SU792171A1 - Анализатор спектра - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области информационно-измерительной техники и может найти применение в спектраль ном анализе электрических сигналов широкого диапазона частот, в частности при вибрационной диагностике механического оборудовани . Известны анализаторы спектра, содержащие генератор функций Уолша, умножитель частоты, управл емые ключи, сумматоры и интеграторы 1, Однако точность анализа их недос точна, особенно при фазовых измерени х . Цель изобретени  - повышение точности анализа. Эта цель достигаетс  за счет тог что анализатор спектра, содержащий соединенные с выходами источника ис следуемого сигнала усилитель и умно тель частоты, выход которого соединен с первым входом генератора функ ций Уолша, два канала одинаковой структуры, каждый из которых содержит п управл ющих ключей, первые входы которых соединены с выходами генератора функций Уолша, вторые и третьи входы ключей противоположных каналов объединены и подключены к двум выходам усилител , а выходы кл чей соединены с последовательно вк: ченными сумматором и интегратором, . причем к выходу интегратора второго канала Подключен ангиюго-цифровой преобразователь, дополнительно содержит два формировател , реверсивный счетчик, счетчик, пороговые и сравнивающее устройства, при этом выход генератора функций Уопша через первый формирователь соединен с первым входом реверсивного счетчика , Ъторой и третий входы которого соединены с выходами порогового устройства, вход которого соединен с выходом интегратора первого канала , а выходы реверсивного счетчика соединены с первой группой входов сравнивающего устройства, втора  группа входов которого соединена с выходами счетчика, у которого первый вход через второй формирователь соединен с выходом источника исследуемого сигнала, а второй вход соединен с выходом умножител  частоты , причем выход сравнивающего устройства соединен с вторым входом генератора функций Уолша. На чертеже представлена структурна  схема анализатора. Анализатор содержит источник 1 исследуемого

сигнгша, усилитель 2, формирователь 3, умножитель 4 частоты, генератор 5 функций Уолша, п управл емых ключей 6, сумматоры 7, , 72, интеграторы 8 , 8, формирователь 9, реверсивный счетчик 10, пороговое устройство 11, сравнивающее устройство 12, счетчик 13 и аналого-цифровой преобразователь 14.

Работает анализатор следующим образом.

Анализируемый периодический сигнал , усиленный парафазным усилителем 2, поступает в двух пол рност х на двухпозиционные ключи 6 обоих каналов, управл емые сигналами генератора 5 функций Уолша. Этот генератор запускаетс  импульсами умножител  4 частоты некоторого синхронзирующего сигнала, начальна  .фаза которого прин та за начало отсчета. Каждый ключ 6 в зависимости от текущего значени  соответствующей функции Уолша выдает на выход сигнал в пр мой или обратной пол рности, реализу  тем самым перемножение входного сигнала с указанной функцией. Полученные произведени  с определенными весовыми коэффициентами суммируютс  сумматором 7, и 7 и интегрируютс  на периоде т исследуемого сигнала. Поскольку -весовые 1оэффициенты , и С, выбраны равными коэффициентам разложени  Sin KioJt i cosVlU)-fc в р д Уолша, то сигналы на выходах интеграторов 8 первого и второго каналов будут пропорциональны текущим спектральны коэффициентам Уолша.

Совпадение частот измер емой гармоники и опорных колебаний достигаетс  соответствующего коэффициента умножител  4 частоты.

В верхнем по схеме канале производитс  измерение величины фазового рассогласовани  искомой гармоники и опорного синусоидального колебани  и сведение измеренной величины к нулю путем сдвига фазы опорного колебани  след щей системой. Синхронизирующий сигнал, начальна  фаза которого принимаетс  равной нулю, первым формирователем 3 преобразуетс  в импульсы высокой скважности, формируемые в конце каждого периода Эти импульсы обнул ют счетчик 13, запускаемый импульсами умножител 

4частоты. Код счетчика 13 сравнивае тс  с кодом реверсивного счетчика 10 и в момент срав нени  на выходе сравнивающего устройства 12формируетс  импульс, обнул ющий генератор

5функций Уолша. Очевидно, что сдвиг момента обнулени  генератора 5 функций Уолша, а следовательно и начала каждого периода опорной аппроксимированнойсинусоиды, относительно начала периода синхронизирующего колебани  определ етс  кодом реверсивного счетчика 10,

В конце каждого периода опорной синусоиды импульсом второго формировател  9 код реверсивного счетчика 10 измен етс  на одну малую градацию Счетчик 13 запускаетс  импульсами умножител  4 частоты с козффициентом умножени  VC. ,а дл  формировани  полного периода опорного колебани  требуетс  импульсов. Поэтому начальна  фаза опорного колебани  в каждом периоде будет отличатьс  от начальной фазы того же колебани  в предыдущем периоде на угол

P lrl/Ky,

а через М периодов фазовый сдвиг опорного колебани  относительно синхронизирующего достигнет величины

и будет измен тьс  до совпадени  с фазой измер емой гармоники. Направление счета реверсивного счетчика 10 зависит от знакоинтервала и задаетс  взаимно инвертированными сигналами знакового порогового уЬтройства 11. При совпадении начальных фаз опорного колебани  и измер емой гармоники реверсивный счетчик 10 останавливаетс  и в нем фиксируетс  код начальной фазы измер емой армоники. После компенсации фазового рассогласовани  другое опорное колебание оказываетс  синфазным с исследуемой гармоникой, амплитуда которой определ етс  в нижнем по схеме канале. Дл  достижени  единой формы представлени  обеих измер емых величин (амплитуды и фазы) предназначен аналого-цифровой преобразователь 14.

Предлагаемое устройство выгодно отличаетс  от известных устройств аналогичного назначени , так как обеспечивает измерение амплитудного и фазового спектра исследуемой гармоники без выполнени  нелинейных операций, что повышает точность анализа. При этом сохран ютс  преимущес тва простоты аппаратурной реализации прототипа, обусловленные аппроксимацией гармонических опорных колебаний конечной суммой р да по системе функций Уолша.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР № 480993, кл. G 01 R 23/16, 1975.