о т личающийся тем, что, с целью расширения диапазона контроля, в него дополнительно введены блок элементов ИЛИ и семнадцать блоков переноса, включенных cooTBeTCTBeirao между выходом

аналого-цифрового преобразователя и

вторыми входами обоих умножителей, выходами обоих умножителей и входами первого и второго сумматоров, выходом аналогово-цифрового преобразователя и

третьим входом квадратора, выходом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом первого сумматора, выходом квадратора и входами третьего и четвертого сумматоров, выходом делителя и входом блока извлечения корня

квадратногр , выходом первого сумматора и вторым входом третьего сумматора, выходом блока извлечения корня квадратного и вторым входом четвертого сумма-

тора, выходом третьего сумматора и вторым входом блока извления корня квадратного, при этом входы блока элементов ИЛИ через введенные блоки переноса подключены также к выходу аналого-цифрового гфеобразователя, к выходу блока извлечения корня квадратного, к ВЫХОДУ делителя, к выходу первого сумматора и к выходу третьего сумматора, а блок управления связан с управляющими входами всех блоков переноса. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР № 516969, кл./ЗОгЙ 23/20, 1978.