SU446073A1 - Устройство дл измерени коэффициентов фурье - Google Patents

Description

Изобретеиие относитс  к анализаторам гармонических составл ющих токов или напр жений в диапазоне от ультразвуковых до инфранизких частот и может быть использова«о дл  измерени  четных и нечетных коэффициентов Фурье разложени  в р д по системе тригоно.метрических функций широкополосных электрических процессов, измен ющихс  в значительном динамическом диапазоне . Известны устройства дл  определени  коэффициентов .разложени  электрических сигналов в р д Фурье ло тригонометрическим функци м, содержащие блоки усреднени , вход каждого из которых соединен с перемножителем анализируемого сигнала на одно из квадратурных гармонических напр жений, соответствующих измер емой спектральной компоненте , и генератор квадратурных гармонических напр жений. Однако отмечаютс  низка  точность измерений и узкие динамический и частотный диапазоны, что обусловлено сложностью построени  диапазонного генератора стабильных и точных по амплитуде, частоте и фазе квадратурных гармонических колебаний и применением аналоговых перемножителей анализируемого сигнала на гармонические колебани . Цель изобретени  - повыщение точности измерений, расщирение динамического и чатотного а,и адазоно,в. Это достигаетс  тем. что устройство содержит генератор N ортогональных напр жений, 2N блоков весовых коэффициентов и два сумматора, причем выходы генератора ортогональных напр жений подключены к первым входам соответствующих перемножителей, вторые входы которых соединены с источником анализируемого сигнала , выход каждого перемножител  подключен к входам двух соответствующих блоков весовых коэффициентов, выходы блоков весовых коэффициентов соединены с соответствующими сумматорами, подключенными к блокам усреднени . На чертеже представлена блок-схема устройства . Устройство содержит блоки усреднени  / и 2. К блоку усреднени  / подсоединен сумматор 5, а к блоку усреднени  2 - сумматор 4. К каждому из входов сумматора 3 подключены Л блоков весовых коэффициентов 5, а к 1входам cyMiMaTopa 4 - N блоков весовых коэффициентов 6. Блоки 5 и 6 соединены с Л перемножнтел ми 7. К первым входам перемножителей подключен генератор N ортогональных напр жений 8, например, ортогональной системы Л пр моугольных импульсных напр жений единичной амшлитуды или Системы напр жений, измен ющихс  по функци м Уолша. Вторые входы перемножителей соединены с источником анализируемого сигнала 9.

Устройство работает следующим образом.

При измерении коэффициентов Фурье, соот1ветст вующ«х п-той 1апектральной комлоненте , одновременно с началом анал.изируемого сигнала S(t), tG 0,Т включаетс  генератор 8, последовательно п раз подр д вырабатывающий систему N ортогональных напр жений , например Л ортогональных пр моугольных импульсов единичной амллитуды. В перемножител х 7 каждое импульсное напр жение перемножаетс  -с анализируемым сигналом. Так как амплитуды импуль-сных напр жений равны единице, умножение сводитс  к -простому коммутированию анализируемого сигнала на врем , равное длительности импульса. В качестве перемножителей используют .ключевые устройства, имеющие щирокий частотный и динамический диапазоны . Результаты умножени  суммируютс  в сумматоре 3 с весами, определ емыми блоками 5, а S сумматоре 4 - с весами, определ емыми блокам,и 6. В блоках 5 устанавливают веса, пропорциональные величинам п { a.. cos-y-rect t-iTlnN-TlnN,. в блоках € - пропорциональные в in - rect t-iTlnN-TInN . TInN

Величины Сг  вл ютс  коэффициентами Фурье разложени  одного периода колебани 

2it/z ,т

cos г- В р д по системе Л ортогональных импульсов иа отрезке, равном длительности одного периода этого колебани . Величины Pi - коэффициенты Фурье разложени  в р д ПО системе N ортогональных пр моугольных :им1пульсов ОДНОГО периода колеба . l-Knt

ни  sin - на отрезке, равном одному периоду этого колебани . Как следует из формул (1) и (2), Oj и pi не завис т от номера измер емой гармоники.

После усреднени  в блоке 1 выходного напр жени  сумматора 3 пние:

т

an - -jrj 5 (О cos dt

t-iTlnN-TinN

dt

TjnN

t-iT/nN-T/nN

didt. TinN

приближенно равное четному коэффициенту Фурье разложени  сигнала .в р д по системе тригонометрических функций.

Усредненное блоком 2 -напр жение сумматора 4 дает приближенное значение нечетного коэффициента Фурье:

й„ J S (О sin d/ -1 j S (02 p.-rect оо

t-iTltiN-TlnN.. ifvc/A .

)--,

t-iTlnN-TlnN

TInN

Необходима  точность измерений достигаетс  использованием достаточного количества Л ортогональных напр жений, а отрезок их существовани  определ ет номер измер емых коэффициентов Фурье.

Отсутствие генератора стабильных и точных по амплитуде, частоте и фазе квадратурных гармонических колебаний, применение ключевых перемножителей повышает точность измерений, расшир ет динамический и частотный диапазоны устройства.

Предмет изобретени 

Устройство дл  измерени  коэффициентов Фурье, содержащее Л перем«ожителей и два В случае применени  генератора 8, выраатывающего напр жени , измен ющиес  по ункци м Уолша wal(f, t), i 1, 2, ... ,7V (t)s.(2i,, n г 2 /г/ -wal(2i, t)dt, J, COS „ -r. Ь„ « 5 (О wal (2f - 1, t) p/ dt. 2тс/гг , . , , j. Р.- т1sin wal (2г - 1, t) dt.

блока усреднени , отличающеес  тем, что, с целью Повышени  точности измерений и расширени  динамического и частотного диапазонов , оно содержит генератор Л ортогональных напр жений, N блоков весовых коэффициентов и два сумматора, причем выходы генератора ортогональных напр жений подключены к первым входам соответствующих

перемножителей, вторые входы которых соединены с источником анализируемого сигнала , выход каждого перемножител  подключен ко входам двух соответствующих блоков весовых коэффициентов, выходы блоков весовых коэффициентов соединены с соответствующими сумматорами, подключенными к блокам усреднени .