Устройство для определения оценок амплитудно-частотных характеристик

 

Изобретение относится к измерительньш устройствам и может быть использовано при произвольном входном сигнале, в том числе реальном. Целью изобретения является повышение быстродействия . Входной сигнал поступает одновременно на иccлeдye ьп объект

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 С 05 В 23 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4270547/24-24 (22) 18.05.87 (46) 23.11.88. Бюл. 1(43 (72) Ю.О. Штеренберг, А.В. Гусев, Б.В. Козловский и И.Б, Хмельник (53) 62-50(088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

В 310264, кл. G 06 7/52, 1970.

Авторское свидетельство СССР

Р 1089552, кл. G 06 В 23/02, G 06 G 7/52, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОЦЕНОК АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК (57) Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано при произвольном входном сигнале, в том числе реальном. Целью изобретения является повьпление быстродействия. Входной сигнал поступает одновременно на исследуемьп объект

1439537

1 и узкополосный фильтр 4. Последующая обработка выходных сигналов.обьекта 1 и блока 2 умножения, а именно узкополосная фильтрация на узкополосных фильтрах 3, 4, квадрирование на квад раторах 5, 6 и усреднение на блоках

7, 8 усреднения, позволяет вычислить дисперсии этих сигналов в узкой полосе D и K2Dx соответственно, где р< Х;

К вЂ” значение сигнала на выходе блока 2 умножения. K2D х и инвертированноена инверторе 9 значение D подаются на усилитель 14, определяющий разность дисперсий, Коммутатор 12, в за-. висимости от соотношения значений квадратов сигналов обоих. каналов, подключает на вход интегратора 13 напряжение с выхода интегратора либо

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в приборах, предназначенных для измерения частотных характеристик объектов и систем автоматического.управления при произвольном входном сигнале.

Целью изобретения является повышение быстродействия, 10

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема блока управления и временная диаграмма его работы; на фиг. 3 — блоксхема интегратора. 15 !

Устройство содержит объект 1, блок

2 умножения, первый 3 и второй 4 узкополосные фильтры, первый 5 и второй

6 квадраторы, первый 7 и второй 8 20 блоки усреднения, первый 9 и второй

10 инверторы, схема 11 сравнения, коммутатор 12, интегратор 13, суммирующий усилитель 14, нуль-орган

15, ключ 16, регистратор 17 и блок 25

18 управления.

Блок 18 управления содержит кнопку "Пуск" 19 кнопку "Нач. сброс"

20, первый 21, второй 22 и третий

23 инверторы, триггер 24, усилитель 30

25, элемент И 26, одновибратор 27 и элемент HJIH 28. непосредственно, либо после инвертирования на инверторе 10. В результате выходное напряжение К интегратора стремится к значению амплитудно-частотной характеристике )M(ju;) объекта 1 на частоте И;. Причем время переходного процесса„ а следовательно, и быстродействие не зависят от интенсивности входного сигнала. Переходный процесс завершается при

К .П вЂ” D» О, что определяется

1 1 с помощью суммирующего усилителя 14, нуль-органа 15 и блока управления 18.

Выходной сигнал блок» управления поступает на управляющий вход ключа

i6, который пропускает сигнал К;

= 14(1Сд;) I на вход р<ггистратора 17.

3 ил.

На схеме интегратора 13 (фиг. 3) обозначены операционный усилитель 29 и реле 30.

В качестве объекта 1.могут быть исследованы устройства, объекты и системы автоматического управления, например усилители, фильтры, следящие системы и т.п.

В качестве коммутатора 12 может быть использовано, например, поляризованное реле.

Нуль-орган 15 выполнен по схеме триггера Шмитта, сигнал на выходе которorо появляется тогда, когда сигнал на его входе близок к нулю.

Устройство для определения оценок амплитудно-частотных характеристик работает следующим образом.

Входной сигнал x(t), например, :. случайный со спектраяьной плотностью

Б„(Я) поступает одновременно на исследуемый объект 1 и на узкополосный фильтр 4 с центральной частотой

Сд,, При определении частотных характеристик объекта, работающего в условиях нормальной эк"плуатации, в качестве входного мокет быть использован реальный сигна.т. Выходной сигнал обЪекта фильтруется в узкополосном фильтре 3, квадрируется на квадраторе 5 и поступает на схему 11

3 14395 сравнения, где сравнивается с отфильтрованным входным сигналом, умноженным на блоке 2 умножения на коэф.фициент усиления К и возведенным в квадрат на квадраторе 6. Схема срав-. нения определяет знак разности квад ратов сигналов sign/, который является управляющим сигналом коммутатора 12. В зависимости от sign Д информационный вход интегратора 13 соединяется с выходом либо непосредственно, либо через инвертор 10. Сигнал на выходе интегратора К (t) изменяется в таком направлении и до 15

Ь тех пор, пока дисперсии сигналов обоих каналов не станут равными друг другу. При этом установившееся значение К

20 а быстродействие устройства и его . работоспособность не зависят от уровня (интенсивности) входного сигнала, 25

Дисперсии сигналов обоих каналов измеряются с помощью блоков 7 и 8 усреднения, а их разность — с помощью инвертора 9 и усилителя 14. По достижении сигналом на выходе усилителя 30

14 нулевого значения срабатывает нульорган 15, с помощью блока 18 управ.ления открывается ключ, и на регистраторе 17 формируется значение оценки амплитудно-частотной характеристи35 ки.

Процесс управления работой устройства определяется структурой блока 18 управления. В предлагаемом варианте после включения питания уст- 40 ройства нажимается кнопка "Нач.сброс".

20. При этом на выходе инвертора 22 формируется положительный импульс, передний фронт которого, пройдя элемент ИЛИ 28, поступает на вход 2 45 .сброса триггера ?4, в результате чего последний устанавливается в определенное (нулевое) состояние. Производятся подключение устройства к объекту и установка фильтров на заданную ча- 50 стоту Ь1; . После окончания переходных процессов во всех блоках устройства, связанных с его подготовкой к работе, для производства измерения оценки (W(ju;)(нажимается кнопка "Пуск" 19. 5

Передний фронт положительного импульса на выходе инвертора 21 перебрасывает триггер 24 в единичное состояние, При этом на вход 2. элемента И 26

37

4 поступает единичное напряжение и с помощью усилителя 25 включается реле

30 интегратора 13. Реле 30 переключает интегратор из исходного положения в положение "Работа" и интегратор начинает интегрировать сформированное на его входе напряжение.

После срабатывания нуль-органа 15 (достижения равенства дисперсий каналов) на первый вход элемента И 26 также поступает единичнре напряжение, которое проходит на выход элемента и запускает одновибратор 27 (например, серии К119). Сигнал на выходе одновибратора открывает ключ

16, и на регистратор 17 поступает напряжение, пропорциональное IW(j 4); )I

Одновибратор держит ключ 16 в открытом состоянии заданное время, необходимое для регистрации информации на регистраторе, после чего он сбрасывается. Задний фронт сигнала одновибратора после прохождения инвертора 23 и элемента ИЛИ 28 сбрасывает триггер 24 в нулевое состояние и переводит интегратор 13 в исходное положение. Для производства последующего измерения необходимо нажать кнопку 19 и т.д.

При указанном режиме работы устройства исключена возможность его ложных срабатываний как в момент его включения, так и при повторных прохождениях разности дисперсии через нулевой уровень.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет при произвольном входном сигнале определять оценки амплитудно-частотных характеристик исследуемого объекта. При этом не нарушается нормальная работа системы, в состав которой входит исследуемый объект, что важно при построении систем автоматического контроля или в самонастраивающихся системах.

При этом по сравнению с известными устройствами повышается быстродействие определения оценок, а также благодаря управлению интегратором только знаком рассогласования между дисперсиями сигналов в его каналах исключается зависимость быстродействия от интенсивности входного сигнала, и тем самым расширяется динамический диапазон работы устройства.

Формула из о бр ет ения

Устройство для определения оценок амплитудно-частотных характеристик, 3439537 содержащее последовательно соединенные первый узкополосный фильтр и первый квадратор, вход первого узкополосного фильтра подключен к выходу объе5 кта, второй узкополосный фильтр, подключенный входом к входу объекта, второй квадратор, первый инвертор, интегратор и регистратор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью )О повыщения быстродействия устройства, в него введены блок умножения, первый и второй блоки усреднения, схема сравнения, коммутатор, второй инвертор, суммирующий усилитель, нуль- 15 орган, ключ и блок управления, выход первого квадратора соединен с первым входом схемы сравнения и че- . рез последовательно соединенные первый блок усреднения и первый инвер- 2О тор с первым входом суммирующего уси,I лителя, выход второго квадратора сое-. динен с вторым входом схемы сравнения и через второй блок усреднения с вторым входом суммирующего усилителя, выход схемы сравнения подключен. к управляющему входу коммутатора, первый информационньпЪ вход которого соединен с первым входом блока умножения, информационн м входом ключа, входом второго инвестора и с выходом- интегратора, а втор эй информационный вход — с выходом втэрого инвертора, второй вход блока умножения подключен к выходу второго узкополосного фильтра, а выход — < входу второго квадратора, информа. ионный вход интегратора соединен: выходом коммутатора, а управляющий — с первым выходом блока управления, вход которого через нуль-орган подключен к выходу суммирующего усилит зля, а второй выход - к управляющему входу ключа, выход которого соединен с входом регистратора.

1439537

Составитель А. Лащев

7екред М. Ходанич Корректор В. Гирняк

Редактор О. Юрковецкая

Заказ 6075/46. Тира)к 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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