Анализатор спектра Советский патент 1982 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, предназначено для спектрального анализа различных процессов, в частности для экспериментального определения характеристик шумов и вибраций двигателей идругих объектов. Известны анализаторы, содержащие фильтр нижних частот, усилительограничитель, интегратор и параллель но включенные измерительные каналы, состоящие из фиксатора уровня сумматора, детектора, умножителя и интегратора 1 . Однако точность анализа их недостаточна. Цель изобретения - повышение точности .ан али за. Эта цель достигается за счет того что в анализатор спектра, содержащий последовательно включенные входной блок, филь.тр нижних частот, усилител ограничитель и интегратор, к выходу которого подключен пиковый детектор и а параллельно включенных измерител ных каналов, первый из которых состо ит КЗ последовательно соединенных умножителя и интегратора, а каждый К-ый канал из К-1 последовательно соединенных фиксатора уровня, сумматора и двухполупериодного детектора, а также умножителя, подключенного к интегратору, причем вторые входы сумматоров всех каналов подключены к выходам пикового детектора, а вторые входы всех умножителей - к выходу входного блока, дополнительно введены второй пиковый детектор и в каждый канал последовательно соединенные второй сумматор и второй интегратор, при этом вход второго пикового детектора соединен с входом первого пикового детектора, а его выходы подключены к вторым входам всех введенных сумматоров, первые входы которых во всех каналах, кроме первого, соединены с выходом соответствующих двух полупериодных детекторов, а первый вход второго сумматора первого канала соединен с входом обоих пиковых детекторов, выходы вторых интеграторов во всех каналах подключены к первым входам своих умножителей. На чертеже представлена структурная схема устройства. Оно состоит из входного блока 1, фильтра 2 нижних частот, усилителяограничителя 3, интегратора 4, пиковых детекторов 5 и 6, сумматоров 7, вторых интеграторов 8, умножителей 9, интеграторов 10, фиксаторов 11 уровня, сумматоров 12 и двухполупериодных детекторов 13. Устройство работает следующим образом. Исследуемый сигнал с выхода блока 1 поступает на вход фильтра 2 ниж них частот, который выделяет основную гармонику. Это напряжение, близкое по форме к синусоидальному, преобразуется усилителем-ограничителем 3 и интегратором 4 в треугольное напряжение. Частота этого сигнала в К-ом измерительном канале (к - номер исследуемой гармоники) умножается в К раз. Сигнал с выхода интегратора 4, период которого совпадает с периодом основной гармоники исследуемого сигнала, преобразуется пиковым детектором 5 в постоянное напряжение (п-1) различных уровней, которые снимаются соответственно с 1-го 2-го,..., п-го выходов первого пикового детектора 5. Сигналы с соответствующих выходов пикового детектора 5 поступают на вторые входы сумматоров 12. Величина этого сигнала равна а/к, где а - амплитуда сигнала на входе интегратора 4 . На первые входы сумматоров 12 подаются треугольные сигналы, нулевой уровень которых фиксируется фиксатором 11 Уровня. Сигнал с-выходов сумматоров 12 двух полупериодно выпрямляется детекторами 13. Если умножение частоты не закончено, то этот сигнал с детектора 13 подается на следующие цепочки, состоящие из последовательно соединенных фиксатора 11 уровня, сумматора 12 и детектора 13. Если же умножение частоты закончено, то сигнал с детектора 13 поступает на первый вход сумматора 7, на второй вход которого пода.ется постоянное напряжение с соответ ствующего выхода пикового детектора 6, которое имеет уровень а/2К. Это напряжение необходимо для исключения постоянной составляющей выходного треугольного напряжения детектора 13 в результате чего на выходе сумматора 7 получаем треугольный сигнал с нулевым средним значением. Этот сигнал поступает на вход второго интегратора, который реализует операцию интегрирования треугольного сигнала. Опорный сигнал с выхода второго интегратора 8 поступает на первый вход умножителя 9, на второй вход которого подается исследуемый сигнал. Выходной сигнал умножителя 9 интегрируется интегратором 10, в результате чего получается сигнал, пропорциональный соответствующему спектральному коэффициенту. Таким образом, при работе предлагаемого анализатора не требуется формирования гармонических опорных сигналов, а вместо этого используются более простые и требующие значдтельно меньших аппаратурных затрат кусочно-полиномиальные опорные сигНсшы. З.а счет этого погрешность измерения уменьшается более чем в 3 раза по сравнению с известным техническим решением. Формула изобретения Анализатор спектра, содержащий последовательно включенные входной блок, фильтр нижних частот, усилитель-ограничитель и интегратор, к выходу которого подключен пиковый детектор и п- параллельно включенных измерительных каналов, первый из которых состоит из последовательно соединенных умножителя и интегратора, а каждый К-ый канал из К-1 последовательно соединённых фиксатора уровня, сумматора и двухполупериодного детектора, а также умножителя, подключенного к интегратору, причем вторые входы сумматоров всех каналов подключены к выходам пикового детектора, а вторые входы всех умнржителей - к выходу входного блока, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, в него дополнительно введены второй пиковый детектор).и в каждый канал последовательно соединенные второй сумматор и второй интегратор, при этом вход рторого пикового детектора соединен -с входом первого пикового детектора, а его выходы подключены к вторым входам всех введенных сумматоров, первые входы которых во всех каналах, кроме первого, соединены с выходом соответствующих двухполупериодных детекторов, а первый вход второго сумматора первого канала соединен с входёми обоих пиковых детекторов,выходы вторых интегра торов во всех каналах подключены к первым входам своих умножителей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №571764, кл. G 01 R 23/00, 1977.