Автоматический анализатор гармонических составляющих сигнала

 

Изобретение относится к иэмери- .тельной технике и может быть испольJJ 16 зовано при спектральном анализе сигналов сложной формы, содержащих гармонические составляющие с произволь- . но изменяювдамися во времени частотами на фоне широкополосного шума. Цель изобретения - повьшшние быстродействия анализатора в режиме циклического измерения параметров гармонических составляющих входного сигнала, частоты которых находятся в произвольном соотношении и независимо меняются во времени. Для достижения поставленной цели в устройство дополсо о 00 со Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1308930 А1 ((51)4 G 01 R 23

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

j е 4д

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4013849/24-21 (22) 30.01.86 (46) 07 ° 05.87. Бюл, 9 17 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В.А. Свирщев и Я.И, Сватко (53) 621.317.757(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 648915, кл. G О1 R 23/16, 1976, (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮШИХ СИГНАЛА,. (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при спектральном анализе сигналов сложной формы, содержащих гармонические составляющие с произволь- . но изменяющимися во времени частотами на фоне широкополосного шума, Цель изобретения — повышение быстродействия анализатора в режиме циклического измерения параметров гармонических составляющих входного сигнала, частоты которых находятся в произвольном соотношении и независимо меняются во времени, Для достижения поставленной цели в устройство допол. 13089 нительно введены переключатель 11, ключ !4 прерывания, ключ 16 пуска, ключ 15 сброса, блок 17 управления и одинаковых запоминающих цепочек, каждая из которых состоит из зарядного резистора 19, запоминающего конденсатора 20 и двух ключей 18.1 и

21 ° 1. Анализатор также содержит входное устройство 1„ смесители 2 и 5, усилители 3 и 6 промежуточной частоты, узкополосный фильтр 4, квадратич30 ный детектор 7,. индикатор 8, измеритель 9 частоты, частотный дискриминатор 10, преобразователь 12 напряжение-частота, пороговые элементы 13 и 23, операционный усилитель 22,.

Уменьшение времени анализа гармонических составляющих позволяет более эффективно отслеживать изменения их уровней и частот, что существенно при анализе нестационарных процессов с быстроменяющимися параметрами,lил.!

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при спектральном анализе сигналов сложной формы, содержащих гармонические составляющие с произвольно изменяющимися во времени частотами на фоне широкополосного шума, Цель изобретения — повышение быст1 родействия анализатора в режиме циклического измерения параметров гармонических составляющих входного сигнала, частоты которых находятся в произвольном соотношении и независимо меняются во времени, На чертеже представлена структурная схема предлагаемого анализатора, Анализатор содержит последовательно соединенные входное устройство 1, первый смеситель 2, первый усилитель

3 промежуточной частоты> узкополос" ный фильтр 4, второй смеситель 5, второй усилитель 6 промежуточной частоты, квадратичный детектор 7 и индикатор 8, а также измеритель 9 частоты, подключенный к выходу второго усилителя 6 промежуточной частоты, частотный дискриминатор 10, переключатель 11, преобразователь 12 напряжение-частота,. первое пороговое устройство 13 ключ 14 прерывания, ключ

15 сброса, ключ 16 пуска, блок 17 управления, первые ключи 18,1-18,п запоминающих цепочек, зарядные резисторы 19,1-19,п, конденсаторы 20,120.п, вторые ключи 21.1-21.п запоминающих цепочек, операционный усилитель 22 и второе пороговое устройство 23.

Выход преобразователя 12 напряжение-частота соединен с входами первого 2 и второго 5 смесителей, а его вход подключен к выходу операционного усилителя 22, к входу второго порогового устройства 23, к второму

5 входу ключа 15 сброса и выходам вторых ключей 19.1-19. Ф. запоминающих цепочек. Выход второго порогового устройства 23 соединен с первым входом блока 17 управления, ключ 16 пу ска подключает общую шину к третьему входу блока 17 управления, а выход первого порогового устройства 13 соединен с вторым входом блока 17 управления, Первый выход блока 17 управления подключен к управляющему входу переключателя 11, второй выход — к управляющему входу ключа 14 прерывания, третий выход — к управляющему входу ключа 15 сброса, четвер20 тый и последующие выходы блока 17 управления — к соединенным управляющим входам первых и вторых ключей 18,1"

18,п и 21,1-21,п первой и последующих запоминающих цепочек ° Точки соединения зарядных резисторов 19,119.п и запоминающих конденсатбров

20.1-20.п подключены к первому входу ключа 15 сброса и инвертирующему входу операционного усилителя 22. Неинвертирующий вход последнего соединен с общей шиной, Выход переключателя 11 через ключ 14 прерывания подключается к первым входам первых ключей 18,1-18,п запомйнающих цепочек

35 К первому аналогичному входу переключателя 11 подключен источник опорного напряжения, а к второму аналоговому входу переключателя 11 — второй выход частотного дискриминатора

40 10, 1308930

Анализатор работает следующим об-, разом, Входной сигнал через входное устройство 1, первый смеситель 2 и первый усилитель 3 промежуточной частоты поступает на вход узкополосного фильтра 4 и частотного дискриминатора 10, Выходной сигнал узкополосного фильтра проходит через второй смеситель 5 и второй усилитель 6. промежуточной частоты и детектируется, Результат детектирования поступает на индикатор 8 уровня, а частота гармонической составляющей входного сигнала измеряется с помощью измерителя

9 частоты, В качестве сигнала гетеродина для первого и второго смесителей используется выходной сигнал преобразователя 12 напряжение-частота, управляемого с выхода операционного усилителя 22, После замыкания ключ. 16 пуска блок 17 управления устанавливает анализатор в исходное состояние: ключ прерывания замкнут, к входам первых ключей 18 ° 1-18,п запоминающих цепочек с выхода переключателя 11 подключено опорное напряжение -Uä„, ключи 18.1—

18,п и 21 ° 1-21.п запоминающих цепочек и ключ сброса замкнуты, конденсаторы 20. 1—

20,v. разряжаются через ключ сброса, а на выходе операционного усилителя 22 устанавливается начальное напряжение, соответствующее начальной частоте 35 диапазона анализатора ° Затем на управляющий вход ключа l5 подается команда раэмыкания, и конденсаторы

20.1-20. и начинают заряжаться от источника опорного напряжения, а нап- 40 ряжение на выходе операционного усилителя 22 линейно растет и соответственно изменяется частота настройки анализатора ° При совпадении частоты настройки анализатора с частотой 4 первой гармонической составляющей первое пороговое устройство 13 срабатывает по сигналу первого выхода частотного дискриминатора 10, а блок 17 управления дает команду раэмыкания ключей 18,1 и 21,1 первой запоминающей цепочки, На конденсаторе 20,1 сохраняется напряжение, соответствующее частоте настройки анализатора на первую гармоническую составляющую, Тем временем конденсаторы 20,2-20, б I продолжают заряжаться через резисторы 19.1-19, и с той же постоянной времени заряда, напряжение на выходе операционного усилителя 22 продолжает изменяться по линейному закону, и при появлении на выходе частотного дискриминатора 10 сигнала о совпадении частоты настройки анализатора с частотой второй гармонической составляющей входного сигнала анализатора ключи 18.2 и, 21,2 размыкаются, на конденсаторе 20,2 фиксируется напряжение, соответствующее частоте второй гармонической составляющей анализируемого сигнала и т,д. Окончание процесса поиска гармонических составляющих сигнала определяется либо по сигналу раэмыкания ключей 18,п и

21.11 последней запоминающей цепочки, либо по сигналу второго порогового устройства 23 о превышении выходным напряжением операционного усилителя

22 уровня, соответствующего концу частотного диапазона анализа, После окончания процесса поиска гармонических составляющих анализируемого сигнала по команде с первого выхода блока 17 управления анализатор переходит в режим циклического анализа по частотам составляющих с автоматической коррекцией изменений частот, Переключатель 11 подключает к входу ключа 14 напряжение с второго выхода частотного детектора, B первом полутакте настройки на гармоническую составляющую спектра ключ 14 разомкнут. Ключи первой запоминающей цепочки замыкаются, остальные ключи

18,2-18,п и 21.2-21.п разомкнуты.

Напряжение на выходе усилителя 22 становится равным зафиксированному на конденсаторе 20 ° 1, т,е. соответствующим частоте настройки анализатора на первую составляющую анализирующего сигнала. После завершения переходных процессов в узлах частот- ного дискриминатора ключ 14 замыкается, сигнал с второго выхода частотного дискриминатора подключается к первой запоминающей цепочке, конденсатор 20,1 перезаряжается до точной настройки анализатора на частоту первой гармонической составляющей (т.е. до нулевого напряжения на втором выходе частотного дискриминатора).

После окончания измерения уровь и частоты первой гармонической составляющей сигнала ключ 14, а также ключи 18 ° 1 и 21 ° 1 размыкаются и замыкаются ключи 18.2 и 21.2, Процесс

Формула изобретения

Составитель В,.Величкин

Редактор О. Юрковецкая Техред Л.Олейник, . Корректор С, Иекмар

Заказ 1794/37 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4

5 13089 анализа второй гармонической составляющей спектра аналогичен первой, Цикл обзора диапазона по частотам гармонических составляющих заканчива ется на той из запоминающих цепочек, в которую занесена информация о частоте последней обнаруженной гармонической составляющей, Затем цикл обзора снова начинается с первой запоминающей цепочки. r0

Уменьшение времени анализа гармо" нических составляющих позволяет бблее зффективно отслеживать изменения их уровней и частот, что особенно важно при анализе нестационарных процессов с быстроменяющимися параметрами, Автоматический анализатор гармо-, 20 нических составляющих сигнала, содержащий последовательно соединенные входное устройство, первый смеситель, первый усилитель промежуточной частоты, узкополосный фильтр, второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор и индикатор, а также измеритель частоты, подключенный к выходу второго усилителя промежуточной частоты, последовательно соединенные частотный дискриминатор и первое пороговое устройство, вход частотного дискриминатора соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, и пре- 35 образователь напряжение-частота, вы-. ход которого соединен с вторыми входами первого и второго смесителей, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены переключатель, ключ напряжения, ключ пуска, ключ сброса и / одинаковых параллельно соединенных запоминающих цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первого ключа, зарядного резистора, запоминающе

ro конденсатора и второго ключа, и блок управления, причем вход преобразователя напряжение-частота подключен к выходу, операционного усилителя и входу второго порогового устройства, выход которого соединен с первым входом блока управления, управляющий вход переключателя подключен к первому выходу блока управления, первый аналоговый вход переключателя — к источнику опорного напря- жения, а второй аналоговый вход переключателя — к второму выходу частотного дискриминатора, выход переключателя через ключ прерывания соеди-.

HBH с входами первых ключей запоминающих цепочек, объединенные выводы резисторов и конденсаторов запоминающих цепочек соединены с инвертирующим входом операционного. усилителя и первым входом ключа сброса, второй вход ключа сброса соединен с выходами вторых ключей запоминающих цепочек и выходом операционного усилителя, управляющий вход ключа прерывания подключен к второму выходу блока управления, управляющий вход ключа сброса подключен.к третьему выходу блока управления, .объединенные управляющие входы первых и вторых ключей запоминающих цепочек каждой запоминающей цепочки подключены соответственно к .четвертому и (п+3) последующим выходам блока управления, выход первого порогового. устройства подключен к второму входу блока управления, третий вход блока управле" ния через ключ пуска соединен с общей шиной, с которой также соединен инвертирующий вход операционного усилителя.