CS244477B1

CS244477B1 - Involved for spectral analysis of electrical signals generated by mechanical vibration

Info

Publication number: CS244477B1
Application number: CS844554A
Authority: CS
Inventors: Jiri Voboril
Original assignee: Jiri Voboril
Priority date: 1984-06-15
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CS455484A1

Abstract

Zapojeni se týká zapojení pro spektrální analýzu elektrických signálů vznikajících při aěření mechanického kmitání, zejména velkých a složitých celků. Vyhodnocovací systémy, které pracuji na principu překládání zkoumaného pásma kmitočtu do jiné frekvenCnl oblasti mají znaCnou nevýhodu v nízké stabilitě zkoumaného kmitočtu, obtížné realizovatelnosti změny propouštěného pásma. Taká sledování signálu v Široká nepřerušovaná frekvenCnl oblasti je podstatné eníSeno. Uvedené nedostatky jsou odstraněny zapojením podle přihléSky vynálezu, ve která je uvedeno vhodná spojení generátorů, přepínačů a dalSich elektronických prvků, které výSe uvedené nedostatky odstraňuje.The connection relates to the connection for spectral analysis of electrical signals arising during the measurement of mechanical oscillations, especially of large and complex units. Evaluation systems that work on the principle of translating the investigated frequency band into another frequency range have a significant disadvantage in the low stability of the investigated frequency, difficult implementation of the change in the passband. Such signal monitoring in a wide uninterrupted frequency range is significantly improved. The listed shortcomings are eliminated by the connection according to the invention, which provides a suitable connection of generators, switches and other electronic elements, which eliminates the above-mentioned shortcomings.

Description

Vynález se týká zapojení pro spektrální analysu elektrických signálů vznikajících při mechanickém kmitání, zejména velkých a složitých celků.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to circuitry for spectral analysis of electrical signals arising from mechanical oscillation, in particular large and complex units.

Při vyhodnocování složitých průběhů, kmitání se užívá různých metod např. měření střední nebo efektivní hodnoty signálu. Pro kvalitněji! Informaci zejména u složitého signálu se užívá spektrálních analyzátorů umožňujících selektivně oddělit různě frekvenční složky, která se v signálu vyskytují. Taková systémy nejčastiji pracují na principu selektivních přeladitelných úzkopásmových propustí, nebo na principu přenosu zkoumaného pásma kmitočtu do jiná frekvenční oblasti například s využitím směšovacího principu,When evaluating complex waveforms, oscillations are used by various methods such as measuring the mean or rms value of a signal. For better quality! Especially for a complex signal, information is used by spectrum analyzers to selectively separate the different frequency components that occur in the signal. Such systems most often work on the principle of selective tunable narrowband filters, or on the principle of transmission of the examined frequency band to another frequency domain using, for example, the mixing principle,

ŘeSení problému je podstatně ztíženo, vyěaduje-li se nepřerušovaná sledování Široká frekvenční oblasti například několika frekvenčních dekád. V těchto případech se uvažují systémy s přenosem zkoumaného pásma kmitočtu do jiná oblasti, která mají snačnou nevýhodu v nízká stabilitě zkoumaného kmitočtu a obtížně realizovatelné směně propouštěného pásma.The solution to the problem is considerably more difficult if continuous monitoring of the wide frequency domain is required, for example, over several frequency decades. In these cases, systems with transmission of the investigated frequency band to another area are considered, which have a considerable disadvantage in the low stability of the investigated frequency and the difficulty of transmitting the band-pass band.

Uvedená nedostatky jaou odstraněny zapojením pro spektrální analysu elektrických signálů vsnikajících při mechanickém kmitání podle vynálesu, jeho! podstata spočívá v tom,Said shortcomings are overcome by wiring for spectral analysis of electrical signals arising from mechanical oscillations according to the invention; the essence is that

Se vstupní svorka je přes sesilovač spojena s druhým vstupem druhého modulátoru a sároveň a druhým vstupem prvního modulátoru.The input terminal is connected via the amplifier to the second input of the second modulator and the second and the second input of the first modulator.

Výetup prvního modulátoru je přes první pásmovou propust a první kvadrátor připojen na první vstup sumátoru. Výstup druhého modulátoru je přes druhou pásmovou propust a druhý ‘ kvadrátor připojen na druhý vstup sumátoru, jehož výstup je přea odaocKovač spojen e první výstupní svorkou.The output of the first modulator is connected to the first input of the summator through the first band-pass filter and the first quadrature. The output of the second modulator is connected via a second band-pass filter and a second ad quadrator to the second input of the summator, the output of which is connected to the unloader via the first output terminal.

JPrvni vstup druhého modulátoru je spojen a výstupem druhého přepínače, jehož druhý vstup je připojen na druhý výetup pomocného generátoru. První výstup pomocného generátoru js, spojen s druhým vstupem prvního přepínače, jehož výstup js připojen na první vstup prvního modulátoru..The first input of the second modulator is coupled to the output of the second switch, the second input of which is connected to the second output of the auxiliary generator. The first output of the auxiliary generator is connected to the second input of the first switch whose output is connected to the first input of the first modulator.

Na první vstup prvního přepínače je připojen prvním výstupem napětím řízený generátor, jehož druhý výetup je připojen na první vstup druhého přepínače. Vstup napětím řízeného generátoru je připojen na první výetup řídíoí jednotky, která je třetím výstupem připojena jednak na třetí vstup prvního přepínače a jednak na třetí vstup druhého přepínače.A voltage-controlled generator is connected to the first input of the first switch, the second output of which is connected to the first input of the second switch. The input of the voltage-controlled generator is connected to the first output of the control unit, which is connected to the third input of the first switch and to the third input of the second switch.

Druhým výstupem je řídící jednotka připojena přea obvod Indikace kmitočtu na druhou výstupní svorku, přičemž na vetup řídící jednotky je připojen generátor impulsů.The second output is the control unit connected to the frequency indication circuit to the second output terminal, where the pulse generator is connected to the control unit input.

Nového účinku je dosaženo tím, že je možná reallaovat sapojení pro spektrální analysu elektrických signálů ve kterém lse provádět nepřerušovaná sledování spektrálních sloSek v Širokém frekvenčním pásmu, přičemž je možno dosáhnout vysoká stability zkoumaného kmitočtu a jeho přesná sjiStční v číslicová formě v krátkém časovém intervalu. SalSi nový účinek lse spatřovat v tom, že šířka sledovaného pásma je určena parametry pásmová propusti, kterou lse snadno reallaovat.The novel effect is achieved by the fact that it is possible to realize a connection for spectral analysis of electrical signals in which continuous monitoring of spectral components in a wide frequency band can be performed, while achieving high stability of the examined frequency and its accurate detection in digital form within a short time interval. The new effect can be seen in that the bandwidth of interest is determined by band-pass parameters that can be easily realized.

Vhodnou volbou parametrů a řádu pásmové propusti lse snadno dosáhnout vysoká resllěovací schopnosti.By selecting the parameters and the order of the band-pass filter, it is easy to achieve a high resilience capability.

Na připojeném výkresu je snásorněn přiklad sapojení pro spektrální analysu elektrických signálů vsnikajících při mechanickém kmitání podle vynálesu.In the accompanying drawing, an example of a wiring for spectral analysis of electrical signals arising from mechanical vibration according to the invention is illustrated.

Zapojení sestává s vstupní svorky X, na kterou je přiváděno analyzované napětí, a která je přes sesilovač X spojena s druhým vstupem druhého modulátoru Xg a sároveň s druhým vstupem prvního modulátoru £.The wiring consists of an input terminal X to which the analyzed voltage is applied and which is connected via the amplifier X to the second input of the second modulator Xg and simultaneously to the second input of the first modulator 6.

Výstup prvního modulátoru £ je přes první pásmovou propust χχ a první kvadrátor JJThe output of the first modulator je is through the first bandpass filter χχ and the first quadrature JJ

I připojen na první vstup sumátoru 15. Výstup druhého modulátoru £0 je přes druhou pásmovou propust 12 a druhý kvadrátor 14 připojen na druhý vstup sumátoru 15. jehož výstup je přes odmocňovač 17 spojen s první výstupní svorkou 18. Na první vstup prvního modulátoru £ je připojen výstup prvního přepínače X jehož první vstup je spojen s prvním výstupem napětím řízeného generátoru £ a druhý vstup je spojen s prvním výstupem pomocného generátoru 6,.The output of the second modulator 60 is connected via a second bandpass filter 12 and the second quadrature 14 is connected to the second input of the summator 15, the output of which is connected to the first output terminal 18 via a square root 17. the output of the first switch X, the first input of which is coupled to the first output of the voltage-controlled generator 6 and the second input of the auxiliary generator 6, is connected.

Na první vstup druhého modulátoru 10 je připojen výstup druhého přepínače 8, jehož druhý vstup je spojen s druhým výstupem pomocného generátoru 6 a první vstup je spojen s druhým výstupem napětím řízeného generátoru £, Generátor 2 impulsů je spojen s prvním vstupem řídící jednotky £ jejíž první výstup je spojen se vstupem napětím řízeného generátoru £, druhý výstup je přes obvod 16 indikace kmitočtu připojen na druhou výstupní svorku 19 a třetí výstup je spojen s třetím vstupem prvního přepínače X a zároveň s třetím vstupem druhého přepínače 8.The second input of the second modulator 10 is connected to the output of the second switch 8, the second input of which is connected to the second output of the auxiliary generator 6 and the first input is connected to the second output of the voltage controlled generator. the output is connected to the input of the voltage controlled generator 6, the second output is connected to the second output terminal 19 via the frequency indication circuit 16 and the third output is connected to the third input of the first switch X and the third input of the second switch 8.

Přivádíme-li vstupní elektrický signál získávaný při mechanickém kmitání, zejména velkých a složitých celků na vstupní svorku χ přichází přes zesilovač £ na druhý vstup druhého modulátoru 10 a zároveň na druhý vstup prvního modulátoru £.If the input electrical signal obtained during mechanical oscillation, especially of large and complex units, is applied to the input terminal χ, it passes through the amplifier 5 to the second input of the second modulator 10 and at the same time to the second input of the first modulator 6.

Tyto modulátory mohou být například spínacího typu. Signál, který přichází na první vstup prvního modulátoru £ má obdélníkový průběh a kmitočet odpovídajíc! zkoumané části frekvenčního spektra. Shodný kmitočet i tvar má průběh přiváděný na první vstup druhého modulátoru 10 avěak průběh je vhodným způsobem fázově posunut.These modulators may, for example, be of the switching type. The signal that arrives at the first input of the first modulator 6 has a rectangular waveform and a frequency corresponding to that. investigated parts of the frequency spectrum. The same frequency and shape have a waveform applied to the first input of the second modulator 10, but the waveform is suitably phase shifted.

První přepínač £ umožňuje přivádět na první vstup prvního modulátoru £ signál, který je vytvářen v napětím řízeném generátoru £. V okamžiku, kdy je nutno přeladit tento napětím řízený generátor £ o celý frekvenční rozsah, přivádí se prostřednictvím prvního přepínače X vhodný signál z prvního výstupu pomocného generátoru 6.The first switch 6 makes it possible to supply the first input of the first modulator 6 with a signal which is generated in the voltage-controlled generator 6. When this voltage-controlled generator 6 has to be tuned over the entire frequency range, a suitable signal from the first output of the auxiliary generator 6 is supplied via the first switch X.

Protože se přepínání rozsahu může mnohokrát opakovat, je možné realizovat nepřerušované přelaďování ve velikém frekvenčním rozsahu. Obdobným způsobem pracují i obvody připojené na první vstup druhého modulátoru 10.Since the range switching can be repeated many times, it is possible to realize continuous tuning over a large frequency range. Circuits connected to the first input of the second modulator 10 operate in a similar manner.

Také indikaci frekvence je možno provádět v napěťově řízeríém generátoru £ na frekvenci, která může být mnohonásobkem sledovaná. Produkt získaný v prvním modulátoru £ prochází první pásmovou propustí χχ s vhodným mezním kmitočtem.The frequency indication can also be performed in a voltage-controlled generator 6 at a frequency which can be monitored many times. The product obtained in the first modulator 6 passes through a first bandpass filter χχ with a suitable cutoff frequency.

Zvolíae-li tento kmitočet dostatečně nízký, jsou nežádoucí produkty výrazně potlačeny a jednoduchými prostředky se získá dostatečná selektivita. Signál dále prochází přes první kvadrátor X£ na první vstup sumátoru Na druhý vstup sumutoru 15 přichází obdobně zpracovaný signál přes druhou pásmovou propust 12 a druhý kvadrátor 14.If this frequency is sufficiently low, the undesirable products are significantly suppressed and sufficient selectivity is obtained by simple means. The signal then passes through the first quadrator X6 to the first input of the summator. The second input of the summator 15 receives a similarly processed signal through the second band-pass filter 12 and the second quadrator 14.

V sumátoru X£ a odmocnovači XX se vytvoří signál, který je úměrný velikosti příslušné spektrální složky a je vyveden na první výstupní svorku 18. Vhodnou posloupnost signálů zajišťuje řídící jednotka £, která je ovládána generátorem £ impulsů.A signal that is proportional to the magnitude of the spectral component and is output to the first output terminal 18 is generated in the summator X ' and the square root XX.

Řídící jednotka £, prostřednictvím obvodu ££ indikace kmitočtu vytváří druhý analogový signál, který je úměrný získané frekvenci a je přiveden na druhou výstupní svorku 19.The control unit 6 generates a second analog signal which is proportional to the frequency obtained and is applied to the second output terminal 19 via the frequency indication circuit 60.

Vynálezu může být využito ve vibrační technice, v systémech pro vyhodnocování životnosti strojních částí a v energetice.The invention can be used in vibration engineering, in machine life assessment systems and in power engineering.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Wiring for spectral analysis of mechanical signals generated by mechanical oscillation consisting of generators, switches, modulators, band-pass filters, quadrators, root-sumper, amplifier, control unit and frequency indication circuit, characterized in that the input terminal (1) is connected via amplifier (4) with a second input of the second modulator (10) and a second input of the first modulator (9), the output of the first modulator (9) being connected to the first input of the sump (15) via the first bandpass filter (11) and the first quadrator (13); the output of the second modulator (10) is connected via a second band-pass filter (12) and a second quadrator (14) to the second input of the sump (15), whose output is connected to the first output terminal (18) via the square root the modulator (10) is connected to the output of the second switch (8), the second input of which is connected to the second auxiliary output the first output of which is connected to the second input of the first switch (7), the output of which is connected to the first input of the first modulator (9) and to the first input of the first switch (7) is connected to the first output 3), whose second output is connected to the first input of the second switch (8) and at the same time the input of the voltage-controlled generator (3) is connected to the first output of the control unit (5). and one third input of the second switch (8) and the second output coupled via the frequency indication circuit (16) to the second output terminal (19), the pulse generator (2) being connected to the input of the control unit (5).