Устройство для определения частотных характеристик Советский патент 1982 года по МПК G05B23/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Г

Изобретение относится к испытательной технике и может применяться для измерения частотных характеристик различных объектов, в частности механических конструкций и узлов.

Известно устройство, .содержащее аналого1Шфровой преобразователь,: генераторы токов, интегратор, триггеры, схемы совпадения, нуль-органы, эмиттернью повторители, диоды, ждущий мультивибратор и запоминающий конденсатор 1.

Недостатком устройства является 1шзкая точность регулирования при наличии аквипггудной модуляции входного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому; является устройство для автоматической настройки полосового фильтра, содержащее последовательно соединенные полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу обьекта, смеситель, подключенный вторьпй входом к управляемому генератору, регулируемый усилитель, первый детектор, усилитель низкой частоты, частотный дискриминатор, переключатель.

, первый интегратор, управляемый в режиме поиска подаваемым через переключатель постоянным напряжением U(7 или в режиме настройки напряжением с первого выхода частотного дискриминатора, подавае шм. по команде с блока задашш программ, последннй включается при появлении напряжения на BTQpOM выходе дискриминатора, н управляемый генератор. Кроме того, ко второму выходу усйлнтеля низксж частоты

10 подключены последовательно соединенные второй детектор, усилитель постоянного тока, блок запоминания экстремума, соединенный также с блоком задания программ, компаратор, втсфой вход которого соединен с выхо15дым усилителя постоянного тока, Т1яотер реверса, вторсж выход которого соедннен с блоком запоминания эксремума, второй интегратор, соединенный вторым входом с блоком задания Программ, и сумматор, соеди20ненный вторым входом с выходом первого интегратора, ,выход сумматора соединен с управляющим входом полосового фильтра М.

39

Недостатком такого устройства является низкая точность настройки при поступлении , на вход амплитудномодулированного сигнала, а также неустойчивая работа и, как следствие, возможный срыв слежения из-за возникновения биений между частотой исследуемого сигнала и частотой помехи.

Цель изобретения - повышение точности настройки полосового фильтра и повышение помехоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй ключ и последовательно соединенные инвертор, второй ген.ератор, второй фильтр, подключенный вторым входом к источнику исследуемого сигнала, .второй компаратор, второй триггер, первый элемент совпадения, второй элемент совпадения, третий ключ, третий интегратор и последовательно соединенные второй блок формирования опорного сигнала, третий компаратор и третий элемент совпадения, причем первый вход второго ключа подключен к первому входу первого ключа, второй вход первого ключа - к выходу первого триггера, выход второго ключа - к первому входу второго интегратора, подсоединенного своим вторым входом ко второму входу второго триггера, второму входу первого интегратора, второму входу первого триггера и выходу третьего элемента совпадения, выход второго интегратора - ко входу инвертора, выход первого триггера - ко второму входу первого ключа и второму входу первого элемента совпадения, выход третьего интегратора - ко второму входу первого компаратора и второму входу второго компаратора.

На чертеже изображена блок-схема помехоустойчивого устройства для определения частотных характеристик объектов.

Устройство содержит первый ключ 1, первый интегратор 2, первый генератор 3, первый фильтр 4, первый компаратор S, второй интегратор 6, второй компаратор 7, Второй фильтр 8, второй генератор 9, инвертор 10, третий интегратор 11, первый триггер 12, второй триггер 13, второй ключ 14, первый элемент 15 совпадения, второй элемент 16 совпадения, третий ключ 17, третий элемент 18 совпадения, третий компаратор 19, сумматор 20 первый и второй блоки 21 и 22 формирования опорного сигнала.

Устройство работает след)тощим обрезом.

На входы обоих сопровождающих фильтров поступает сигнал от исследуемого объекта, который обладает собственными шумами или может быть возбужден от постороннего генератора шума.

На первьве входы первого 2 и второго 6 интеграторов запоминания через электронные ключи 1 и 14 подается постоянное стабилизированное напряжение , величина которого определяет скорость интегрирования обоих интеграторов. Одновремешо на вход третьего интегратора 11 запоминания подается постоянное стабилизированное напряжеиие UQIJ, величина которого определяет

скорость интегрирования последнего.

Скорость интегрирования первых двух интеграторов 2 и 6 должна быть возможно больше скорости интегрирования третьего интегратора 11, так как это условие в значительной мере влияет на точность измерения частотных характеристик. Линейно нарастающее напряжение с интегратора 2 и через инвертор 10 с интегратора 6 поступает на входы преобраэователей напряжения в частоту генераторов 3 и 9, соответственно, что заставляет их заменять свою частоту навстречу друг Другу, т.е. частота генератора 3 увеличивается, а генератора 9 уменьшается, причем частоты обоих .генераторов линейно зависят от управляющих напряжений и конечная частота первого генератора 3 близка начальной частоте второго генератора 9 и наоборот. Только в этом случае выбранный диапазон частот наиболее широк.

Выходы генераторов 3 и 9 управляют сопровождающими фильтрами.4 и 8, заставляя их перестраиваться по частоте. Отфильтрованные исследуемые сигналы с выходов фильтров 4 и 8 сравниваются компараторами 5 и 7 с сравнительно медленно нарастающим напряжением с третьего интегратора 11. Как только на выходе одного из двух фильтров появится напряжение, превышающее линейно возрастающее напряжение третьего 0 интегратора И, один из двух компараторов 5 или 7 выдаег импульс на триггеры 12 или 13, один и.з которых, оставаясь в переключенном состоянии, своим импульсом с помощью ключей 14 или 1 остановит интеграторы 6 или 2 соответственно. Как только сработают оба триггера 12 и 13, т.е. фильтры подойдут к резонансному пику с Двух сторон, то первый элемент 15 совпадения выдаст импульс на соединенные вместе первые входы второго 18 и третьего 16элементов совпадения. Если в этот момент на соединенных вместе вторых входах второго 18 и третьего 16 элементов совпадения отсутствует сигнал с третьего 19 компаратора, то с выхода второго элемента 18 совпа дения поступает короткий импульс на сброс триггеров 12 и 13 и сброс первого 2 и второго 6 интеграторов в исходное состояние, а ключи 14 и 1 вновь подключают 59 постоянное напряжение Uo-i ко входам первого 2 и второго 6 интеграторов, что застав ляет фильтры 4 и 8 снова перестраиваться по частоте. В тоже время напряжение с выхода третьего интегратора 11 продолжает без остановки нарастать. Таким образом, по мере его нарастания фильтры 4 и 8 с каждым шагом все ближе подходят к верши не резонансного пика. Напряжение с выходов первого 2 и второго 6 интеграторов постоянно суммируется сумматором 20, выхрд которого подключен к первому входу третьего компаратора 19 и в момент достиж ния вершины резонансного пика, поскольку частоты генераторов линейно зависят of подаваемых на них напряжений, сумма напряжений и UVIMTIC выходов интеграторов 2 и 6, обозначенная U, равна постоянному, напряжению Е0, подключенному ко второму входу третьего компаратора 19, которое должно был регулируемым и высо костабилизированным, поскольку влияет на точность измерения. Т.е. должно соблюдаться условие Е о и и„„т + и„нга В момент, когда напряжение с выхода сумматора 20 превышает напряжение Ер иа величину, близкую зоне срабатывания третьего KONtnapaTopa 19, последний выдает им(Пульс на второй вход второго злемента 16 совпадения, запрещающего сброс триггеров 12 и 13, интеграторов 2 и 11 и на второй вход третьего элемента 18 совпадения, который с помощью ключа 17 остановит интегратор 11. Напряже1ше последнего в зтот момент равно амплитуде резонансного пика. Приборы, подключенные к генераторам 3 и 9 и интегратору 11, регистрируют соответственно частоту основного резонанса и его амплитуду. Предварительной регушровкой добиваются совпадения частот обоих генерато ров в момент регистрации. Применение в устройстве логических элементов совпадения для нахождения основного резонанса исключает ложное срабатывание его за границами резонансной зоны и позволяет осуществить в автоматическом режиме измерение частотных- характеристик с высокой степенью точности. Компактность предлагаемого устройства при выполнении основных ;го блоков на интегральнь1х микросхемах позволяет применить его в цеховых условиях Формула изобретения Устройство для определения частотных характеристик объектов, содержащее последовательно соединенные первый блок формирования опорного сигнала, первый ключ, первый интегратор, первый генератор, первый фильтр, второй вход которого подключен к источнику исследуемого сигнала, а также первый компаратор, второй интегратор и сумматор, подключенный входами к выходам первого и второго интеграторов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости устройства, в него введены второй ключ и последовательно, соединенные инвертор, второй генератор, второй фильтр, подключенный вторым входом к источнику исследуемого сигнала, второй компаратор, второй триггер, первьш элемент совпадения, второй элемент совпадения, третий ключ, третий интегратор и последовательно соединенные второй блок формирования опорного сигнала, третий компаратор и третий элемент совпадения, причем первый вход второго ключа подключен к первому входу первого ключа, второй вход первого ключа - к выходу первого триггера, выход второго ключа - к первому входу второго интегратора, подсоеданенного своим вторым входом ко второму входу второго триггера, второму входу первого интегратора, второму входу первого триггера и выходу третьего элемента совпадения, выход второго иитегратора - ко входу инвертора, выход первого. триггера - ко второму входу первого элемента совпадения, а первым входом - через первый компаратор к выходу первого фильтра, выход третьего интегрйто-, ра - ко вторым входам первого и второго компаратсфов, второй вход второго ключа - к )выходу второго триггера, второй вход второго элемента совпадения - к выходу. третьего компаратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР М 468230, л. G 05 В 5/00, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР N 610063, л. G 05 В 11/01, 1978 (прототип).