SU714304A1 - Анализатор частотных характеристик - Google Patents

Description

(54) АНАЛИЯАТОР ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относитс  к области измерительной техники, а именно, к анализаторам частотных характеристик сильно инерционных промышлен- 5 ных объектов и систем автоматического регулировани , подверженных воздействию случайных возмущений.

Известны анализаторы, содержащие измерительный блок, блоки управлени ,ю равнени  и регистры Cll.

Недостатком их  вл етс  то, что они не обеспечивают автоматического выбора числа периодов усреднени , оптимального с точки зрени  продолжительности измерений.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому  вл етс  анализатор, содержащий блок измерени  амплитуды и фазы сигнала, блоки 20 усреднени , управлени  и регистрации 2 .

Недостатком данного устройства  вл етс  больша  продолжительность времени измерени  параметров сигна- js ла.

Цель изобретени  - Сокращение времени измерени .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в анализатор частотных характе- ,Q

ристик, содержащий последовательно соединенные измерительный блок и блок усреднени , блок управлени , входы которого св заны соответственно с пусковым реле, с входом анализатора через формирователь , вход которого соединен с входом измерительного блока, а также с первым выходом блока усреднени и с выходом перек71ючател , вход которого подключён к первому входу певого выходного устройства, второе, третье и четвертое выходные устройства , дополнительно введены два запоминающих регистра, блок сравнени , числовой задатчик и регистр сдвига, информационные выходы которого подключены к соответствующим входам блока усреднени , а два других выхода: подключены соответственно к входам второго и третьего выходного уст ройства, вход последнего из которых подключен также к одному из входов блока управлени , один выход которого подк.пючен к объединенным установочным входам блока усреднени , и регистра сдвига, а другой выход соединен со вторым установочным входом регистра сдвига и однов714304

еменно с первыми входами обоих за оминаюм х регистров, второй вход одного из которых подключен к второу выходу блока усреднени , а выход оединен со вторым- входом второго запоминающего регистра/ с вторым входом первого выходного устройства и с первым входом блока сравнени , второй вход которого подключен к выходу второго запоминающего регистра, а третий вхой соединен со входом четвертого выходного устройства и с выходом числового задатчика, входыкоторого соединены с соответствующими информационными выходами регистра сдвига, при этом выход блока сравнени  соединен с первым входом первого .выходного устройства.

На чертеже представ хена структур-На  схема анализатора. . Анализатор содержит формирователь 1, измерительный блок 2, блок 3 усрёд .нени -, запоминаюише регистры 4,5, блок б сравнени , числовой задатчик 7,выходные устройства 8-11, пусковое рело 12, блок 13 управлени ,

регистр 14 сдвига, переключатель 15.:

Работает анализатор следующим об-; разом. Каждый цикл измерени  йачйнаетс  после, нажати  оператором пускового реле 12. При этом блок 13 управл .ени  своим выходным сигналом.очищает

блбк 3 усреднени  и устанавливает

регистр 14 сдвига в исходное сбсто нйе . В последующий момент, например, в момент перехода .входного сигнала

Через его среднее за период колебаний значёние, формирователь 1 выдает импульс на блок 13 управлени , который разрешает блоку 3 усреднени  гтрйем .информацйи с измерительного

. е5лока 2 о .. - , В ;тёч;ениё пе рвОго периода колебаний вхЬднОго сигнала блок 2 asMepSeT соответствующее этому периоду зна еНиё па:райетра колебаний и в конце ;;этрго или .в начале следующего перио да колебаний передает это значение вблок 3 у-среднени , который формИ jjyeT на двоём вьлходе цифровой сигнал, ,соЬтв.ётстгвующий значению параметра колее аний за первый период. Помеле окончани  формировани  указанного ;з н ени;   с и гнал а на в тором выходе блока 3 усреднени  вырабатываетс  сигнал, который, поступа  .на вход

блс( 13 управлени , вызывает на его вйходе по вление импульса, раз- решающего запись в запоминающий ре гистр 4 4fffcjrrp:Bprd значени  парамётра колебаний, измеренного за первый период колебаний, и сдвигает единицу во второй разр д регистра 14 сдвига.

Ан алогично описанному вьаые, после окончани  измерени  значени  параметра колебаний за второйпериод колебаний выходной сигнал блока 3

4

усреднени  в некоторый момент времени будет иметь значение, отображающее среднее арифметическое из двух значений параметра колебаний, одно из которых соответствуетпервому, а второе - второму периоду колебаний , при этом возникает очередной сигнал на втором выходе блока 3 усреднени , по вление которого приводит к записи в запомин айзщий регист 5, предшествующего (по времени) содержимого запоминающего регистра 4, т.е. значени  .периода колебаний, измеренного за первый период колебаний , а в запоминающий регистр 4 - указанного среднего арифметического значени  параметра колебаний за первый и второй периоды колебаний, . е значение параметра колебаний, усредненное по закону среднего арифметического за первые два периода колебаний ) , а единичный уровень в регистре 14 сдвига перемещаетс  в третий разр д.;

Примерно через период в регистрах 5 и 4 окажутс  записанными, значени  .параметра колебаний, усредненные по закону среднего арифметического за первые два и за первые три периода колебаний соответственно. Таким образом, если считать, что значение параметра колебаний, измеренное за первый период колебаний, также  вл етс  усредненным за один пеРИД колебаний, то, в общем случае, имеем что, пока число периодов колебаний N не превьгшает числа М, где М - максимальный номер разрешающегО входа блока 3 усреднени , Б регистрах 4 и 5 записаны значени  параметра колебаний, усредненные за N и N-1 периодов колебаний соответственно . . х- -

3 услови х шума, наложенного на входной сигнал, результаты измерени  блоком 2 измерени  параметра колебаний за разные периоды.колебаний могут отличатьс  от истинного значени  параметра и друг от друга, причем тем сильнее, чем интенсивнее шум. Однако, . случаев по мере увеличени  числа периодов усреднени  абсолютна  величина разности последнего и предыдущего усредненных значений, монотонно уменьшаетс , а сами усредненные значени  приближаютс  к истинному значению измер емого параметра колебаний (по такому же закону), так что указанна  абсолютна  величина разности может служить мерой достоверности или точности измерени . Ь рк б сравнени  сравнивает между собой числа Д и Д, которые . вл ютс  усредненными знаЧе .ни ми параметра кЬлебаний за N-I и N периодо колебаний соответственно, и формирует выхЬйной логический сигнал тогда, когда разность этих

значений по абсолютной величине станет меньше некоторого числа Д,, выдаваемого на один из входов блока б сравнени  числовым задатчиком 7. Допустим , что переключатель 15 разомкнут . Если число До выбрано больше возможного значени  измер емого параметра (например, установкой оператором переключател  числового задатчика 7 в соответствующее положение), то выходной сигнал блока б сравнени  разрешает индикацию выходным устройством 8 любого числа, записанного в регистре 4. Все врем , пог ка , выходной сигнал выходного устройства 8 -(например, показани  цифрового отсчетного устройства) отображает значение параметра колебаний , усредненное за возрастающее число N периодов колебаний.

пусть число До выбрано относительно небольшим, напримет таким, что оно соответствует одному проценту от верхнего предела измерени  параметра колебаний. При этом, в зависимости от интенсивности и характера шума во входном сигнале, блок б сравнени  либо сработает при некотором N и даст разрешение на .выдачу результата измерени  выходному устройству 8, при этом цикл измерени , по существу , Закончен, либо, если число, периодов колебаний окажетс  недостаточным дл  того, чтобы абсолютна  величина разности значений измер емого параметра колебаний, усредненного за N и N-1 периодов колебаний, стала меньше числа До не сработает и анализатор в. этом случае невыдаст результата. При Nfl на выходе i-ro разр да регистра 14 сдвига возникает единичный уровень, который увеличивает выходное число числового задатчика 7, например, в два раза, и блок б сравнени  сравнивает абсолютную величину разности значений измер емого параметра колебаний, усреднен-: ных за периодов колебаний, с увеличенным выходным числом числового задатчика 7. Если при этом б.лок 6 сравнени  срабатывает, -io на выходе выходного устройства 8 по вл етс  результат измерени  и цикл измерени  по существу, закончен. Если же ив этом случае блок б сравнени  не сработает , то, аналогично описанному выше, с помощью регистра 14 сдвига в следующем периоде колебаний производитс  дальнейшее увеличение выходного числа числовог.о задатчика 7. . Если при этом блок б сравнени  срабатывает , то на выходе выходного устройства 8 по вл етс  результат иэмерен .и  и цикл измерени , по существу , закончен. Если же и в этом случае блок б сравнени  не сработает, то с помощью регистра 14 сдвига в следующем .периоде колебаний производитс  дальнейшее увеличение выходнр6

то числа числового задатчика 7. Указанный процесс продолжаетс  либо до срабатывани  блока сравнени  6 и соответственно, окончани  цикла измерени , либо до возникновени  единичного уровн  в последнем разр де регистра 14 сдвига, который блокирует дальнейшее пропускание блока 13 управлени  на его выход выходных импульсов формировател  1 и останавливает этим цикл измерени , а также

0 с помощью В.ЫХОДНОГО устройства 9 сигнализирует о несоответстэии статистических характеристик шума (или самого исследуемого объекта) возможност м анализатора, или о возможной

5 неисправности, или о неправильной установке режима работы анализатора.

Если переключателе 15.замкнут, то выходной сигнал блока 6 сравнени  одновременно с разрешением выйачи

0 результата измерени  выходному устройству 8 блокирует пропускание блоком 13 управлени  на его выход выходных импульсов форютровател  1 и прекращает этим цикл измерени  Вы5 ходные устройства анализатора сохран ют свои выходные состо ни , например , показани , до нового цикла из|Мерени , который мЪжет быть начат, как указывалось выше, нажатием реле i 2 ..

Выходное устройство 10 индицирует величину выходного числ числового задатчика 7, например, выраженную в процентах от верхнего предела измерени  параметра колебаний. Эта ин5 формаци  может быть использована,

например, совместно с числом периодов колебаний, совершенных в данном цикле измерени , дл  оценки статистических свойств шума входного сигнала или самого исследуемого объек-. та.

i Выходное устройство 11 индицирует , например, показани  числа,периодов колебаний, совершенных входным сигналом в процессе измерени . Эта информаци  может быть использ.ована при статистических исследовани х шума входного сигнала или самого , исследуемого объекта, а также дл  . текущей оценки исправности анализатора

Таким образом, предложенный анаiHSBTop обеспечивает ВЕЛдачу резульtara измерени  параметра колебаний

S за минимальное врем , необходимое дл  удовлетворени  заданного критери  достоверности и измерени , при зтом освобождает оператора от необходимости посто нно следить за выходными сигналами анализатора и дает ему возможность оценки соответстви  установленных параметров и режимов работы анализатора анализируемому процессу, т.е. обладает еще

5 и повышенным по сравнению с известньами анализаторами удобством з работе .

Claims (1)

1.Патент США №3917927, кл, 235/92 TF, опублик. 1975.

2,Пневматический анализатор частотных характеристик дл  динамической оптимизации промыщленных САР.

Технический отчет Ленинградского специализированного пусконаладочного управлени  треста Севзапмонтажавтоматика Минмонтажспецстро  СССР, Л., 1973.