SU1576866A1

SU1576866A1 - Спектральный анализатор

Info

Publication number: SU1576866A1
Application number: SU874227130A
Authority: SU
Inventors: Александр Алексеевич Плавильщиков
Original assignee: Предприятие П/Я В-8662
Priority date: 1987-04-10
Filing date: 1987-04-10
Publication date: 1990-07-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл спектрального анализа вибраций механизмов. Цель изобретени - расширение динамического диапазона анализа - достигаетс введением в спектральный анализатор переключател 1, усилителей 2,3 и 4 с программируемым коэффициентом усилени , индикаторов 10,11 и 12 перегрузки, фильтров 6 и 8 нижних частот, фильтров 7 и 9 высших частот, преобразовател 5 кодов, блока 18 вычитани . Спектральный анализатор содержит также N каналов обработки, которые содержат полосовые фильтры 13 1-13 N, квадраторы 14 1-14 N и интеграторы 15 1-15 N, а также коммутатор 16, аналого-цифровой преобразователь 17, блок 20 управлени и блок 19 индикации. 1 ил.

Description

26

т

2J

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл спектрального анализа вибраций механизмов..

Целыо изобретени вл етс расширение динамического диапазона анализа

На чертеже представлена блок-схе- ма предлагаемого анализатора, tO

Спектральный анализатор содержит переключатель 1, усилители 2-4, преобразователь 5 кодов, фильтр 6 нижних частот /ФНЧ), фильтр 7 верхних частот (ФВЧ), ФНЧ 8, ФВЧ 9, индикато- 1-5 ры перегрузки, полосовые фильтры 13,13, квадраторы 14,,-14W, интеграторы 35j|- 5t|, коммутатор 16, АЦП 17, блок 18 вычитани , блок 19 индикации, блок 20 управлени , вход 20 21, выход 22 и управл ющий вход 23, при этом вход 21 соединен с первым и шестым входами переключател 1, пер вый, второй и третий выходы которого подключены к входам усилителей 2-4 25 соответственно, четвертый выход переключател 1 соединен с первым входом преобразовател 5 кодов, второй, третий и четвертый входы которого подключены к вторым выходам усилите- JQ лей 2-4 соответственно, первый выход усилител 2 соединен с входами ФНЧ 6, индикатора 10 перегрузки и полосовых фильтров первой группы,первый выход усилител 3 подключен к входам ,5 ФВЧ 75 ФНЧ 8, индикатора И перегрузки и полосовых фильтров второй группы, первый выход усилител 4 соединен с входами ФВЧ 9, индикатора 12 перегрузки и поло- 4Q совых фильтров 13M-13N- третьей группы , второй, третий, четвертый и п тый входы переключател 1 подключены соответственно , к выходам ФВЧ 7, ФНЧ 6, ФВЧ 9 и ФНЧ 8, а его седьмой вход - 45 к нулевому потенциалу, выход каждого из -полосовых фильтров через соответствующие последовательно соединенные детектор 14 и интегратор 15 подключен к соответствующему входу еп коммутатора 16, выход которого соединен с входом АЦП 17, выход последнего подключен к первому входу блока 18 вычитани , второй вход которого соединен с выходом преобразовател 5 кодов, п тый вход которого переключен к первому выходу блока 20 управлени , втврой выход которого соединен с управл ющим входом коммутатора 16

55

Q 5 Q 5 п

5

а его третий выход - с управл ющим входом АЦП 17, выход блока 18 вычитани подключен к входу блока 19 индикации и выходу 22 спектрального анализатора , управл ющий вход 23 которого соединен с входом блока 20 управлени .

Анализатор работает следующим образом .

Анализируемый сигнал поступает на вход 21 анализатора и далее на первый и шестой входы переключател 1. Последний устанавливаетс в одно из двух положений в зависимости от спектра анализируемого сигнала. При анализе сигналов со спектром, возрастающим с ростом частоты,переключатель 1 устанавливаетс в положение, изображенное на чертеже. В этом случае сигнал поступает сначала на вход усилител 2, коэффициент усилени которого устанавливаетс таким, чтобы обеспечивалось максимальное без перегрузки усиление сигнала. Перегрузка усилител 2 фиксируетс индикатором 10 перегрузки , ц,

С выхода усилител 2 сигнал поступает на входы группы полосовых фильтров 13 -13-j, каждый из которых выдел ет определенный участок в высокочастотной части спектра сигнала. Таким образом, обеспечиваетс согласование уровней высокочастотных составл ющих спектра сигнала с верхней границей динамического диапазона высокочастотных полосовьгх фильтров 13 -13-j. Кроме того, сигнал с выхода усилител 2 поступает также на вход ФНЧ 6, который отфильтровывает (пропускает на свой выход) среднечастот- ные и низкочастотные составл ющие сигнала. Эти спектральные составл ющие подвергаютс дополнительному усилению . С этой целью сигнал, поступающий с выхода ФНЧ 6 на третий вход переключател 1, подаетс с второго выхода последнего на вход усилител 3, коэффициент усилени которого устанавливаетс таким, чтобы обеспечивалось максимальное, без перегрузки усиление сигнала. Перегрузка усилител 3 фиксируетс индикатором 11 перегрузки . С выхода усилител 3 сигнал поступает на входы группы полосовых фильтров , каждый из которых выдел ет определенный участок в сред- нечастотной части спектра сигнала. Таким образом, обеспечиваетс согл сование уровней среднечастотных сос- тавл ющих спектра сигнала с верхней границей динамического диапазона среднечастотных полосовых фильтров

Зк- З,.

Кроме того, сигнал с выхода усилител 3 поступает также на вход ФНЧ 8, который отфильтровывает низкочастотные составл ющие сигнала. Эти спектральные составл ющие подвергаютс дополнительному усилению, с этой целью сигнал, поступающий с выхода ФНЧ 8 на п тый вход переключател 1, подаетс с третьего выхода последнего на вход усилител 4, коэффициент усилени которого устанавливаетс таким , чтобы обеспечивалось максимальное без перегрузки усиление сигнала. Перегрузка усилител 4 фиксируетс индикатором 12 перегрузки. С выхода усилител 4 сигнал поступает на входы группы полосовых фильтров , каждый из которых выдел ет определенный участок в Низкочастотной части спектра сигнала. Таким образом, обеспечиваетс согласование уровней низкочастотных составл ющих спектра сигнала с верхней границей динамического диапазона низкочастотных полосовых фильтров 13М-13Ы.

При анализе сигналов со спектром, спадающим с ростом частоты, переключатель 1 устанавливаетс в противоположное положение. При этом сналача обеспечиваетс согласование уровней низкочастотных составл ющих спектра сигнала с верхней границей динамического диапазона низкочастотных полосовых фильтров . С этой целью сигнал, поступающий на шестой вход переключател 1, подаетс с третьего выхода последнего на вход усилител 4. Усиленный сигнал с выхода усилител 4 поступает на входы группы полосовых фильтров , а такжеуна вход ФВЧ 9, который отфильтровывает среднечастотные и высокочастотные спектральные составл ющие сигнала. Эти спектральные составл ющие подвергаютс дополнительному усилению. С этой целью сигнал, поступающий с выхода ФВЧ 9 на четвертый вход переключател 1, подаетс со второго выхода последнего на вход усилител 3. Усиленный сигнал с выхода усилител 3 поступает на входы группы полосовых фильтров 13к-13,.а также на вход ФВЧ 7, который отфильтровывает высокочас

5

0

5

тотные спектральные составл ющие сигнала . Эти спектральные составл ющие подвергаютс дополнительному усилению . С этой целью сигнал, поступающий с выхода ФВЧ 7 на второй вход переключател I, подаетс с первого выхода последнего на вход усилител 2. Усиленный сигнал с выхода усилител 2 поступает на входы группы полосовых фильтров 13,,-13-j.

При этом анализе сигналов с равномерным спектром переключатель 1 устанавливаетс в любое из двух положений . В зависимости от положени пере- клЬчател 1 усилитель 2 или 4 устанавливают в положение, обеспечивающее максимальное, без перегрузки усиление сигнала, а остальные усилители - в положение, обеспечивающее передачу сигнала без его усилени . Таким образом , обеспечиваетс согласование уровней составл ющих спектра с верхней границей динамического диапазона

5 полосовых фильтров . При этом коды коэффициентов усилени спектральных составл ющих каждого из частотных поддиапазонов формируютс преобразователем 5 кодов.

Последующа обработка сигнала заключаетс в выделении отдельных участков спектра сигнала с помощью совокупности полосовых фильтров . Затем сигналы с выходов полосовых фильтров возвод тс в квадрат с помо5 щью квадраторов и усредн ютс с помощью интеграторов . Полученные значени уровней сигнала в каждой из N частотных полос поступают каждый на соответствующий вход коммутатора 16. Последний в зависимости от кода, поступающего на его управл ющий вход, подключает сигнал, поступающий на один из его входов, к входу АЦП 17. Управление коммутатором 16 и АЦП 17, а также преобразователем 5 кодов осуществл етс блоком 20 управлени .

Claims

Формула изобретени

Спектральный анализатор, содержащий N каналов обработки, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных полосового фильтра , квадратора и интегратора, коммутатор , входы которого подключены к выходам интеграторов всех каналов, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом коммутатора , блок управлени и блок индикации , отличающийс тем, что, с целью расширени динамического диапазона анализа, в него введены переключатель, три усилител с программируемым коэффициентом усилени , три индикатора перегрузки, дв фильтра нижних частот, два фильтра верхних частот, преобразователь ко- дов и блок вычитани , при этом вход анализатора соединен с первым входом переключател , первый выход которого через первый усилитель соединен с входами первой группы каналов обра- ботки, первого индикатора перегрузки и первого ФНЧ, второй выход переключател подключен к входу второго усилител , первый выход которого соединен с входами второй группы каналов обработки, второго индикатора перегрузки , второго фильтра нижних час- тот, фильтра верхних частот, выход . которого подключен к второму входу переключател , третий вход которо- го соединен с выходом первого фильтра нижних частот, третий выход переключател подключен к входу третьего уси лител , первый выход которого соединен с входами третьей группы каналов обработки, третьего индикатора перегрузки и второго фильтра высших частот, выход которого подключен к четвертому входу переключател $ п тый и шестой входы которого соединены с выходом второго фильтра верхних частот и входом анализатора соответственно , седьмой вход переключател подключен к общей шине, а его четвертый выход - к первому входу преобразовател кодов, вторые выходы первого, второго и третьего усилителей - подключены соответственно к второму , третьему и четвертому входам преобразовател кодов, п тый вход которого соединен с первым выходом блока управлени , второй выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора, вход блока управлени соединен с управл ющим входом анализатора , а его третий выход - с управл ющим входом аналого-цифрового преобразовател , выход которого подключен к первому входу блока вычитани , второй вход которого соединен с выходом преобразовател кодов, выход блока вычитани подключен к входу блока индикации и к выходу анализатора.