Спектральный анализатор

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для спектрального анализа вибраций механизмов. Цель изобретения - расширение динамического диапазона анализа - достигается введением в спектральный анализатор переключателя 1, усилителей 2,3 и 4 с программируемым коэффициентом усиления, индикаторов 10,11 и 12 перегрузки, фильтров 6 и 8 нижних частот, фильтров 7 и 9 высших частот, преобразователя 5 кодов, блока 18 вычитания. Спектральный анализатор содержит также N каналов обработки, которые содержат полосовые фильтры 13 1-13 N, квадраторы 14 1-14 N и интеграторы 15 1-15 N, а также коммутатор 16, аналого-цифровой преобразователь 17, блок 20 управления и блок 19 индикации. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg) g G 01 R 23/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВ ЮРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 42271 30/24-21 (22) 10.04.87 (46) 07.07.90, Бюл. Р 25 (72) А.А.Плавильщиков (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 468181, кл. G 01 К 23/16, 1973. (54) СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для спектрального анализа вибраций механизмов. Цель изобретения расширение динамического диапазона анализа — достигается введением в

„.80„„1576 66 А1

2 спектральный анализатор переключателя I усилителей 2, 3 и 4 с программируемым коэффициентом усиления, индикаторов 10, ll и 12 перегрузки, фильтров б и 8 нижних частот, фильтров 7 и 9 верхних частот, преобразователя 5 кодов, блока 18 вычитания.

Спектральный анализатор содержит также N каналов обработки, которые содержат полосовые фильтры 13 -13N квадраторы 14 l-14 1 и интеграторы

151-15, а также коммутатор 16, аналого-цифровой преобразователь 17,. блок 20 управления и блок 19 индикации. 1 ил.

1576866

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь:зовано для спектрального анализа виб. ( (раций механизмов. (Целью изобретения явпяется расши( рение динамического диапазона анализа.

На чертеже представлена блок-схе ма предлагаемого анализатора. 1О

Спектральный анализатор содержит переключатель 1, усилители 2-4, пре-! (образователь S кодов фильтр 6 нижних частот (ФНЧ), фильтр 7 верхних частот (ФВЧ), ФНЧ 8, ФВЧ 9, индикато- 15 ры,10-12 перегрузки, полосовые фильт(ры 13 1-13!1, квадраторы 14 „-14, ин(теграторы 15 -15(((„ коммутатор 16, (АЦП 17, блок 18 вычитания, блок 19 индикации, блок 20 управления, вход 2О (21, выход 22 и управляющий вход 23, (при этом вход 21 соединен с первым и шестым входами переключателя 1, пер, вый, второй и .третий выходы которого

,подключены к входам усилителей 2-4 25 соответственно, четвертый выход пе( ( реключателя 1 соединен с первым вхо(дом преобразователя 5 кодов, второй, третий и четвертый входы которого ( подк.пючены к вторым выходам усилителей 2-4 соответственно, первый выход усилителя 2 соединен с входами ФНЧ 6, индикатора 10 перегрузки и полосовых фильтров 13! -13 первой группы, первый выход усилителя 3 подключен к входам ФВЧ 7, ФНЧ 8, индикатора 11 перегрузки и полосовых фильтров 13!,-13! второй группы, первый выход усилителя 4 соединен с входами ФВЧ 9, HH Kàõoðà 12 перегрузки и поло совых фильтров 1Зм-13 третьей груп— пы, второй, третий, четвертый и пятый входы переКлючателя 1 подключены соответственно к выходам ФВЧ 7, ФНЧ 6, ФВЧ 9 и ФНЧ 8, а его седьмой вход— к нулевому потенциалу, выход каждого полосовых фильтров 13 †13 через соответствующие последовательно соединенные детектор 14 и интегратор 15 подключен к соответствующему входу коммутатора 16, выход которого соединен с входом фП 17, выход последнего подключен к первому входу блока 18 вычитания, второй вход которого соединен с выходом преобразователя 5

55 кодов, пятый вход которого переключен к первому выходу блока 20 управления, втэрой выхоц которого соединен с управляющим входом коммутатора 16 а его третий выход — c. управляющим входом A!III 17, выход блока 18 вычитания подключен к входу блока !9 инди— кации и выходу 22 спектрального анализатора, управляющий вход 23 которого соединен с входом блока 20 управления.

Анализатор работает следующим образом.

Анализируемый сигнал поступает на вход 21 анализатора и далее на первый и шестой входы переключателя 1. Последний устанавливается в одно из двух положений в зависимости от спектра анализируемого сигнала. При анализе сигналов со спектром, возрастающим, с ростом частоты, переключатель 1 устанавливается в положение, изображенное на чертеже. В этом случае сигнал поступает сначала на вход усилителя 2, коэффициент усиления которого устанавливается таким, чтобы обеспечивалось максимальное без перегрузки усиление сигнала. Перегрузка усилителя 2 фиксируется индикатором 10 перегрузки. ф

С выхода усилителя 2 сигнал поступает на входы группы полосовых фильтров 13 -13, каждый из которых выделяет определенный участок в высокочастотной части спектра сигнала. Таким образом, обеспечивается согласование уровней высокочастотных составляющих спектра сигнала с верхней границей динамического диапазона высокочастотных полосовых фильтров

13„-!3>. Кроме того сигнал с выхода усилителя 2 поступает также на вход

ФНЧ 6, который отфильтровывает (пропускает на свой выход) среднечастотные и низкочастотные составляющие сигнала. Эти спектральные Составляющие подвергаются дополнительному усилению. С этой целью сигнал, поступающий с выхода ФНЧ 6 на третий вход переключателя 1, подается с второго выхода последнего на вход усилителя

3, коэффициент усиления которого устанавливается таким, чтобы обеспечивалось максимальное, без перегрузки усиление сигнала. Перегрузка усилителя 3 фиксируется индикатором 11 перегрузки. С выхода усилителя 3 сигнал поступает на входы группы полосовых фильтров 13 -13, каждый из которых выделяет определенный участок в среднечастотной части спектра сигнала.

Таким образом, обеспечивается согла—

5 сование уровней среднечастотных составляющих спектра сигнала с верхней границей динамического диапазона среднечастотных полосовых фильтров

13 †1.

Кроме того, сигнал с выхода усилителя 3 поступает также на вход

ФНЧ 8, который отфильтровывает низкочастотные составляющие сигнала. Эти спектральные составляющие подвергаются дополнительному усилению, с этой целью сигнал, поступающий с выхода

ФНЧ 8 на пятый вход переключателя 1, подается с третьего выхода последнего на вход усилителя 4, коэффициент усиления которого устанавливается таким, чтобы обеспечивалось максимальное без перегрузки усиление сигнала.

Перегрузка усилителя 4 фиксируется индикатором 12 перегрузки. С выхода усилителя 4 сигнал поступает на входы группы полосовых фильтров 13 -13 „, каждый из которых выделяет определенный участок в йизкочастотной части спектра сигнала. Таким образом, обеспечивается согласование уровней низкочастотных составляющих спектра сигнала с верхней границей динамического диапазона низкочастотных полосовых фильтров 13 -13 .

При анализе сигналов со спектром, спадающим с ростом частоты, переключатель 1 устанавливается в противоположное положение. При этом сналача обеспечивается согласование уровней, низкочастотных составляющих спектра сигнала с верхней границей динамичес— кого диапазона низкочастотных полосовых фильтров 13 -13!!. С этой целью сигнал, поступающий на шестой вход переключателя 1, подается с третьего выхода последнего на вход усилителя

4. Усиленный сигнал с выхода усилителя 4 поступает на входы группы полосовых фильтров 13 -131!, а также,на вход ФВЧ 9, который отфильтровывает среднечастотные и высокочастотные спектральные составляющие сигнала.

Эти спектральные составляющие подвер гаются дополнительному усилению. С этой целью сигнал, поступающий с вы— хода ФВЧ 9 на четвертый вход переключателя 1, подается со второго выхода последнего на вход усилителя 3. Усиленный сигнал с выхода усилителя 3 поступает на входы группы полосовых фильтров 13 -13,. а также на вход ФВЧ

7, который отфильтровывает высокочас76866

55!

О

45 тотные спектральные составляющие сигнала. Эти спектральные составляющие, подвергаются дополнительному усиле— нию. С этой целью сигнал, поступающий с выхода ФВЧ 7 на второй вход переключателя 1, подается с первоro выхода последнего на вход усилителя 2.

Усиленный сигнал с выхода усилителя

2 поступает на входы группы полосовых фильтров 13 — 131.

При этом анализе сигналов с равномерным спектром переключатель 1 устанавливается в любое из двух положений. В зависимости от положения переГ кЛючателя 1 усилитель 2 или 4 устанавливают в положение, обеспечивающее максимальное, без перегрузки усиление сигнала, а остальные усилители— в положение, обеспечивающее передачу сигнала без его усиления. Таким образом, обеспечивается согласование уровней составляющих спектра с вЕрхней границей динамического диапазона полосовых фильтров 13 -13(q. При .этом коды коэффициентов усиления спект- ральных составляющих каждого из частотных поддиапазонов формируются преобразователем 5 кодов.

Последующая обработка сигнала заключается в выделении отдельных участков спектра сигнала с помощью совокупности полосовых фильтров 13 †1.

Затем. сигналы с выходов полосовых фильтров возводятся в квадрат с помощью квадраторов 14< 14! и усредняются с помощью интеграторов 15< †1 .

Полученные значения уровней сигнала в каждой из N частотных полос поступают каждый на соответствующий вход коммутатора 16 ° Последний в зависимости от кода, поступающего на его управляющий вход, подключает сигнал, поступающий на один из его входов, к входу АЦП 17. Управление коммутатором 16 и АЦП 17, а также преобразователем 5 кодов осуществляется блоком

20 управления.

Формула изобретения

Спектральный анализатор, содержащий N каналов обр,аботки, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных поЛосового фильтра, квадратора и интегратора, коммутатор, входы которого подключены к выходам интеграторов всех каналов, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом ком1576866

Составитель М.Губанов

Редактор И.Гооная Техред M.яндык Корректор О.Ципле

Заказ 1845 Тираж 558 Подписное

ВНИИПИ Государствeннorо комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 мутатора, блок управления и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона анализа, в него введены переключатель, три усилителя с,программируемым коэффициентом усилиния, три индикатора перегрузки, два фильтра нижних частот, два фильтра верхних частот, преобразователь код в и блок вычитания, при этом вход а ализатора соединен с первым входом и реключателя, первый выход которого ч рез первый усилитель соединен с в одами первой группы каналов обраб тки, первого индикатора перегрузки и первого ФНЧ, второй выход переключателя подключен к входу второго усителя, первый выход которого соедин н с входами второй группы каналов о работки, второго индикатора переr узки, второго фильтра нижних частот, фильтра верхних частот, выход которого подключен к второму входу переключателя, третий вход которо- .г1э соединен с выходом первого фильтра нижних частот, третий выход переключателя подключен к входу трет ьего усилителя, первый выход котороrî соединен с входами третьей группы каналов обработки, третьего индикатора перегрузки и второго фильтра высших частот, выход которого подключен к четвертому входу переключателя; пятый и шестой входы которого соединены с выходом второго фильтра верхних частот и входом анализатора соот ветственно, седьмой вход переключателя подключен к общей шине, а его четвертый выход — к первому входу преобразователя кодов, вторые выходы первого, второго и третьего усилителей ° подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам преобразователя кодов, пятый вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, вход блока управления соединен с управляющим входом анализатора, а его третий выход — с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подклю25 чен к первому входу блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом преобразователя кодов, выход блока вычитания подключен к входу блока индикации и к выходу анализатора.