Способ определения амплитудно-фазовой частотной характеристики динамического объекта

Авторы патента:

Белоногов Олег Борисович (RU)

G01R23/16 - анализ спектра;гармонический анализ

Владельцы патента RU 2499268:

Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" (RU)

Способ относится к области испытаний и исследований динамических систем. Способ определения амплитудно-фазовых частотных характеристик динамического объекта предполагает проведение анализа завершенности переходного процесса втягивания динамического объекта в вынужденные периодические колебания и проводится на каждой частоте входного моногармонического сигнала до тех пор, пока средние определяемые значения коэффициентов Фурье выходного сигнала не станут достаточно постоянными, т.е. до тех пор, пока относительные разности между вновь вычисленными средними значениями коэффициентов Фурье выходного сигнала и предыдущими значениями этих параметров не станут по модулю меньше наперед заданного точностного параметра. При этом анализ завершенности переходного процесса втягивания динамического объекта в вынужденные периодические колебания проводится по нескольким дополнительным гармоникам. В этом случае окончание переходного процесса втягивания динамического объекта в вынужденные периодические колебания определяется числом необходимых периодов для завершения переходного процесса той гармоники, для которой оно является максимальным. Технический результат - повышение точности определения амплитудно-фазовых частотных характеристик. 1 ил.

Изобретение относится к области испытаний и исследований динамических систем и может найти применение в ракетно-космической, авиационной, станкостроительной, машиностроительной, электронной и других областях техники.

Известен способ определения амплитудно-фазовой частотной характеристики динамического объекта (см. Вавилов А.А., Солодовников А.И. Экспериментальное определение частотных характеристик автоматических систем. Москва - Ленинград: Государственное энергетическое издательство, 1963, стр.68-76, 93-103), заключающийся в подаче на вход динамического объекта моногармонического сигнала возбуждения на заданных частотах, регистрации на каждой заданной частоте входного моногармонического сигнала возбуждения и выходного периодического сигнала динамического объекта, определении коэффициентов Фурье первой гармоники выходного периодического сигнала на каждом периоде входного моногармонического сигнала по известным соотношениям и определении амплитудо-частотной характеристики динамического объекта как зависимости от частоты входного моногармонического сигнала отношений амплитуды первой гармоники выходного периодического сигнала, определяемой по значениям коэффициентов Фурье на последнем периоде входного моногармонического сигнала по известному соотношению, к амплитуде входного моногармонического сигнала возбуждения, а также определении фазовой частотной характеристики, как зависимости от частоты входного моногармонического сигнала фазового сдвига первой гармоники выходного периодического сигнала относительно входного моногармонического сигнала, определяемого по значениям коэффициентов Фурье на последнем периоде входного моногармонического сигнала по известному соотношению в режиме установившихся периодических колебаний.

Недостатком этого способа определения амплитудно-фазовой частотной характеристики динамического объекта является его большая продолжительность, так как заранее неизвестно время окончания переходного процесса втягивания динамического объекта в периодические колебания. Кроме этого, некоторые нелинейные динамические объекты не имеют установившихся периодических колебаний на выходе при моногармоническом возбуждении. Поэтому при исследовании или испытании таких объектов даже самый длительный эксперимент может приводить к большим неточностям определения частотных характеристик, так как для таких объектов речь может идти только об определении усредненных частотных характеристик.

Известен способ определения амплитудно-фазовой частотной характеристики динамического объекта - прототип (см. Методы расчета частотных характеристик систем управления вектором тяги ракетных двигателей / О.Б. Белоногов [и др.] // Ракетно-космическая техника. Сер.XII. 1998. Сер.XII. Вып.3-4, стр.259-284), заключающийся в подаче на вход динамического объекта моногармонического сигнала возбуждения на заданных частотах, регистрации на каждой заданной частоте входного моногармонического сигнала возбуждения и выходного периодического сигнала динамического объекта, определении шага разбиения периода входного моыогармонического сигнала по времени и числа значений ординат выходного периодического сигнала в зависимости от частоты, определении коэффициентов Фурье исследуемой гармоники выходного периодического сигнала на каждом периоде входного моногармонического сигнала, определении средних значений коэффициентов Фурье исследуемой гармоники за пройденное количество периодов входного моногармонического сигнала, проведении сравнения модулей отношений разности модулей средних значений каждого из коэффициентов Фурье исследуемой гармоники на последнем и предпоследнем периоде входного моногармонического сигнала к модулю этого коэффициента на последнем периоде входного моногармонического сигнала с наперед заданным точностным параметром, и когда все определенные модули отношений станут меньше этого наперед заданного точностного параметра определении амплитуды исследуемой гармоники выходного периодического сигнала по средним значениям коэффициентов Фурье исследуемой гармоники на последнем периоде входного моногармонического сигнала, определении относительной амплитуды исследуемой гармоники выходного периодического сигнала как отношения амплитуды исследуемой гармоники выходного периодического сигнала, к амплитуде входного моногармонического сигнала возбуждения, а также определении фазового сдвига исследуемой гармоники выходного периодического сигнала по средним значениям коэффициентов Фурье исследуемой гармоники на последнем периоде входного моногармонического сигнала.

Этот способ существенно сокращает продолжительность исследований или испытаний и позволяет более точно определять амплитудно-фазовые частотные характеристики любых гармоник динамических объектов, в том числе и тех динамических объектов, которые не имеют установившихся периодических колебаний на выходе при моногармоническом возбуждении. Однако, точность определения амплитудно-фазовых частотные характеристик и при этом способе недостаточна потому, что переходный процесс втягивания динамического объекта в вынужденные периодические колебания заканчивается только тогда, когда средние значения коэффициентов Фурье и соответствующих им амплитуды и фазового сдвига всех составляющих гармоник выходного сигнала становятся достаточно постоянными. Но такой подход к построению способа определения частотных характеристик динамического объекта в принципе невозможен, так как число составляющих гармоник выходного периодического сигнала бесконечно. Тем не менее, точность способа может быть повышена, если при анализе помимо исследуемой гармоники использовать несколько близких к ней наиболее значимых гармоник.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения амплитудно-фазовых частотных характеристик динамического объекта.

Технический результат достигается тем, что в известном способе определения амплитудно-фазовой частотной характеристики динамического объекта, заключающемся в подаче на вход динамического объекта моногармонического сигнала возбуждения на заданных частотах, регистрации на каждой заданной частоте входного моногармонического сигнала возбуждения и выходного периодического сигнала динамического объекта, определении шага разбиения периода входного моногармонического сигнала по времени и числа значений ординат выходного периодического сигнала в зависимости от частоты, определении коэффициентов Фурье исследуемой гармоники выходного периодического сигнала на каждом периоде входного моногармонического сигнала, определении средних значений коэффициентов Фурье исследуемой гармоники за пройденное количество периодов входного моногармонического сигнала, проведении сравнения модулей отношений разности модулей средних значений каждого из коэффициентов Фурье исследуемой гармоники на последнем и предпоследнем периоде входного моногармонического сигнала к модулю этого коэффициента на последнем периоде входного моногармонического сигнала с наперед заданным точностным параметром, при этом в отличие от известного способа, на каждом периоде входного моногармонического сигнала определяют коэффициенты Фурье n≥1 дополнительных гармоник выходного периодического сигнала, отличных от исследуемой и определяют средние значения коэффициентов Фурье этих дополнительных гармоник за пройденное количество периодов входного моногармонического сигнала, проводят сравнение модулей отношений разности модулей средних значений каждого из коэффициентов Фурье дополнительных гармоник на последнем и предпоследнем периоде входного моногармонического сигнала к модулю этого коэффициента на последнем периоде входного моногармонического сигнала с наперед заданным точностным параметром, при этом входной моногармонический сигнал подают на вход динамического объекта до тех пор, пока все определенные модули отношений для исследуемой и дополнительных гармоник не станут меньше этого наперед заданного точностного параметра, после чего определяют амплитуду исследуемой гармоники выходного периодического сигнала по средним значениям коэффициентов Фурье исследуемой гармоники на последнем периоде входного моногармонического сигнала, определяют относительную амплитуду исследуемой гармоники выходного периодического сигнала как отношение амплитуды исследуемой гармоники выходного периодического сигнала к амплитуде входного моногармонического сигнала возбуждения, а также определяют фазовый сдвиг исследуемой гармоники выходного периодического сигнала по средним значениям коэффициентов Фурье исследуемой гармоники на последнем периоде входного моыогармонического сигнала.

При таком способе определения амплитудно-фазовой частотной характеристики анализ завершенности переходного процесса втягивания динамического объекта в вынужденные периодические колебания проводится не только по исследуемой гармонике, но и по нескольким дополнительным гармоникам. Для достижения достаточного постоянства коэффициентов Фурье и соответствующих им амплитуды и фазового сдвига исследуемой и дополнительных гармоник выходного периодического сигнала на каждой из частот входного моногармонического сигнала необходимо различное число пройденных периодов. В этом случае окончание переходного процесса втягивания динамического объекта в вынужденные периодические колебания определяется числом необходимых периодов для завершения переходного процесса той гармоники, для которой оно является максимальным. Это оказывает влияние на значения определяемых относительной амплитуды и фазового сдвига исследуемой гармоники выходного периодического сигнала динамического объекта. Таким образом, это приводит к повышению точности определения амплитудно-фазовых частотных характеристик исследуемой гармоники динамического объекта.

Так как заявленная совокупность существенных признаков способа позволяет обеспечить технический результат, то заявленный способ соответствует критерию "изобретательский уровень".

Суть способа поясняется с помощью чертежа, на котором изображена блок-схема экспериментальной установки для определения амплитудно-фазовых частотных характеристик динамического объекта. В качестве примера реализации заявленного способа рассмотрим способ определения амплитудно-фазовой частотной характеристики первой гармоники динамического объекта, в соответствие с которым анализу подвергаются дополнительно вторая и третья гармоники его выходного периодического сигнала.

Экспериментальная установка, изображенная на чертеже, включает в себя испытуемый динамический объект 1, генератор (синтезатор) входного моногармонического сигнала 2, регистратор 3 входного моногармонического сигнала и выходного периодического сигнала динамического объекта и анализатор 4.

В качестве генератора (синтезатора) 2 входного моногармонического сигнала может быть использован, например, низкочастотный генератор периодических колебаний типа НГПК-4 или синтезатор-блок анализатора частотных характеристик FRA 1250 «Solartron», выпускаемый фирмой «Solartron Electroniks Groop Ltd.» [2].

В качестве регистратора 3 входного моногармонического сигнала и выходного периодического сигнала динамического объекта может быть использован многоканальный регистратор данных типа «Orion-4», также выпускаемый фирмой «Solartron Electroniks Groop Ltd.» или другой многоканальный аналого-цифровой преобразователь с требуемыми характеристиками.

В качестве анализатора 4 может быть использован персональный компьютер с соответствующим специальным программным обеспечением и необходимой для проведения вычислений в реальном режиме времени тактовой частотой его генератора.

При включении экспериментальной установки генератор (синтезатор) 2 вырабатывает моногармонический сигнал амплитудой А_у определенной частоты f(nf), где nf - номер частоты из заданных nfm частот, который подается на вход испытуемого динамического объекта 1 и в первый канал регистратора 3.

При этом на выходе испытуемого динамического объекта 1 возникает периодический сигнал, который поступает во второй канал регистратора 3. Регистратор 3 оцифровывает входной моногармонический сигнал и выходной периодический сигнал динамического объекта 1 и посылает их в анализатор 4.

Анализатор 4 с целью получения результатов с одинаковой точностью на каждой из фиксированных частот определяет значение шага h разбиения периода Т входного моногармонического сигнала по времени t по выражению [2]:

$h = 1 / K_{f} f (n f), (1)$

где K_f- коэффициент, величина которого определяет максимальное значение шага по времени на минимальной частоте входного моногармонического сигнала, обеспечивающего точность определения коэффициентов Фурье, и число значений ординат сигналов jm по выражению [2]:

jm=T/h.

Далее, анализатор 4 на каждом периоде входного моногармонического сигнала определяет его амплитуду, коэффициенты Фурье первой гармоники выходного периодического сигнала и двух его дополнительных гармоник - второй и третьей по известным соотношениям [2]

где P₁, P₂, Р₃ - действительные составляющие (действительные коэффициенты Фурье) 1-й, 2-й и 3-й гармоник выходного периодического сигнала соответственно;

Q₁, Q₂, Q₃ - мнимые составляющие (мнимые коэффициенты Фурье) 1-й, 2-й и 3-й гармоник выходного периодического сигнала соответственно;

U_п- выходной периодический сигнал динамического объекта;

i - номер периода частоты входного моногармонического сигнала;

t - значение текущего времени.

Проводится определение средних значений коэффициентов Фурье исследуемой и дополнительной гармоник выходного периодического сигнала за пройденное количество периодов входного моногармонического сигнала:

где n - значение номера последнего периода входного моногармонического сигнала.

Проводится сравнение модулей отношений разности модулей средних значений каждого из коэффициентов Фурье исследуемой и дополнительных гармоник на последнем и предпоследнем периоде входного моногармонического сигнала к модулю этого коэффициента на последнем периоде входного моногармонического сигнала с наперед заданным точностным параметром ε:

Значение точностного параметра ε, умноженное на 100% (ε×100%), показывает точность определения амплитудно-фазовой частотной характеристики динамического объекта в процентах. Выбор значения точностного параметра является предметом оптимизации для конкретного динамического объекта, зависит от его физико-технических свойств, их изменчивости во времени при функционировании динамического объекта и на практике определяется экспериментально.

Если все неравенства (14)-(19) выполняются, тогда:

- определяют амплитуду исследуемой гармоники выходного периодического сигнала по средним значениям коэффициентов Фурье исследуемой гармоники на последнем периоде входного моногармонического сигнала:

$A (i) = \sqrt{P_{c 1} {(i)}^{2} + Q_{c 1} {(i)}^{2}}; (20)$

- определяют относительную амплитуду исследуемой гармоники выходного периодического сигнала как отношение амплитуды исследуемой гармоники выходного периодического сигнала к амплитуде входного моногармонического сигнала возбуждения:

$\bar{A} (i) = \frac{A (i)}{A_{y}}; (21)$

определяют фазовый сдвиг исследуемой гармоники выходного периодического сигнала по средним значениям коэффициентов Фурье исследуемой гармоники на последнем периоде входного моногармонического сигнала:

Далее, генератор (синтезатор) 2 последовательно переключают на следующую частоту f(nf) из заданных nf частот и описанный выше цикл действий повторяется на каждой частоте.

При необходимости, в рамках данного способа, кроме относительной амплитуды и фазового сдвига исследуемой гармоники выходного периодического сигнала динамического объекта на каждой частоте f(nf) входного моногармонического сигнала могут быть определены относительные амплитуды и фазовые сдвиги его дополнительных гармоник.

Таким образом, вследствие того что анализ завершенности переходного процесса втягивания динамического объекта в вынужденные периодические колебания проводится не только по исследуемой гармонике, но и по нескольким дополнительным гармоникам, повышается точность определения амплитудно-фазовой частотной характеристики динамического объекта.

Литература

1. Вавилов А.А., Солодовников А.И. Экспериментальное определение частотных характеристик автоматических систем. Москва - Ленинград: Государственное энергетическое издательство, 1963. Стр.68-76, 93-103.

2. Методы расчета частотных характеристик систем управления вектором тяги ракетных двигателей / О.Б. Белоногов [и др.] // Ракетно-космическая техника. Сер.XII. 1998. Сер.XII. Вып.3-4. Стр.259-284 - прототип.

Способ определения амплитудно-фазовой частотной характеристики динамического объекта, заключающийся в подаче на вход динамического объекта моногармонического сигнала возбуждения на заданных частотах, регистрации на каждой заданной частоте входного моногармонического сигнала возбуждения и выходного периодического сигнала динамического объекта, определении шага разбиения периода входного моногармонического сигнала по времени и числа значений ординат выходного периодического сигнала в зависимости от частоты, определении коэффициентов Фурье исследуемой гармоники выходного периодического сигнала на каждом периоде входного моногармонического сигнала, определении средних значений коэффициентов Фурье исследуемой гармоники за пройденное количество периодов входного моногармонического сигнала, проведении сравнения модулей отношений разности модулей средних значений каждого из коэффициентов Фурье исследуемой гармоники на последнем и предпоследнем периоде входного моногармонического сигнала к модулю этого коэффициента на последнем периоде входного моногармонического сигнала с наперед заданным точностным параметром, отличающийся тем, что на каждом периоде входного моногармонического сигнала определяют коэффициенты Фурье n≥1 дополнительных гармоник выходного периодического сигнала, отличных от исследуемой, и определяют средние значения коэффициентов Фурье этих дополнительных гармоник за пройденное количество периодов входного моногармонического сигнала, проводят сравнение модулей отношений разности модулей средних значений каждого из коэффициентов Фурье дополнительных гармоник на последнем и предпоследнем периоде входного моногармонического сигнала к модулю этого коэффициента на последнем периоде входного моногармонического сигнала с наперед заданным точностным параметром, при этом входной моногармонический сигнал подают на вход динамического объекта до тех пор, пока все определенные модули отношений для исследуемой и дополнительных гармоник не станут меньше этого наперед заданного точностного параметра, после чего определяют амплитуду исследуемой гармоники выходного периодического сигнала по средним значениям коэффициентов Фурье исследуемой гармоники на последнем периоде входного моногармонического сигнала, определяют относительную амплитуду исследуемой гармоники выходного периодического сигнала как отношение амплитуды исследуемой гармоники выходного периодического сигнала к амплитуде входного моногармонического сигнала возбуждения, а также определяют фазовый сдвиг исследуемой гармоники выходного периодического сигнала по средним значениям коэффициентов Фурье исследуемой гармоники на последнем периоде входного моногармонического сигнала.

Похожие патенты:

Система обработки сигналов // 2498258

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для выделения и фильтрации исследуемых сигналов из воспроизводимого стационарного случайного процесса и измерения в реальном времени параметров сигнала.

Способ оценки параметров и демодуляции случайных сигналов // 2485526

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для целей радиоконтроля, радиомониторинга, определения характеристик источников радиоизлучения. .

Способ оценки частоты одиночного гармонического колебания в ограниченном диапазоне // 2480847

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам точной оценки частоты одиночного гармонического колебания в ограниченном диапазоне. .

Способ определения спектра электрического сигнала по измеренным выборочным значениям этого сигнала // 2475765

Изобретение относится к способам определения спектра электрических сигналов. .

Способ спектрального анализа электрического сигнала // 2455653

Изобретение относится к технике спектрального анализа электрических сигналов. .

Способ определения энергии помехи // 2449298

Изобретение относится к области гидроакустики и радиотехники и может быть использовано для построения систем обнаружения сигнала. .

Способ определения частоты узкополосного сигнала // 2442178

Изобретение относится к технике дискретного спектрального анализа и может быть использовано в измерительной технике. .

Способ гармонического анализа периодического многочастотного сигнала // 2435168

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для гармонического анализа периодических колебательных процессов, в частности электрических сигналов.

Способ спектрального анализа электрического сигнала // 2431853

Изобретение относится к способам спектрального анализа электрических сигналов. .

Радиометрический способ регистрации слабого широкополосного радиоизлучения // 2431852

Изобретение относится к радиоастрономии и может использоваться в радиометрах, регистрирующих шумовую температуру или мощность принимаемого широкополосного шумового сигнала в полосе пропускания радиометра.

Способ формирования базы спектральных данных для фурье-спектрорадиометров // 2502967

Изобретение относится к области дистанционного беспробоотборного газоанализа, а именно к способам формирования баз спектральных данных для дистанционных газоанализаторов на основе Фурье-спектрорадиометров. Способ заключается в беспробоотборном определении мгновенных значений концентрации вещества по данным контроля оптической плотности модельного облака на характеристических спектральных линиях в момент регистрации его спектра с использованием лабораторного стенда для создания и контроля концентраций газообразных веществ путем регистрации спектра пропускания модельного облака и расчетом по закону Бугера-Ламберта-Бера на основании значений молярной массы и молекулярного сечения поглощения вещества. Регистрация спектров для базы данных производится при достижении значения оптической плотности облака порядка 1,105÷1,112. Технический результат заключается в обеспечении возможности снижения погрешности при определении спектральных коэффициентов поглощения излучения для веществ из перечня формируемой базы спектральных данных для Фурье-спектрорадиометра. 2 ил.

Устройство для определения частоты, вида модуляции и манипуляции принимаемых сигналов // 2514160

Предлагаемое устройство относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для определения несущей частоты, вида модуляции и манипуляции сигналов, принимаемых в заданном диапазоне частот. Устройство для определения частоты, вида модуляции и манипуляции принимаемых сигналов содержит приемную антенну, входную цепь, блок поиска, усилитель высокой частоты, гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты, семь амплитудных детекторов, два видеоусилителя, устройство формирования частотной развертки, ЭЛТ, пять ключей, три фильтра верхних частот, три фильтра нижних частот, два квадратора, два делителя напряжений, два частотных детектора, четыре анализатора спектра, семь блоков сравнения, фазовый детектор, анализатор комплексного спектра, анализатор линейного члена фазового спектра, анализатор симметрии амплитудного спектра, пять преобразователей аналог-код, шесть элементов совпадения И, четыре инвертора, преобразователь цифра-напряжение, умножитель фазы на два, умножитель фазы на четыре, умножитель фазы на восемь. Технический результат - повышение помехоустойчивости панорамного приемника и достоверности проводимых измерений. 6 ил.

Способ доплеровской фильтрации ионосферных сигналов // 2516589

Изобретение относится к области дискретного спектрального анализа, к области систем обработки информации и измерительной техники, и может быть использовано для доплеровской фильтрации (выделения) лучевой структуры ионосферных сигналов. Способ включает прием ионосферного сигнала с помощью приемника, усиление и преобразование по частоте, преобразование аналогового сигнала на выходе приемника в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя. При этом снижают промежуточную частоту сигнала до нулевого значения с помощью преобразования Фурье. Формируют элементы корреляционной матрицы A m , p = Y ^ n + m − 1 Y ^ n + p − 1 ∗ ¯ (черта сверху означает суммирование по индексу n) и правого столбца b ^ p = Y ^ n + p − 1 e − i ω t n ¯ векторного уравнения A ^ c ¯ = b ¯ . Определяют элементы c ^ m вектора неопределенных коэффициентов c ¯ , решая в вычислительном устройстве векторное уравнение A ^ c ¯ = b ¯ . Формируют частотную зависимость функционала правдоподобия Δ ( ω ) = 1 1 − ∑ m = 1 M c ^ m Y ^ n + m − 1 ∗ перебирая частоты с заданным шагом в заданном интервале частот. Оценивают частоты доплеровских составляющих ионосферного сигнала и их достоверность по максимумам частотной зависимости функционала правдоподобия Δ(ω). Формируют элементы матрицы A ^ 1 m , p = e i ( ω m − ω p ) t n ¯ и правого столбца b ^ 1 m = Y ^ n e − i ω m t n ¯ векторного уравнения A ^ 1 U ¯ = b ¯ 1 . Оценивают комплексные амплитуды доплеровских составляющих ионосферного сигнала U ^ 1 ÷ U ^ M , решая в вычислительном устройстве векторное уравнение A ^ 1 U ¯ = b ¯ 1 . Технический результат заключается в повышении точности и достоверности оценок доплеровского спектра многолучевых ионосферных сигналов, и в расширении возможностей спектрального анализа в область малых интервалов обработки сигналов, где критерий Рэлея не выполняется. 6 ил.

Способ расширения полосы частот оценки спектров сигналов // 2516763

Изобретение относится к радиотехнике. Техническим результатом является расширение полосы анализа сигналов и возможность проведения анализа в режиме реального времени. Сущность способа заключается в том, что используют обработку исходного сигнала параллельно на нескольких аналого-цифровых преобразователях с различными частотами дискретизации, вычисляют амплитудный спектр по каждой оцифрованной последовательности, далее производят развертку полученных спектров на единую ось частот в зоны Найквиста в порядке, обратном их наложению при дискретизации, выделяют сигналы в спектральной области путем сравнения с заданным порогом амплитудных спектров от каждого АЦП, выбирают спектральные линии от всех АЦП, совпадающих по частотному положению; принятие решения о существовании на этой частоте узкополосного сигнала производят при нахождении линий, совпадающих по положению на частотной оси от всех АЦП. 4 ил.

Способ определения спектральной плотности мощности электрического сигнала по автокорреляционной функции этого сигнала // 2538431

Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно - к способам определения спектральной плотности мощности электрических сигналов. Определяют дискретные значения автокорреляционной функции анализируемого сигнала и по ним определяют дискретные значения спектральной плотности мощности. Причем диапазон контролируемых частот, включающий спектр анализируемого сигнала, разбивают на малые элементы разрешения, размер которых определяется требуемой точностью спектрального анализа. Нумеруют их и для каждого элемента разрешения формируют весовую функцию, зависящую от времени, номера и размера элемента разрешения. Определяют дискретные значения автокорреляционной функции анализируемого сигнала при временных сдвигах, удобных для их определения. Составляют векторно-матричное уравнение измерений r → = w T f → + n → , где вектор r → включает дискретные значения автокорреляционной функции W - весовая матрица, определяемая значениями весовых функций в моменты дискретизации автокорреляционной функции, f → - спектральный вектор, включающий в качестве компонент значения спектральной плотности мощности в каждом элементе разрешения, n → - вектор ошибок определения дискретных значений автокорреляционной функции. По уравнению измерений находят оценку спектрального вектора, компоненты которого представляют собой оценки дискретизированных по элементам разрешения составляющих спектральной плотности мощности анализируемого сигнала. Технический результат заключается в повышении точности спектрального анализа, устранение искажений спектра в связи с эффектом просачивания мощности в соседние частотные области и сокращение времени спектрального анализа.

Устройство для анализа сигналов в реальном масштабе времени // 2550309

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах для измерения амплитуд и частот гармонических составляющих в исследуемых сигналах. В устройство дополнительно включено к-2 дополнительных групп узлов, каждая из которых содержит последовательно соединенные блок постоянной памяти, аналого-цифровой умножитель, аналоговый интегратор со сбросом и блок выделения абсолютной величины сигнала, где k - общее количество сканирующих синусоидальных сигналов при выполнении спектрального анализа, а также введения дополнительного аналогового сумматора и выходного аналогового сумматора, где входы введенных в состав устройства блоков постоянной памяти соединены с выходами счетчика формирования адреса, аналоговые входы аналого-цифровых умножителей подключены к входной шине, выходы блоков выделения абсолютной величины сигнала подключены к входам дополнительного аналогового сумматора. Технический результат заключается в повышении точности измерения амплитуд гармонических составляющих. 1 ил.

Способ гармонического анализа периодического многочастотного сигнала на фоне шума // 2551400

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для гармонического анализа периодических колебательных процессов, в частности электрических сигналов. Способ гармонического анализа периодического многочастотного сигнала заключается в итерационном процессе определения необходимой формы весовой функции. В результате многократных оценок частот составляющих периодического многочастотного сигнала форма весовой функции подбирается такой, чтобы на частоте любого из анализируемых составляющих сигнала слагаемые спектра от других составляющих сигнала по амплитуде были равны нулю, причём кратность нуля, определяемая порядком производных модуля спектра, может быть заданной степени. В дополнительном цикле гармонического анализа задаётся дополнительный ноль спектра весовой функции с частотой, при которой обеспечивается минимально возможная эквивалентная шумовая полоса, при определённых до этого других нулях в спектре весовой функции. За счёт уменьшения эквивалентной шумовой полосы весовой функции снижаются погрешности оценок частот, фаз и амплитуд гармонических слагаемых сигнала на фоне шума. Технический результат заключается в уменьшении погрешности измерения частот амплитуд и фаз гармонических составляющих периодического многочастотного сигнала на фоне шума. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ двухпараметрического анализа случайных сигналов // 2555501

Изобретение относится к обработке случайных сигналов при решении широкого круга научных и технических задач, когда измеряемой и анализируемой величиной является амплитуда, или огибающая сигнала. Проводят выборочные измерения величины анализируемого сигнала, при этом выборка может состоять из произвольного числа измерений сигнала. Затем по полученным в ходе измерений значениям сигнала с помощью специализированного программного обеспечения строят функцию правдоподобия для статистического распределения Райса. Вычисляют значения искомых параметров сигнала и шума, соответствующих точке максимума функции правдоподобия и на основе вычисленных значений параметров сигнала и шума осуществляют фильтрацию случайного сигнала от шума, принимая за значение сигнала вычисленное значение параметра сигнала. Технический результат заключается в оптимизации процесса шумоподавления при обработке случайного сигнала путем одновременного расчета сигнала и шума и последующей фильтрации анализируемого Райсовского сигнала для принятия решения на основе полученных данных, в частности, в системах медицинской диагностики и т.п. 1 табл.

Способ двухпараметрического анализа случайных сигналов на основе измеренных данных для 2-го и 4-го моментов // 2556318

Изобретение относится к обработке случайных сигналов при решении широкого круга научных и технических задач, когда измеряемой и анализируемой величиной является амплитуда или огибающая сигнала. Проводят выборочные измерения величины анализируемого сигнала, при этом выборка может состоять из произвольного числа измерений сигнала. Затем на основе данных выборочных измерений вычисляют средние по выборке значения второй и четвертой степеней сигнала и используя рассчитанные средние по выборке значения второй и четвертой степеней сигнала по формулам вычисляют значения искомых параметров: средней величины сигнала и дисперсии шума. Технический результат заключается в возможности одновременного определения сразу двух параметров анализируемого случайного сигнала: средней величины сигнала и дисперсии шума, на основе измеренных данных для 2-го и 4-го моментов анализируемого райсовского сигнала. 2 з.п. ф-лы.

Способ выделения слагаемой электрической величины // 2564536

Способ выделения слагаемой электрической величины относится к области электротехники, а именно к релейной защите и автоматике электрических систем. Технический результат заключается в повышении точности выделения слагаемой электрической величины на фоне других преобладающих составляющих. Способ выделения слагаемой электрической величины, согласно которому электрическую величину преобразуют в цифровой сигнал путем аналого-цифрового преобразования и формируют побочный цифровой сигнал, свободный от выделяемой слагаемой. Затем упомянутый побочный цифровой сигнал преобразуют в непрерывный сигнал путем цифроаналогового преобразования, вычитают непрерывный сигнал из электрической величины и тем самым формируют дополнительный аналоговый сигнал. После этого посредством аналого-цифрового преобразования дополнительного аналогового сигнала получают отсчеты выделяемой слагаемой. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.