SU911362A1 - Анализатор спектра - Google Patents

Description

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, предназначено для спектрального анализа различных процессов, в частности j для экспериментального определения характеристик шумов и вибраций двигателей и других объектов.

Известны анализаторы, содержащие фильтр нижних частот, усилитель- |θ ограничитель, интегратор и параллельно включенные измерительные каналы, состоящие из фиксатора уровня сумматора, детектора, умножителя и интегратора [ 1 ] . . ,

Однако точность анализа их недос- ’⁰ таточна.

Цель изобретения - повышение точности .ан али за.

Эта цель достигается за счет того, что в анализатор спектра, содержащий последовательно включенные входной блок, фильтр нижних частот, усилительограничитель и интегратор, к вых'оду которого подключен пиковый детектор и η параллельно включенных измеритель 25 ных каналов, первый из которых состоит из последовательно соединенных умножителя и интегратора, а каждый К-ый канал из К-1 последовательно соединенных фиксатора уровня, сумма- 30 тора и двухполупериодного детектора, а также умножителя, подключенного к интегратору, причем вторые входы сумматоров всех каналов подключены к выходам пикового детектора, а вторые входы всех умножителей - к выходу входного блока, дополнительно введены второй пиковый детектор и в каждый канал последовательно соединенные второй сумматор и второй интегратор, при этом вход второго пикового детектора соединен с входом первого пикового детектора, а его выходы подключены к вторым входам всех введенных сумматоров, первые входы которых во всех каналах, кроме первого, соединены с выходом соответствующих двух полупериодных детекторов, а первый вход второго сумматора первого канала ' соединен с входом обоих пиковых детекторов, выходы вторых интеграторов во всех каналах подключены к первым входам своих умножителей.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Оно состоит из входного блока 1, фильтра 2 нижних частот, .усилителяограничителя 3, интегратора 4, пиковых детекторов 5 и 6, сумматоров 7, вторых интеграторов 8, умножителей 9, интеграторов 10, фиксаторов 11 уровня, сумматоров 12 й двухполупериодных детекторов 13.

Устройство работает следующим образом. 5

Исследуемый сигнал с выхода блока 1 поступает на вход фильтра 2 ниж< них частот, который выделяет основную гармонику. Это напряжение, близкое по форме к синусоидальному, пре- Ю образуется усилителем-ограничителем 3 и интегратором 4 в треугольное напряжение. Частота этого сигнала в К-ом измерительном канале (к - номер исследуемой гармоники) умножает- 15 ся в К раз. Сигнал с выхода интегратора 4, период которого совпадает с периодом основной гармоники исследуемого сигнала, преобразуется пиковым детектором 5 в постоянное напря- 20 жение (п-1) различных уровней, которые снимаются соответственно с 1-го 2-го,..., п-го выходов первого пикового детектора 5.

Сигналы с соответствующих выходов 25 пикового детектора 5 поступают на вторые входы сумматоров 12. Величина этого сигнала равна a/к,, где а - амплитуда сигнала на входе интегратора 4 . На первые входы сумматоров 12 βθ подаются треугольные сигналы, нулевой уровень которых фиксируется фиксатором 11 уровня. Сигнал с·выходов сумматоров 12 двух полупериодно выпрямляется детекторами 13. Если умножение частоты не закончено, то этот сигнал с детектора 13 подается на следующие цепочки, состоящие из последовательно соединенных фиксатора 11 уровня, сумматора 12 и детектора 13. Если же умножение часто- 40 ты закончено, то сигнал с детектора 13 поступает на первый вход сумматора 7, на второй вход которого подается постоянное напряжение с соответствующего выхода пикового детектора 45 6, которое имеет уровень а/2К. Это напряжение необходимо для исключения постоянной составляющей выходного треугольного напряжения детектора 13, в результате чего на выходе суммато- 59 ра 7 получаем треугольный сигнал с нулевым средним значением. Этот сигнал поступает на вход второго интегратора, который реализует операцию интегрирования треугольного сигнала. 55

Опорный сигнал с выхода второго интегратора 8 поступает на первый вход умножителя 9, на второй вход которого подается исследуемый сиг нал. Выходной сигнал умножителя 9 интегрируется интегратором 10, в результате чего получается сигнал, пропорциональный соответствующему спектральному коэффициенту.

Таким образом, при работе предлагаемого анализатора не требуется формирования гармонических опорных сигналов, а вместо этого используются более простые и требующие значительно меньших аппаратурных затрат кусочно-полиномиальные опорные сигналы. З.а счет этого погрешность измерения уменьшается более чем в 3 раза по сравнению с известным техническим решением.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике, предназначено дл  спектрального анализа различных процессов, в частности дл  экспериментального определени  характеристик шумов и вибраций двигателей идругих объектов. Известны анализаторы, содержащие фильтр нижних частот, усилительограничитель , интегратор и параллель но включенные измерительные каналы, состо щие из фиксатора уровн  сумматора , детектора, умножител  и интегратора 1 . Однако точность анализа их недостаточна . Цель изобретени  - повышение точности .ан али за. Эта цель достигаетс  за счет того что в анализатор спектра, содержащий последовательно включенные входной блок, филь.тр нижних частот, усилител ограничитель и интегратор, к выходу которого подключен пиковый детектор и а параллельно включенных измерител ных каналов, первый из которых состо ит КЗ последовательно соединенных умножител  и интегратора, а каждый К-ый канал из К-1 последовательно соединенных фиксатора уровн , сумматора и двухполупериодного детектора, а также умножител , подключенного к интегратору, причем вторые входы сумматоров всех каналов подключены к выходам пикового детектора, а вторые входы всех умножителей - к выходу входного блока, дополнительно введены второй пиковый детектор и в каждый канал последовательно соединенные второй сумматор и второй интегратор , при этом вход второго пикового детектора соединен с входом первого пикового детектора, а его выходы подключены к вторым входам всех введенных сумматоров, первые входы которых во всех каналах, кроме первого, соединены с выходом соответствующих двух полупериодных детекторов , а первый вход второго сумматора первого канала соединен с входом обоих пиковых детекторов, выходы вторых интеграторов во всех каналах подключены к первым входам своих умножителей . На чертеже представлена структурна  схема устройства. Оно состоит из входного блока 1, фильтра 2 нижних частот, усилител ограничител  3, интегратора 4, пиковых детекторов 5 и 6, сумматоров 7, вторых интеграторов 8, умножителей 9, интеграторов 10, фиксаторов 11 уровн , сумматоров 12 и двухполупериодных детекторов 13. Устройство работает следующим образом . Исследуемый сигнал с выхода блока 1 поступает на вход фильтра 2 ниж них частот, который выдел ет основную гармонику. Это напр жение, близкое по форме к синусоидальному, преобразуетс  усилителем-ограничителем 3 и интегратором 4 в треугольное напр жение. Частота этого сигнала в К-ом измерительном канале (к - номер исследуемой гармоники) умножаетс  в К раз. Сигнал с выхода интегратора 4, период которого совпадает с периодом основной гармоники исследуемого сигнала, преобразуетс  пиковым детектором 5 в посто нное напр жение (п-1) различных уровней, которые снимаютс  соответственно с 1-го 2-го,..., п-го выходов первого пикового детектора 5. Сигналы с соответствующих выходов пикового детектора 5 поступают на вторые входы сумматоров 12. Величина этого сигнала равна а/к, где а - амплитуда сигнала на входе интегратора 4 . На первые входы сумматоров 12 подаютс  треугольные сигналы, нулевой уровень которых фиксируетс  фиксатором 11 Уровн . Сигнал с-выходов сумматоров 12 двух полупериодно выпр мл етс  детекторами 13. Если умножение частоты не закончено, то этот сигнал с детектора 13 подаетс  на следующие цепочки, состо щие из последовательно соединенных фиксатора 11 уровн , сумматора 12 и детектора 13. Если же умножение частоты закончено, то сигнал с детектора 13 поступает на первый вход сумматора 7, на второй вход которого пода .етс  посто нное напр жение с соответ ствующего выхода пикового детектора 6, которое имеет уровень а/2К. Это напр жение необходимо дл  исключени  посто нной составл ющей выходного треугольного напр жени  детектора 13 в результате чего на выходе сумматора 7 получаем треугольный сигнал с нулевым средним значением. Этот сигнал поступает на вход второго интегратора , который реализует операцию интегрировани  треугольного сигнала. Опорный сигнал с выхода второго интегратора 8 поступает на первый вход умножител  9, на второй вход которого подаетс  исследуемый сигнал . Выходной сигнал умножител  9 интегрируетс  интегратором 10, в результате чего получаетс  сигнал, пропорциональный соответствующему спектральному коэффициенту. Таким образом, при работе предлагаемого анализатора не требуетс  формировани  гармонических опорных сигналов , а вместо этого используютс  более простые и требующие значдтельно меньших аппаратурных затрат кусочно-полиномиальные опорные сигНсшы . З.а счет этого погрешность измерени  уменьшаетс  более чем в 3 раза по сравнению с известным техническим решением. Формула изобретени  Анализатор спектра, содержащий последовательно включенные входной блок, фильтр нижних частот, усилитель-ограничитель и интегратор, к выходу которого подключен пиковый детектор и п- параллельно включенных измерительных каналов, первый из которых состоит из последовательно соединенных умножител  и интегратора, а каждый К-ый канал из К-1 последовательно соединённых фиксатора уровн , сумматора и двухполупериодного детектора, а также умножител , подключенного к интегратору, причем вторые входы сумматоров всех каналов подключены к выходам пикового детектора , а вторые входы всех умнржителей - к выходу входного блока, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  точности анализа, в него дополнительно введены второй пиковый детектор).и в каждый канал последовательно соединенные второй сумматор и второй интегратор, при этом вход рторого пикового детектора соединен -с входом первого пикового детектора, а его выходы подключены к вторым входам всех введенных сумматоров, первые входы которых во всех каналах, кроме первого, соединены с выходом соответствующих двухполупериодных детекторов, а первый вход второго сумматора первого канала соединен с входёми обоих пиковых детекторов,выходы вторых интегра торов во всех каналах подключены к первым входам своих умножителей. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №571764, кл. G 01 R 23/00, 1977.