SU602874A1 - Устройство дл измерени спектров переходных процессов - Google Patents

Description

мгновенный спектр переходного процесса; на фиг. 5 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства в режиме воспроизведени  и вторичной регистрации спектрального сигнала.

Устройство содержит в своем составе анализатор 1 спектра одновременного действи , предназначенный дл  измерени  спектров исследуемых сигналов и двухканальный магнитный регистратор (МР) с кольцевой прот жкой ленты. Входом устройства  вл етс  .входна  цепь анализатора 1. Первый канал МР, состо щий из блока записи, 2 и блока воспроизведени  3, предназначен дл  первичной регистрации показаний анализатора 1. Выход анализатора 1 соединен со входом блока записи 2 первого канала МР. Выход блока воспроизведени  3 первого канала МР соединен со входом нормально закрытого ключа 4, предназначенного дл  соединени  блока воспроизведени  3 первого канала МР со входом первого канала вторично1:о регистратора 5. Регистратор 5 предназначен дл  записи выходных сигналов блоков воспроизведени  первого и второго каналов МР. В качестве регистратора 5 в устройстве применен светолучевой осциллограф, осуществл ющий запись на осциллографической бумаге или пленке.

Кроме того в состав устройства вход т последовательно.соединенные между собой генератор 6 переменного напр жени  автоматически измен ющейс  частоты и преобразователь 7 частоты в посто нное напр жение. Генератор 6 предназначен дл  формировани  переменного напр жени  произвольной амплитуды с автоматическим изменением частоты. Преобразователь 7 предназначен дл  формировани  посто нного напр жени , величина которого зависит от частоты сигнала,, поступающего на вход преобразовател  7 с выхода генератора 6. Второй канал МР, состо щий-из блока записи 8 и блока воспроизведени  9, предназначен дл  первичной регистрации выходного посто нного напр жени , формируемого преобразователем 7. Вход блока записи 8 второго канала МР соединен с выходом преобразовател  7, а выход блока воспроизведени  9 второго канала МР соединен со входом триггера Шмитта 10. Триггер Шмитта. 10 предназначен дл  запуска ждущего мультивибратора 11, вход которого присоединен к выходу триггера Шмитта 10. Ждущий мультивибратор 11 предназначен дл  управлени  состо нием нормально - закрытого ключа 4, управл ющий вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора 11. Выход ключа 4 соединен со входом первого канала вторичного регистратора 5. Вход второго канала вторичного регистратора 5 соеди нен н,епосредственно с выходом блока 1воспроизведени  9.

Работа устройства в режиме первичной регистрации спектрального сигнала происходит следующим образом.

Исследуемый процесс, зарегистрированный предварительно в виде электрического сигнала 5 Ct), по одному из каналов многоканального магнитного регистратора поступает на вход анализатора спектра 1. При этом магнитный регистратор МР работает в режиме записи, ВЫПОЛНЯЯ регистрацию спектрального сигнала IT i поступающего на вход блока записи 2 первого канала МР с выхода анализатора 1. Спектральный сигнал U по форме представл ет собой последовательность серий импульсов положительной пол рности. Количество импульсов в каждой серии определ етс  числом выделенных при помощи анализатора 1 частотных компонентов в исследуемом сигнале , а период повторени  серий.-;

0 Т попредел етс  техническими характеристиками анализатора 1.

В существующих анализаторах спектра одновременного действи  величина Т

5 составл ет несколько дес тков миллисекунд . Одновременно с включением МР в режим записи приводитс  в действие генератор б. На фиг. 1 это условно показано в виде пунктирных линий, соеди0 н ющих блоки записи 2 и 8 с генераторами 6. При работе устройства в режиме первичной регистрации спектрального сигнала 2 с выхода генератора 6 на вход преобразовател  7 поступает

5 переменное напр жение ITg произвольной амплитуды с посто нного нарастающей частотой j-g . Сигнал Ug преобразуетс  преобразователем 7 в посто нное напр жениеи ,; величина которого зависит от

0 частоты J-g сигнала Ug на выходе генератора 6. Практически в рабочем диапазоне преобразовател  7 при равномерном нарастании частоты Jg на выходе преобразовател  7 наблюдаетс  линейно нарастающее во времени напр жение Ug.

5 Эти процессы отражены на фиг. 2 графическими зависимост ми и UgCtg/t). Выходной сигнал Ug, преобразовател  7 поступает на вход блока записи 8 второго канала МР. Процесс первичной ре0 гистрации спектрального сигнала TJ2 блоком записи 2 первого канала МР и линейно нарастающего, посто нного напр жени  Ug блоком записи 8 второго канала МР продолжаетс  непрерьшно до

55 тех пор, пока по показани м индикаторного блока анализатора спектра 1 не будет обнаружено возникновение переходного процесса. (Индикаторный блок на фиг. 1 с целью упрощени  чертежа не

60 показан).

На первом графике фиг.2., отображающем характер изменени  во времени, реализации исследуемого сигнала )j момент возникновени  переходного про65 цесса на оси абсцисс отмечен координатой t , а момент затухани  переходного процесса - координатной ±2. На втором графике фиг. 2, отображающем характер изменени  во времени спектрального сигнала Uj на выходе анализатора 1 (см.фиг.1), установившимс  значени м процесса соответствуют мгно венные значени  спектра, существующие до момента t и после момента t , а переходному процессу соответствует мгн венйый спектр, отмеченный между двум  указанными моментами времени. Работа МР в режиме записи прекращаетс  после полного переходного процесса , т.е. непосредственно после момента tj, При этом по первому каналу МР окажетс  зарегистрированным спектральный сигнал М, г соответствующий переходному процессу, имеющему место между моментами времени t и tg,По второму каналу МР окажетс  зарегистрированным отрезок линейно нарастающего посто нного напр жени  Ug с максимальным значением Ug , соответствующим моменту tj прекращени  записи. Структура спектрального сигнала U.Ct) , соответствующего участкам Установившегос  процесса 11, (t) при 0. и при . показана на фиг.З. Структура спектрального сигнала Uj г отображающего мгновенный спектр переходного процесса, соответствующего сигналу Ц(t) при t, показана, на фиг. 4. На этом завершаетс  процесс первичной регистрации спектрального сигнала, отображающего мгновенгный спектр переходного процесса, соответствующего показани м первого канала многоканальной системы измерени . Следующим этапом работы устройства  вл етс  воспроизведение и вторична  регистраци  спектрального сигнала, отображающего мгновенный спектр переходного процесса, соответствующего по казани м первого канала многоканальной системы измерени . Работа устройства в указанном режиме происходит сл дующим образом. Магнитный регистратор с кольцевой прот жкой ленты включаетс  в режим воспроизведени . При этом с выхода блока воспроизведени  3 первого канала МР выходной сигнал Ц поступает на вход нормально закрытого ключа 4, а с выхода блока воспроизведени  9 второго канала МР выходной сигнал U п ступает на вход триггера Шмитта 10. Перед началом работы устройства в режиме воспроизведени  производитс  калибровка триггера Шмитта 10 совместно с преобразователем частоты 7. Операци калибровки заключаетс  в том, что на вход триггера Шмитта 10 с выхода преобразовател  7 подаетс  сигнал, величина которого не превышает 80-90% величины сигнала. , соответствующего моменту времени Ug (.t), 117 м. фиг.5), при этом триггер Шмитта 10 регулируетс  на срабатывание от указанного уменьшенного значени  сигнала. Уменьшенное до 80-90% значение сигнала на указанном графике обозначено ординатой иg .о . При работе устройства в режиме воспроизр.г.дени  срабатывание триггера Шмитта 1C происходит в момент , когда величина сигнала U, поступающего на вход триггера Шмитта 10 с выхода блока воспроизведени  9 второго канала МР, достигнет величины и, , равной величине калибровочного сигнала .При этом срабатывание триггера Шмитта 10 происходит в момент времени t i когда величина сигнала UT , поступающего на вход триггера Шмитта 10 с выхода блока воспроизведени  9 достигнет величины Ul,j , равной величине .калибровочного сигнала Ug.g . При срабатывании триггера Шмитта 10 сигнал ITg на его выходе, близкий к нулю до момента времени -t, , приобретает некоторое значение U . Ступенчатое изменение сигнала ITg от нул  до величины и ,. поступа  с выхода триггера Шмитта 10 на вход ждущего мультивибратора 11, вызывает его срабатывание . При этом на выходе ждущего мультивибратора 11 по вл етс  сигнал Ug , имеющий форму пр моугольного импульса длительностью л1 . Сигнал Ug с выхода ждущего мультивибратора 11 поступает на управл.:ющий вход нормально закрытого ключа 4, при этом ключ 4 переходит в открытое состо ние и пребывает в этом состо нии в течение промежутка времени ut, т.е. с момента времени t2 до момента времени t, По истечении промежутка ьремени сЛ , когда в момент tj сформируетс  задний фронт имп Льсного сигнала Ug на выходе ждущего мультивибратора 11, ключ 4 возвращаетс  в закрытое состо ние. В течение периода времени л-t, начинающегос  в момент времени tj и заканчивающегос  в момент tj выход блока воспроизведени  3 первого канала МР через ключ 4 окажетс  присоединенным ко входу первого канала вторичного регистратора 5. Структура сигнала Уц на выходе ключа 4, поступающего на вход первого канала вторичного регистратора 5, показана на п том графике фиг.5. Одновременно с операцией регистрации спектрального сигнала вторичный регистратор 5 по своему второму каналу производит регистрацию нарастающего напр жени  UT I непрерывно поступающего с выхода блока воспроизведени  9 второго канала МР. При работе устройства в режиме воспроизведени  триггер Шмитта 10 возвращаетс  в исходное состо ние в момент времени tj, когда напр жение U7 на выходе блока воспроизведени  9 второго

канала МР, достигнув максимальнйго и, , резко падает до нул .

После завершени  операций воспроизведени  первичной магнитной записи и вторичной регистрации спектрального сигнала, отображающего характер мгновенного спектра переходного процесса по показани м первого канала многоканальной система измерени  (МСИ), устройство переключаетс  в режим обработки электрических сигналов U(t),соответствующих другим каналам МСИ.

Действие устройства при обработке сигналов, соответствующих любому (кроме первого) каналу МСИ (после того, как выполнен полный цикл обработки выходного сигнала, соответствующего первому каналу МСИ) происходит следующим образом.

Сигнал ПтпСъ) соответствующий п -ному каналу.МСИ, поступает на вход ана-. лизатора Спектра 1, с выхода которого спектральный сигнал U, отображающий характер спектра исследуемого сигнала ), подаетс  на вход блока записи 2 первого канала МР. Первый канал М при этом работает в режиме записи, в то врем , как второй канал МР работает в. режиме воспроизведени  сигнала tT7 согласно показанному на первом графике ф.иг. 5. Сигнал UT с выхода блока воспроизведени  9 поступает на вход триггера Шмитта 10, калибровка уровн  срабатывани  которого соответствует значениюU nio.Триггера Шмитта 10 срабатывает в момент времени tt,, когда напр жение UT на его входе достигнет значени  . При срабатывании триггера Шмитта 10 напр жение на его выходе ступенчато измен етс  от величины, близкой к нулю, до значени Ug . Воздействие этого перепада напр жени  йа вход.ждущего мультивибратора 11 вызывает его срабатывание, в результате чего на выходе ждущего мультивибратора 11 по вл етс  пр моугольный импульс Ug длительностью At. Указанный импульс, поступа  на управл ющий вход ключа 4, переводит его на период времени ui. из нормально закрытого в открытое состо ние. Вследствие этого в течение периода ut, начинающегос  в момент t2 и заканчивающегос  в момент tJ, выход блока воспроизведени  3 первого канала МР окажетс  через ключ 4 присоединенным ко входу перврго канала вторичного регистратора 5. В момент времени ij, когда на выходе ждущего мультивибратора 11 сформируетс  задний фронт пр моугольного импульса Ug , процесс записи сигнала TLf, по первому каналу МР прекращаетс  и первый канал МР переключаетс  на режим воспроизведени . При следующем цикле воспроизведени  кольцевой записи в момент времени Ъз. произойдет соединение выхода блока воспроизведени  3 пер

вого канала МР с первым каналом вто-ричного регистратора 5. По второму каналу вторичного регистратора 5, как и прежде, производитс  непрерывна  регистраци  сигнала UT

Очевидно, что посто нна  калибровка триггера ИЫитта 10, выполненна  при обработке сигнала U) (t), соответствующего первому каналу МСИ, обеспечит обработку сигналов ,t), соответствующих остальным каналам МСИ, в течение периода времени ut, начинающегос  в строго заданный момент BpeMeHHtj В этом и заключаетс  принцип прив зки во времени результатоз измерени  спектров при обработке выходных сигналов многокансшьной системы измерени . Производ  калибровку триггера Шмитта 10 на различные величины сигнала Ug, формируемого преобразователем 7, можно производить аппаратурный спектральный анализ переходных процессов, свойственных выходным сигналам многоканальной системы измерени  в .различные моменты времени.

Использование новыхэлементов (двухканального магнитного регистратора с кольцевой прот жкой ленты, генератора переменного напр жени  с автоматически измен ющейс  частотой, преобразовател  частоты в посто нное напр жение, триггера Шмитта, ждущего мультивибратора и ключа) выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, поскольку обеспечивает возможность аппаратурной обработки переходных процессов , свойственных выходным сигналам многокальной системы измерени , при наличии временной .прив зки между ре-, зультатами обработки сигналов по всем каналам.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  спектров переходных процессов, содержащее анализатор спектра одновременного действи  и двухканальный вторичный регистратор , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него дополнительно введены двухканальный магнитный регистратор состо щий в каждом канале из блока записи и блока воспроизведени  записи, причем вход блока записи первого канала магнитного регистратора соединен с выходом анализатора спектра, а также последовательно соединенные генератор и преобразователь частоты, выход которого св зан с входом блока записи втоgoro канала, последовательно соединенные триггер Шмитта, ждущий мультивибратор и ключ, выход которого соеди нен с входом первого канала вторичного регистратора, а второй вход ключа св зан с выходом блока воспроизведеНИН первого канала магнитного регистратора , а .выход блока воспроизведени 

   второго канала магнитного регистрато-Источники информации, прин тые

   ра соединен с входом триггера Ш  ттаво внимание при экспертизе:

   и входом второго канала вторичного ре-1. Патент США. 3422348, кл. 324гистратора .77, 1969. II/

   ,пР

   Х/ЧЛЛл/ч

   9 х т g

   -fe.J.b

   I II

   АМА-/

   .. .|

   I

   %(ЯЯДГ

   ..Tu. rff..tej.;JaIIIi

   «.r

   6mat, 7maл .

   J:6maKjJJ2jnajf

   I/.

   .