RU67273U1

RU67273U1 - Устройство для спектрального анализа периодических многочастотных сигналов, содержащих интергармоники и заданных цифровыми отсчетами

Info

Publication number: RU67273U1
Application number: RU2007104541/22U
Authority: RU
Inventors: Евгений Валерьевич Радаев; Ефрем Иосифович Гольдштейн
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2007-10-10

Abstract

Полезная модель относится к области систем обработки информации и измерительной технике и может быть использована для определения спектрального состава периодического многочастотного сигнала, содержащего интергармоники и заданного цифровыми отсчетами, при решении разнообразных задач передачи информации на расстоянии, контроля работоспособности электротехнических и электромеханических устройств. Задачей полезной модели является расширение арсенала средств аналогичного назначения. Устройство содержит датчик анализируемого сигнала, к которому последовательно подключены первый программатор, первый вычислитель. Согласно полезной модели первый программатор соединен со вторым программатором и вторым вычислителем, который подключен ко второму программатору, причем первый вычислитель подключен к второму программатору, который связан с ЭВМ.

Description

Полезная модель относится к области систем обработки информации и измерительной технике и может быть использована для определения спектрального состава периодического многочастотного сигнала, содержащего интергармоники и заданного цифровыми отсчетами, при решении разнообразных задач передачи информации на расстоянии, контроля работоспособности электротехнических и электромеханических устройств.

Известно устройство для спектрального анализа многочастотных периодических сигналов, представленных цифровыми отсчетами [Патент РФ 2229140, МПК⁷ G01R 23/16, опубл. 20.05.2004], содержащее датчик анализируемого сигнала, выход которого соединен с входом первого программатора, датчик синусоидального опорного сигнала, выход которого соединен с входом второго программатора, датчик косинусоидального опорного сигнала, выход которого соединен с входом второго программатора, выход второго программатора соединен с входом первого программатора. Выход первого программатора соединен с входом вычислителя амплитудного значения и фазового угла выявленной спектральной составляющей.

Недостатком известного устройства является то, что при определении начальной фазы составляющей сигнала, не учитывается угол поворота вектора мгновенной спектральной мощности, что ведет к неправильному определению фазы сигнала.

Задачей полезной модели является расширение арсенала средств аналогичного назначения.

Поставленная задача решена за счет того, что в устройстве для спектрального анализа многочастотных периодических сигналов, представленных цифровыми отсчетами так же, как в прототипе, содержится датчик анализируемого сигнала, к которому последовательно подключены первый программатор, первый вычислитель.

Согласно полезной модели, первый программатор соединен со вторым программатором и вторым вычислителем, который подключен к второму программатору, причем первый вычислитель подключен к второму программатору, который связан с ЭВМ.

На фиг.1 приведена аппаратная схема устройства, реализующего рассматриваемый способ спектрального анализа.

Заявленное устройство (фиг.1) содержит датчик анализируемого сигнала 1 (ДАС), к которому последовательно подключены первый программатор 2 (П1), первый вычислитель 3 (В1) и второй программатор 4 (П2), связанный с дисплеем или ЭВМ (не показаны на фиг.1). Первый программатор 2 (П1) соединен со вторым программатором 4 (П2) и вторым вычислителем 5 (В2), который подключен к второму программатору 4 (П2).

В качестве датчика анализируемого сигнала 1 (ДАС) может быть использован датчик тока - промышленный прибор КЭИ-0,1, или датчик напряжения - трансформатор напряжения (220/5В). Программаторы 2 (П1) и 4 (П2), вычислители 3 (В1) и 5 (В2) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Для работы пользователя может быть предусмотрена кнопочная клавиатура FT008, имеющая 8 кнопок.

С выхода датчика анализируемого сигнала 1 (ДАС) исходный сигнал a(t_i) поступает на вход первого программатора 2 (П1), в котором определяют значения мгновенной спектральной плотности S₁(ω_k), S₂(ω_k) и S(ω_k) по формулам

с задаваемым шагом Δω_k и диапазоном ω₁, ..., ω_n по частоте, начиная с минимального значения частоты. С выхода первого программатора 2 (П1) на вход первого вычислителя 3 (B1) последовательно поступают значения S(ω_k), для заданных значений частот, в котором определяют амплитуды всех заданных частотных составляющих исходного сигнала по формуле

Одновременно, с выхода первого программатора 2 (П1) на вход второго вычислителя 5 (B2) поступают последовательно значения S₁(ω_k) и S₂(ω_k) для заданных значений частот, в котором определяют фазу сигнала по формуле

и уточняют по условию

если S₁(ω_k)>0 и S₂(ω_k)>0 φ_k=φ`_k;

если S₁(ω_k)<0 и S₂(ω_k)>0 φ_k=φ`_k+180;

если S₁(ω_k)<0 и S₂(ω_k)<0 φ_k=φ`_k-180;

если S₁(ω_k)>0 и S₂(ω_k)<0 φ_k=φ`_k.

Одновременно, с выхода первого программатора 2 (П1) на вход второго программатора 4 (П2) передают значение частоты ω_k для определенных значений мгновенной спектральной плотности S₁(ω_k), S₂(ω_k) и S(ω_k). С выходов первого 3 (В1) и второго 5 (В2) вычислителей на вход второго программатора 4 (П2) передают значения амплитуды Аm_k и фазы φ_k, после окончания расчетов амплитуды и фазы, в котором они ставятся в соответствие частоте ω_k, переданной с первого программатора 2 (П1) и сохранятся. Так как время определения значений S₁(ω_k), S₂(ω_k) и S(ω_k) на порядок больше, чем время определения амплитуды Am_k и фазы φ_k, сразу после передачи значений S₁(ω_k), S₂(ω_k), S(ω_k) и ω_k в первом программаторе 2 (П1) производят определение указанных значений для следующей (большей) частоты. Операцию повторяют до тех пор, пока во второй программатор 4 (П2) не приходит значение частоты ω_k=ω_n. В этот момент второй программатор 4 (П2) производит отыскание экстремумов функции Am(f_k) из условия Аm(ω_k)≥А_my, все значения амплитуды Am_k и фазы φ_k, для рассматриваемой частоты ω_k, не удовлетворяющие указанному условию, приравнивают к нулю. Таким образом, можно влиять на чувствительность определения параметров спектрального анализа. После окончания последней операции на выход программатора подают сигнал о готовности результатов спектрального анализа и либо передают на ЭВМ, либо выводят на дисплей.

Claims

Устройство для спектрального анализа многочастотных периодических сигналов, представленных цифровыми отсчетами, содержащее датчик анализируемого сигнала, к которому последовательно подключены первый программатор, первый вычислитель, отличающееся тем, что первый программатор соединен со вторым программатором и вторым вычислителем, который подключен ко второму программатору, причем первый вычислитель подключен к второму программатору, который связан с ЭВМ.