Устройство для анализа спектра широкополосных случайных сигналов Советский патент 1981 года по МПК G01R23/00 G01R23/16 

I

Изобретение отьосится к анализу спектра широкополосных случайных сигналов и может быть использовано при анализе случайных вибраций.

Известно устройство анализа спектра широкополосных случайных сигналов, в которых анализ осуществляется путем линейной фильтрации исследуемого сигнала параллельными узкопо 1ЛОС1Я 1ми избирательньти каналами содержащими анализирующие фильтры и амплитудш11е детекторы с последуницими выводами результатов анализа каждого канала на индикаторtil.

Недостатком этого устройства является низкая точность из-за изрезанности спектра исследуемого сигнала.

Известно устройство анализа спектра широкополосных случайных сигналов, содержащее параллельные каналы анализа, каждый из которых состо,ит из анализирующего фильтра и ампли.тудного детектора, коммутатор, индикатор .

У зтого устройства тот же недоста ток.

Целью изобретения является повышение точности анализа.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для анализа спектра широкополосных случайных сигналов, содержащее п параллельных каналов анализа, каждыц из которых содержит последовательно соединенtoные анализирующий фильтр и амплитудный детектор, коммутатор, выход которого соединен с индикатором, снабжено источником белого шума и п параллельными каналами формирования,

ts в каждый из которых входят последовательно соединенные формирующий фильтр, регулируемый усилитель, детектор и блок вычитания, многовходовый сумматор, измеритель общей дис20персии, п делителей, источник опорного сигнала и двухвходовый сумматор, причем выход этого сумматора соединен с параллельно подсоединенными входами каждого из каналов анализа, первый вход его соответственно соединен с выходом многовходового сумматора, входы которого соединены соответственно с каждым из выходов регулируемых усилителей, а второй его вход соединен через измеритель общей дисперсии с управлякяцими входами каждого из делителей, входы которых соединены соответственно с выходами каждого из амплитудных детекторов, а выходы - соответственно с первыми входами каждого из блоков сравнения, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами каждого из peгyлиpye alx усилителей, а вторые входы соединены с источ ником опорного сигнала и с вторыми входами блоков вычитания, выходы которых присоединены соответственно к п входам ко1Ф4утатора. На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства. Устройство состоит из двухвходового сумматора 2, анализирующих фильтров , амплитудных детек торов 3-1-3-п,. делителей 4-1-А-п, блоков сравнения 5-1-5-п, измерителя 6 общей дисперсии, источника 7 б лого шума, формирующих фильтров 8-1 8-п, регулируемых усилителей 9-19-п, многовходового сумматора 10, детекторов П-1-П-п, блоков вычита ния 12-1-12-п, коммутатора 13, инди катора 14 и источника 15 опорного сигнала, Работает устройство следующим об разом. Исследуемый сигнал поступает на один из входов двухвходового cy ®iaтора 1 и вход измерителя 6 общей ди персии . На другой вход сумматора поступа сигнал с генератора широкополосных случайшлпс сигналов, который сформирован в результате расщепления спек ра сигнала источника 7 белого шума кополосными формирушцими фильтр на ряд узко 5олосных сигналов, усиленных регулируемш и усилит лями 9-1-9-п и просуммированными на многовходовом сумматоре 10. С выхода сумматора 1 смесь исследуемого сигнала и сфорьшрованного генератором широкополосных случайных сигналов поступает на ряд, анализирукшщх фильтров 2-l-2-n,идентичных формируюпщм фильтрам 8-1-8-п генератора широкополосньпс случайных сигналов. В результате на выходе анализирующих .фильтров получаются узкополосные сигналы, которые поступают на входы амплитудных детекторов 3-1-3-п. С выхода амплитудных детекторов 3-1-3-п сигналы, пропорциональные дисперсии соответствующих узкополосных сигналов на выходах анализирующих фильтров 2-l-2-n, поступают на входы делителей 4-1-4-п,на управляющие входы которых поступает сигнал сг выхода измерителя 6 общей дисперсии. На выходе делителей 4-1-4-п получаются сигналы, пропорционалыше относительной величине общей дисперсии исследуемого сигнала, которые поступают на первые входы блоков сравнения 5-1-5-п, на вторые входа которых поступает опорный сигнал с источника 15 опорных сигналов, равный условно принятой единице, С выхода блоков сравнения 5-1-5-п разностшле сигналы поступают на соответствующиевходы регулируемых усилителей 9-19-п и устанавливают усиление таком образом, чтобы величина дисперсии узкополосного сигнала в соответст-вующем канале анализа была равна величине опорного сигнала. Таким образом, в каждом канале анализа происходит дополнение дисперсии узкополосных сигналов, обрзованных расщеплением спектра исследуемого широкопог лосного сигнала рядом анализирующих фильтров, до величины условно принятой единицы в результате сложения исследуемого сигнала с сигналом генератора широкополосных случайных сигналов. С выхода блоков вычитания 12-1-12-п получается сигнал, равный разности между дисперсией узкополосного дополняющего сигнала и величиной опорного сигнала, т.е. равный величине дисперсии измеряемого узкополосного сигнала в данном канале анализа. G выхода блоков вычитания 12 сиг нал поступает через коммутатор 13 на индикатор 14. Такое дополнение спектра исследуемого сигнала, который может быть существенно неравномерен и содержать большое количество узкополосных всплесков и провалов, до равномерного путем сложения исследуемого сигнала с сигналом генератора широкополосных случайных сигналов, вид спектра которого может управляться, позволяет существенно уменьшить погрешности анализа узкополосных всплес-: ков и провалов спектра нсследуемого сигнала, которое имеет место при применении параллельных анализаторов спектра.

Настоящее устройство для анализа спектра широкополосных случа ных сигналов позволяет существенно повысить эффективность виброиспытаний путем повышения точности анализа спектра широкополосных случайных сиг налов.

Формула изобретения

Устройстдо для анализа спектра широкополосных случайных сигналов, содержащее п параплельтдх каналов анализа, каждый из. которых содержит последовательно соединенные анализирующий 4«льтр и амплитудный детектор, коммутатор, выход которого соединен с индикатором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено источником белого шума и п параллельными каналами формирования, в каждый из которых входят последовательно, соединенюле формирующий фильтр, регули руемй усилитель, детектор и блок вычитания, многовходовый сумматор, измеритель общей дисперсии, п делителей, источник опорного сигнала и двухвходовый сумматор, причем выход двухвходового сумматора соединен с параллельно подсоединенными входами

каждого из п каналов анализа, первый вход его соответственно соединен с выходом многовходового суьшатора, входы которого соединены соответственно с каждым из выходов регулируемых усилителей, а второй его вход соединен через измеритель общей дисперсии с управляющими входами каждого из л делителей, входы которых соединены соответственно с

выходаъш каждого из п амплитудных де текторов, а выходы - соответственно с первыми входами каддого из п . блоков сравнения, выходы которых соединены соответственно с управляющими

входами каждого из п регулируемых усилителей, а вторые входы - с источником опорного сигнала и с вторыми входами блоков вычитания, выхода которых присоединены соответствеино к п входам коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 449312, кл. С 01 R 23/00, 1973.

2.Воллернер Н. Ф.Аппаратурный спектральный анализ сигналов. М., Советское радио, 1977, с. 94 (прототип).

2,

Г

5/

«г

/

8г

р

Л

5п

У/7

/(

iff

IZt

11г

IZi

19

f2ff

If