Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений

 

Изобретение относится к области создания анализаторов комплексного спектра периодических сигналов и может быть использовано при исследовании сигналов-откликов, например, в виброметрии. Амплитудно-фазовый анализатор содержит входной Ьлок 1, режекторный фильтр 2, аттенюатор 3, усилитель 4, синхронные детекторы 5 и 6, индикаторы 7 и 8, блок 9 формирования квадратурных опорных напряжений , компараторы 10 и 11 напряжений и генераторы 19 и 20 случайных напряжений. За счет введения двух блоков 12 функционального преобразования удается уменьшить дисперсию гармонических компонентов прямоугольной весовой функции, которая используется в устройстве, что повьшает быстродействие измерения. Снижение погрешности измерений позволяет снизить интервал времени измерений или повысить быстродействие устройства. В описании приведен пример реализации блока 12 функционального преобразования . 1 з.п, 4г--лы, 2 ил. с (О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU,, 1396081 (51) 4 G 01 R 23/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4075015/24-21 (22) 03. 06. 86 (46) 15. 05. 88. Бюл. Ф 18 (7 1) Томский политехнический институт им. С.M. Кирова (72) В.П. Будейкин и Ю.К. Рыбин (53) 621.317.757(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К- 1219978, кл. G 01 R 25/16, 1986. (54) АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЬЙ АНАЛИЗАТОР

ГАРМОНИК ПЕРИОДИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к области создания анализаторов комплексного спектра периодических сигналов и может быть использовано при исследовании сигналов-откликов, например, в виброметрии. Амплитудно-фазовый анализатор содержит входной олок режекторный фильтр 2, аттенюатор 3, усилитель 4, синхронные детекторы 5 и 6, индикаторы 7 и 8, блок 9 формирования квадратурных опорных напряжений, компараторы 10 н 11 напряжений и генераторы !9 и 20 случайных напряжений. За счет введения двух блоков 12 функционального преобразования удается уменьшить дисперсию гармонических компонентов прямоугольной весовой функции, которая используется в устройстве, что повьппает быстродействие измерения. Снижение погрешности измерений позволяет снизить интервал времени измерений или повысить быстродействие устройства.

В описании приведен пример реализации блока 12 функционального преобразования. 1 з. п. злы, 2 ил.

1396081

Изобретение относится к измеригельной технике, а имеHHo к области создания анализаторов комплексного спектра периодических сигналов, селективных микровольтме:ров и измерителей нелинейных искажений,и может быть использовано при исследовании сигналов-откликов в виброметрии, акустике, геологоразведке полезных ископаемых, 10 физике твердого тела.„ биологии и т„д.

Цель изобретения .- повышение быстродействия измерений путем введения в анализатор двух блоков функционального преобразования,, при помощи которых 15 удается уменьшить дисперсию гармонических компонентов п ямоугольной весовой функции, которая используется в устройстве. Снижение погрешности: измерений позволяет снизить интервал вре- 20 мени измерений или повысить быстродейcrave устройства при одинаковых с прототипом погрешностях измерений.

На фиг. 1 представлена структурная схема анализатора; на фиг. 2 — схема 25 его блока функционального преобразования .

Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений с.одержит последовательно соединенные вход- 30 ной блок 1, режекторный фильтр 2, аттенюатор 3, усилитель 4,, первый 5 и второй 6 синхронные детекторы, выходы которых соединены соответственно с входами первого 7 и второго 8 индикаторов, блок 9 формирования квадратурных опорных напряжений, квадратурные выходы которого через первый 10 и второй 11 компараторы напряжений подключены к опорным входам первого 510 и второго 6 синхронных детекторов соответственно, а также два блока i2 функционального преобразования (фиг. 2), каждый из которых содержит

m модуляторов 13, m компараторов 14 напряжений, ш суммирующих усилителей

15, а также го одному сумматору 16, формирователю 17 модуля и источнику i8 опорного напряжения, причем первые входы m компараторов 14 объединены и через формирователи 17 модуля подключены к соответствующим выходам блока 9 формирования квадратурных опорных напряжений, первые входы m суммирующих усилителей 15 объединены и подключены к выходам соответствующих источников 18 опорного напряжения, выходы первого 19 и второго 20 генераторов случайнь:х напряжений подключены к вторым входам суммирующих усилителей 15 блоков 1 2 соотве тс тв енно„ выходы которых подключены к соответствующим вторым входам m компараторов 14, выходы последних соединены с управляемыми входами соответствующих модуляторов 13, сигнальные входы которых объединены и подключены к выходу усилителя 4, а выходы — через сумматоры 16 — к сигнальным входам соответственно первого 5 и второго 6 синхронных детекторов.

Модуляторы могут быть выполнены на аналогичных ключах, а формирователь модуля — на двух операционных усилителях и четырех диодах.

Анализатор работает следующим образом.

Исследуемое входное переменное напряжение через входной блок 1, режекторный фильтр 2, аттенюатор

3 и усилитель 4 поступает на входы модуляторов 13 двух блоков 12. Для упрощения изложения работу анализатора в дальнейшем будем рассматривать относительно измерения только одной квадратурной составляющей исследуемой гармоники, например по каналу блоков

12, 5 и 7, так как работа устройства при измерении второй квадратурной составляющей (по каналу блоков 12, 6 и 8) аналогична. После модуляции в блоках 13 и суммирования с определенными весами в сумматоре 16 входной сигнал поступает на вход синхронного детектора 5. Входное опорное напряжение с частотой первой гармоники входного исследуемого сигнала поступает на вход блока 9 формирования квадратурных опорных напряжений, представляющего собой умножитепь частоты, который формирует два квадратурных переменных опорных напряжения с умноженной точно в п раз частотой входного опорного сигнала, синхронизированных с последним, В частном и наиболее важном для практики случае, когда требуется получить гармонические ортогональные весовые функции, выходные напряжения формирователя 9 должны быть синусоидальной формы. Генератор 19 (20) случайного напряжения формирует случайное напряжение с равномерным законом распределения. Тогда при задании определенных коэффициентов суммирования и усиления суммирующих усилителей 15 и сумматора 16 будет получена усредненная весовая функция

81 з 13960 преобразования синусоидальной формы, дисперсия гармонических коэффициентов которой существенно уменьшена по сравнению с весовой функцией ана5 лиз атора-прото типа.

Известным является факт, что чем больше время измерения, тем меньше погрешность измерения, и наоборот.

Получить допустимое значение погрешности можно по-разному. В анализаторе-прототипе, например, для получения погрешности +3 необходим интервал времени измерения длительностью не менее 100 Т, где Т - период измеряемой гармоники, а в предлагаемом анализаторе уже при ш = 2 данная погрешность достигается за интервал времени длительностью 30 Т, так как благодаря введению дополни-. тельных блоков в предлагаемом устройстве удается сократить время измерения.

Формула изобретения 25

1. Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений, содержащий последовательно соединенные входной блок, режекторный фильтр, аттенюатор, усилитель, а также первый и второй синхронные детекторы, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго индикаторов, блок формирования квадратурных опорных напряжений, квадратурные выходы которого через первый и второй компараторы напряжений подключены к опорным входам первого и второго синхронных детекторов соответственно, и два гене40 ратора случайных напряжений, о т.— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два блока функционального преобразования, входы которых объединены и подключены к выходу усилителя, а выходы подключены соответственно к сигнальным входам первого и второго синхронных детекторов, при этом второй и третий входы первого блока функционального пре образов ания подключе" ны соответственно к выходу первого генератора случайных напряжений и первому выходу формирователя квадратурных опорных напряжений, а второй и третий входы второго блока функционального преобразования соединены соответственно с выходом второго генератора случайных напряжений и вторым выходом формирователя квадратурных опорных напряжений.

2. Анализатор по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что блок функционального преобразования содержит формирователь модуля, вход которого является третьим входом блока, источник опорного напряжения, сумматор, m модуляторов, m компараторов и m суммирующих усилителей; первые входы которых объединены и подключены к выходу источника опорного напряжения, а объединенные вторые входы соединены с вторым входом блока функционального преобразования, при этом первые входы модуляторов объединены и соединены с первым входом блока функционального преобразования, их вторые входы подключены к выходам соответствующих компараторов, а выходы — к входам сумматора, выход которого является выходом блока функционального преобразования, первые входы компараторов объединены и соединены с выходом формирователя модуля, а их вторые входы подключены к выходам соответствующих усилителей.

1396081

Составитель Каминский

Техред М.Ходанич

Корректор М. Максимишинец

Редактор Л. Маковская

Заказ 2492/47

Тираж 772 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Произвсдственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4