SU760473A1 - Устройство для выделения периодических сигналов 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к импульсной и измерительной технике и предназначено для выделения слабых периодических сигналов с флуктуирующим периодом на фоне шумов.

Известно устройство выделения. импульсов от соударения кинематических пар механизмов, вырабатывающее стробы каждый второй период, корректируя их положение по длительности первого периода [ΐ].

Известно также устройство для· измерения гармонического сигнала, содержащее аналого-цифровой преобразователь, формирователь импульсов, формирователь моментов выборок, сумматор, блок'памяти и блок индикации [ 2 ].

Однако известным устройствам присуща динамическая погрешность измерения, обусловленная тем, что при обработке каждого периода сигнала используется значение длительности предыдущего периода в предположении, что период сигнала флуктуирует медленно, т. е., что соседние периоды незначительно отличаются друг от

ι друга.

• Цель изобретения - уменьшение погрешности устоойства.

2

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для выделения периодических сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь,

5 информационный вход которого соединен со входом формирователя импульсов и входной шиной устройства, сумматор, первый выход которого соединен'со входом блока индикации, а второй выЮ ход - со входом блока памяти, выход которого соединен со входом сумматора, дополнительно введены К аналогоцифровых преобразователей, К + 1 блоков памяти, К + 1 элементов срав15 нения, измеритель временных интервалов и формирователь ряда частот, причем информационные входы дополнительных аналого-цифровых преобразователей соединены с входной шиной

20 устройства, а выходы всех аналогоцифровых преобразователей через дополнительные блоки памяти соединены с первыми входами соответствующих элементов сравнения, выходы которых подключены ко второму входу сумматора, вход измерителя временных интервалов соединен с выходом формирователя импульсов, а выход - со вторыми входами элементов сравнения и

30 входом формирователя ряда частот,

760473 ' 4

каждый из К + 1 выходов которого соединен со входом"запуска Одного аналого-цифрового преобразователя и третьим входом соответствующего ему элемента сравнения. ·

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит К + 1 аналогоцифровых преобразователей 1, К + 1 блоков 2 памяти, К + 1 элементов 3 сравнения, формирователь 4 импульсов, измеритель 5 временных интервалов, формирователь б ряда частот, сумматор 7, блок 8 памяти и блок 9 индикации.

Устройство работает следующим образом.

Входной периодический сигнал поступает на входы аналого-цифровых преобразователей 1 и формирователя 4 импульсов, который в начале каждого периода вырабатывает короткий импульспоступающий затем на вход измерителя 5 временных интервалов.

Обозначим значение длительности текущего периода сигнала через Т^, а значение длительности предыдущего периода - через Т₄. В известном устройстве [2] моменты запуска аналого-цифрового преобразователя в текущем периоде сигнала;нравны . Ти

* “ ¹ "п~ ’

10

15

20

25

где

3απ.ι

30

Первый момент запуска ]-го аналогоцифрового преобразователя 1 выбирается согласно формулы

^£запл/· + ⁽⁷⁾

где /=0,1,2,..., К.

Общее количество аналого-цифровых преобразователей равно К + 1.

Моменты запуска .(-го аналого-цифрового преобразователя согласно (1)и (7) равны

' зал.-ι}

νΐΑ···,η,

/-0Д2,. · ι к

(8)

- текущий номер выборки сигнала,

п - количество выборок за период сигнала.

Число выборок в каждом периоде при любой частоте сигнала постоянно и равно’η, т. е. исследуются гармоники сигнала с первой до ·

Пусть максимальное значение флуктуаций соседних периодов сигнала равно +с£ ’

(- /^^таг· I - /Та-Τι 1тск ₎ (2}

тогда интервал флуктуаций значений Длительности периода равен 2<Г·

Для уменьшения динамической погрешности измерения необходимо, чтобы моменты запуска аналого-цифрового преобразователя равнялись

Чапл ” ’"? ’ ’ “ ¹ ’’ ’· ·* ⁽³⁾

В известном устройстве максимальная’ погрешность измерения будет в случае

35

40

45

50

Т_г - Т₄ (1 +сГ),

а диапазон флуктуаций первого момента запуска аналого-цифрового преобразователя равен

. Т₄ · 2

и _!_

зал-»

55

(5) <0·

Δΐ

(6)

65

Формирователь б ряда частот по измеренным значениям периода сигнала Т₄ и известным (побтоянным) величинам 0,3* и К формирует согласно (8) импульсы запуска каждого аналогоцифрового преобразователя в текущем периоде. Значения сигнала, измеренные каждым _|-ым аналого-цифровым преобразователем в моменты ϊ ^αη.-ϊ/ , поступают в ^соответствующие блоки 2 памяти, где хранятся на протяжении текущего периода сигнала. Выходы блоков 2 памяти соединены с первыми входами элементов 3 сравнения, на третьи входы которых поступают импульсы запуска с выходов формирователя 6 ряда частот, а на вторые входы - значение длительности текущего периода сигнала с выхода измерителя 5 временных интервалов.

В конце текущего периода сигнала открывается тот элемент 3 сравнения, в котором разность между значением длительности текущего периода сигналов и временем появления η-ого импульса запуска

' ⁽⁹⁾

будет минимальная.

При изменении периода сигнала

меняются и моменты появления стробов запуска аналого-цифровых преобразователей согласно (8),при этом на вход сумматора 7 поступают значения сигнала с выхода того аналого-цифрового преобразователя, у которого моменты запуска максимально приближаются к значениям (ЗХ

После каждого цикла измерения, равного одному периоду сигнала, накопленные за предыдущие периоды значения сигнала заносятся в блок 8.памяти. При каждом очередном цикле измерения значения амплитуды сигнала, поступающие в сумматор 7 и соответствующие сЦ· фазовым углам (сЦ =

360°) , ркладываются со значениями, хранящимися в блоке 8 памяти и соответствующими также сС ₄ углам.

Разобьем этот диапазон на К поддиапазонов длительностью

2ι_ 2<Г

К

760473

Количество точек усреднения эа период сигнала выбирается согласно теоремы Котельникова

^η Т ♦ ’

где - максимальная частота спек- с

тра периодического сигнала.

Количество усредняемых периодов N зависит от отношения сигнал/помеха на входе устройства. Так как сигнал когерентен, то мощность сигнала Ρς в процессе накопления возрастает пропорционально N ², мощность некогерентного шума Рр - пропорционально N, поэтому отношение мощностей после накопления 15

После N накопленных периодов информация с выхода сумматора 7 подается 20 на вход блока 9 индикации.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   25

   Устройство для выделения периодических сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого соединен со входом формирователя импульсов и вход-зд ной шиной устройства, сумматор, первый выход которого соединен со входом блока индикации, а второй выход со входбм блока памяти, выход которого соединен со входом сумматора, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности устройства , в него дополнительно введены К аналого-цифровых преобразователей, К + 1 блоков памяти, К + 1 элементов сравнения, измеритель временных интервалов и формирователь ряда частот, причем информационные входы дополнительных аналого-цифровых преобразователей соединены с входной шиной устройства, а выходы всех аналого-цифровых преобразователей через дополнительные блоки памяти соединены с первыми входами соответствующих элементов сравнения, выходы которых подключены ко второму входу сумматора, вход измерителя временных интервалов соединен с выходом формирователя импульсов, а выход - со вторыми входами элементов сравнения и входом формирователя ряда частот, каждый из К + 1 выходов которого соединен со входом запуска аналого-цифрового преобразователя и третьим входом соответствующего ему элемента сравнения.