Устройство вибродиагностики динамических объектов

 

УСТРОЙСТВО ВИБРОДИАГНОСТИКИ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащее генератор псевдослучайной двоичной последовательности и первый перестраиваемый фильтр нижних частот, соединенные последовательно, первый кotллyтатор , первый вход которого соединен с выходом исследуемого объекта, по-, следовательно соединенные второй перестраиваемый фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, первый оперативный запоминающий блок, блок быстрого преобразования Фурье, а также первый и второй постоянные запоминающие блоки, входы которых соединены с выходом блока быстрого преобразования Фурье, второй KOKwiyтатор , вход которого соединен с выходом второго постоянного запоминающего блока, второй и третий оперативные запоминающие блоки, входы которых соединены с выходами второго коммутатора, блок вычитания, входы которого соединены с выходами второго и третьего оперативных запоминающих блоков, тактовый генератор, первый и второй управляющие делители частоты, входы которых соединены с выходом тактового генератора, а выхот ды - с синхронизирующими входами соответственно генератора псевдослучайной двоичной последовательности и аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности при измерении амплитудных и фазовых частотных характеристик объектов , в него введены третий и четвертый управляемые делители частоты, третий и четвертый коммутатор, последовательно соединенные первый двоичный счетчик, третий постоянный запоминающий блок и первый цифроаналоговый множительный блок, а также последовательно соединенные второй J двоичный счетчик, четвертый постоян (О ный запоминающий блок и второй цифроаналоговый множительный блок,причем аналоговый вход первого цифроаналогового множительного блока соединен с выходом первого фильтра и с первым входом третьего коммутатора, выход первого дифроаналогового множительного блока соединен с вторым входом третьего коммутатора, выход третьего коммутатора соединен с входом исследуемого объекта и с вторым входом первого коммутатора, аналоговый вход 4 второго цифроансшогового множительноСО го блока соединен с выходом первого коммутатора и с первь М входом четвер- . того коммутатора, выход второго цифроаналогового множительного блока соединен с вторым входсйм четвертого коммутатора, выход четвертого коммутатора соединен с входом второго фильтра, вход третьего управляемого делителя частоты соединен с выходом тактового генератора, а его выход с входом первого двоичного счетчика и через четвертый управляемый делитель-частоты с входом второго двоичного счетчика.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАР(ТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3443325/18-21 (22) 24.05.82 (46) 30.01.84. Бюл. 9 4 (72) А. С. Альховик, И. Г. Дорофеев и М. A. Куликов (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина)

{53) 621..317.44(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 580522, кл. 0 01 р 23/16, 1976.

2. Пуссар Д., Гангюли У. Экспрессанализ кинетики системы — прибор для анализа передаточной функции в реальном масштабе времени. ТИИЭР, 1977, В 5, с. 180-188. (54 ) (57) УСТРОИСТВО ВИБРОДИАГНОСТИКИ

ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащее генератор псевдослучайной двоичной последовательности и первый перестраиваемый фильтр нижних частот, соединенные последовательно, первый коммутатор, первый вход которого соединен с выходом исследуемого объекта, последовательно соединенные второй перестраиваемый Фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, первый оперативный запоминающий блок, блок быстрого преобразования Фурье, а также первый и второй постоянные запоминающие блоки, входы которых соединены с выходом блока быстрого преобразования Фурье, второй коммутатор, вход которого соединен с выходом второго постоянного запомина- ющего блока, второй и третий оперативные запоминающие блоки, входы которых соединены с выходами второго коммутатора, блок вычитания, входы которого соединены с выходами второго и третьего оперативных запоминающих блоков, тактовый генератор, первый и второй управляющие делители частоты, входы которых соединены с н..SU„„1 704 A выходом тактового генератора, а выхо-, ды — с синхронизируницими входами соответственно генератора псевдослучайной двоичной последовательности и аналого-цифрового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности при измерении амплитудных и

Фазовых частотных характеристик объектов, в него введены третий и четвертый управляемые делители частоты, третий и четвертый коммутатор„ последовательно соединенные первый двоичный счетчик, третий постоянный за поминающий блок и первый цифроаналоговый множительный блок, а также последовательно соединенные второй

Ф двоичный счетчик, четвертый постоянный эапоминающнй блок и второй цифро- . аналоговый множительный блок, причем аналоговый вход первого днароаналогового множительного блока соединен с выходом первого фильтра и с первыма входом третьего коммутатора, выход первого цифроаналогового множительного блока соединен с вторым входом ( третьего коммутатора, выход третьего коммутатора соединен с входом гссле- а дуемого объекта и с вторым входом { ) первого коммутатора, аналоговый вход второго цифроаналогового множительного блока соединен с выходом первого (© коммутатора и с первые входом четвер- . а р того коммутатора, выход второго цифроаналогового множительного блока соединен с вторым входом четвертого коммутатора, выход четвертого коммутатора соединен с входом второго фильтра, вход третьего управляемого,ф делителя частоты соединен с выходом тактового генератора, а его выход— с входом первого двоичного счетчика и через четвертый управляемый дели- . тель частоты с входом второго двоичного счетчика.

1070490

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах идентификации динамических объектов.

Известны устройства для анализа частотных характеристик, содержащие тактовый генератор, постоянные запоминающие блоки, цифроаналоговые преобразователи и Фурье-преобразователи Г1 3.

Однако данному устройству свойственна недостаточная разрешающая способность в частотных поддиапазонах.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для анализа пе10

15 редаточной функции, содержащее тактовый генератор, два управляемых дели- теля частоты, генератор псевдослучайной двоичной последовательности, два перестраиваемых фильтра нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, три оперативных запоминающих блока, блок быстрого преобразования

Фурье, два постоянных запоминающих блока и блок вынитания (2).

Однако известное устройство характеризуется недостаточной разрешающей способностью в частотных поддиапазонах.

25 соединены с выходами второго и третьеro оперативных запоминающих блоков, тактовый генератор, первый и второй управляемые делители частоты, входы которых соединены с выходом тактового генератора, а выходы - с синхрониэирующими входами соответственно генератора псевдослучайной двоичной

65

Цель изобретения — повышение разрешающей способности устройства в отдельных областях исследуемого диапазона частот при измерении амплитудных и фазовых характеристик.

Поставленная цель достигается тем, З5 что в устройство, вибродиагностики ди- намических объектов содержащее генератор псевдослучайной двоичной по-. следовательности и первый перестраи- ваемый фильтр нижних частот, соеди- 40 ненные последовательно, первый коммутатор, первый вход которого соединен с выходом исследуемого объекта, последовательно соединенные второй перестраиваемый фильтр. нижних частот, 45 аналого-цифровой преобразователь, первый оперативный запоминающий блок, блок быстрого преобразования Фурье, а также первый и второй постоянные запоминающие блоки, входы которых соединены с вЫходом блока быстрого преобразования Фурье, второй коммутатор, вход которого соединен с вы-. ходом второго постоянного запоминающего блока, второй и третий оперативные запоминающие блоки, входы которых55 соединены с выходами второго коммутатора, блок вычитания, входы которого последовательности и аналого-ups>poaoго преобразователя, введены третий и четвертый управляемые делители частоты, два двоичных счетчика, третий и четвертый постоянные запоминающие блоки, два цифроаналоговых множительных блока, третий и четвертый коммутаторы, причем вход третьего управляемого делителя частоты соединен с выходом тактового генератора, а

его выход - с входом первого двоичного счетчика и через четвертый управляемый делитель частоты с входом второго двоичного счетчика, выходы первого и второго счетчиков соединены с адресными входами соответственно третьего, четвертого постоянных запоминающих блоков, выходы которых соединены с цифровыми входами соответственно первого и второго цифроаналоговых множительных блоков, аналоговый вход первого цифроаналогового множительного блока соединен с выходом первого фильтра и с первым входом третьего коммутатора, выход первого цифроаналогового множительного блока соединен с вторым входом третьего коммутатора, выход третьего коммутатора соединен с вторым входом первого коммутатора и с входом исследуемого îáúåêòà, аналоговый вход второго цифроаналогового множительного блока соединен с выходом первого коммутатора и с первым входом четвертого коммутатора, выход второго цифроаналогового множительного блока соединен с вторьв4 входом. четвертого коммутатора, выход четвертого коммутатора соединен с входом второго фильтра.

На Фиг. 1 представлена функциональ ная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — графики, поясняющие его работу.

Устройство содержит генератор 1 псевдослучайной двоичной последовательности, перестраиваемые Фильтры 2 и 3 нижних частот, коммутаторы 4-7, исследуемый объект 8, аналого-цифровой преобразователь 9, оперативные запоминающие блоки 10, 11 и 12, управляемые делители.13-16 частоты, тактовый генератор 17, блок 18 быстрого преобразования Фурье, постоянные запоминающие блоки 19-22, блок

23 вычитания, двоичные счетчики 24 и 25, а также цифроаналоговые множительные блоки 26 и 27.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы псевдослучайной двоичной последовательности (ПДП I, вырабатываемые генератором 1, имеют АЧх, ;изображенную на фиг. 2а. Перестраиваемый фильтр 2 нижних частот настрайвается на частоту среза исследуемого объекта. Импульсы ПДП поступают через фильтр 2 и коммутатор 4 на исследуемый объект 8. Сигнал реакции

1070490 на это возбуждение, спектр которого— изображен на фиг. 2б. через коммутаторы 5 и 6 и перестраиваемый фильтр 3 нижних частот. поступает на аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 9.

АЦП за время измерения подает N от- 5 счетов (фиг. 2б) в буферный оперативный запоминающий блок (ОЗУ) 10. Так как обычно N = 2, где р — целое чиср ло, а различное число значений ПДП в известных генераторах равно 2 - .1, я

P то для синхронизации работы АЦП и генератора ПДП используются соответстP венно делители частоты на 2 - 1 и

2 (делители 13 и 14). Тактовая частота вырабатывается генератором 17.

B блоке 18 быстрого преобразования Фурье (БПФ) по входным отсчетам, хранящимся в ОЗУ 10, вычисляются оценки вещественн и и мнимой частот ных характеристик сигнала реакции В (к )и С (к1), По этим оценкамas постоянного запоминающего блока 19 (ПЗУ) считываются дискреты АЧХ исследуемой системы г+ сг 25 к к

gl„(IE) = .-ГтГГ гце д„() = inst — АЧХ сигнала воэбуждейия, а из а из ПЗУ 20 — дискреты ФЧХ сигнала реакции 30 с

1 (k) = srctg — Y Ък дискреты () поступают через коммутатор 7 s ОЗУ 11. По окончании 35 периода,измерения через коммутатор 5 . на анализ подается сигнал возбуждения объекта x(t). Дискреты его ФЧХ - Ч„(Япоступают через коммутатор 7 в делитель 14. В блоке 23 вычитания по фор-40 муле 4„(k) = Ч. (К) — V„(k) вычисляется ФЧХ исследуемой системы.

При необходимости повышения раэрешакщей способности в интересующей исследователя-области частот к систе-45 — ме подключается блок модуляции. В качестве источника модулирующего сигнала используется ПЗУ 21, в котором записаны дискреты функции A s- n auz1.

Синхронизация обращения к ПЗУ 21 осуЪ ществляется :посредством управляемого делителя 15 частоты, подающего импульсы на адресный счетчик 24, формирующий адрес для ПЗУ 21. Выбираются значения си и beau (фиг. 2б ). Полоса пропускания фильтра 2 устанавлива ется равной аи (фиг. 2в ). Спектр модулированного сигнала возбуждения . на выходе цифроаналогового множительного блока 26 изображен на фиг. 2г.

Этот сигнал через коммутатор 4 подается на объект 8. Спектр реакции объекта на модулированный сигнал изображен на фиг. ?д. Реакция умножается на сигнал вида A san(Wn — де )t, поступающий с ПЗУ 22. При этом вы полняется условие где k — целое число.

Деление на число k производится управляеьым делителем 16 частоты, подающим импульсы на адресный счетчик 25, который формирует адреса для считывания иэ ПЗУ 22. Из ПЗУ 22 считываются дискреты гармонического сигнала с частотой, в раз меньшей частоты гармонического сигнала, считываемого из ПЗУ 21.

Спектр реакции объекта, умноженной на сигнал A sin (ш - b&)t, представлен на фиг. 2е. Частота cpesa перестраиваемого фильтра 3 устанавливается так, как показано на фиг. 2ж. В результате спектр анализируемого сигнала имеет вид, представленный на фиг. 2з. Посредством управляемого делителя 14 частоты понижается частота дискретизации AIIJI 9, так, что N отсчетов по частоте попадают в диапазон П-2 (фиг. 2з f.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить paspemaeeyro способность известной системы вибродиагностики посредством увеличения числа отсчетов гармонических составляющих анализируемого сигнала в интересующем исследователя диацазо не частот.

1070490 фиа P

ВНИИПИ Закав11675743 Tspaa 711 Подиисиое

° ФЮ Ю ,Филиал ППП "Патент", r.Óàãîðîä, ул. Проектная, 4