Способ регистрации фигур лиссажу

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 07.1.1970 (№ 1392715,18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 14.111.1972. Бюллетень . о 10

Дата опубликования описания 28.IV.1972

1-. ;, 01. 2;,,04

Комитет по делам изобретоиий и открытий ори Совете Министров

СССР k ДК 621.317.77(088.8) Автор изобретения

Н. Н. Писаревский

Заявитель

СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ФИГУР ЛИССАЖУ (2) Изобретение относится к фазоизмерптельной технике и может быть использовано при создании измерительных приборов для регистрации разности фаз и частоты гармонических колебаний.

Известные способы регистрации фигур

Лиссажу с помощью двухкоординатных регистрирующих устройств позволяют производить измерения в ограниченном диапазоне частот и при отсутствии помех.

Целью изобретения является создание спосооа регистрации фигур Лиссажу в широком диапазоне частот и при наличии помех.

Эта цель достигается благодаря тому, что на,входы двухкоординатного самописца подаются не исследуемые сигналы, а напряжения, пропорциональные функции взаимной корреляции этих сигналов и автокорреляционной функции одного из них, полученные с помощью двух корреляторов. При определении соотношения частот на входы двухкоординатного самописца подаются напряжения, пропорциональные автокорреляционным функциям исследуемых сигналов.

Пусть исследуемые колебания х,(t) = А, cos (t»t + о,) + n,(t) (1) хЩ =А,сов(ш/+ р,)+и,(/) содержат гармонические сигналы Л cos (cot+

+ 1) и Aocos(co!+K"„.) одной частоты о, разность фаз ср-,—.о1 — —.А;в, которых требуется определить, причем на этп колебани» паклады5 Ваются некоррелпрованkiые с ними ш 1рокополосные помехи п t)»!r>(t).

Если уровни помех велики, а частота исследуемых колебаний выше верхней граничной частоты полосы пропускания;..вуя оорди10 натного регистратора, обычным способом невозможно зарегистрировать фпгмры Лпссажм рассматриваемых гармовнческ1::.; колебании.

Пр!i региcTpацп11 I o,">ебанпй и" c..::,,>агаoмым способом исследуемые колебания ио. аются на

15 входы двух корреляторов (на оба ьхода одного коррелятора подается сигнал х,{t), а на входы другого — спгнг.-.ы х,{() и х-.(!).

В ы х о д н о с v a!t p kt kt. >";!! t e и е р в о г о к о р и е л я т ора, подаваемое на о пн из входов двум оор20 динатного регистратора, пропорц::опальной автокорреляционнои функции с. i!.i:àла Вп(т) т

B„(-.) = 1 1m — (х,(t)x,(t — —.).9 =

А»»

= — cos -:+ В, (-.), которая равна сумме незатухаюц;сй автокорреляционной функции полезного сигнала

А

30 2 совет и зату..ающей автокорреляцион332391

10 г

B„(t) = cos (в, .)/, 2 2

B»(t) = соя(а,x)t, г (12) (8) ной функции помехи В„„(т). При увеличении т для широкополосных шумов В„„(т) -О.

Для значений т, больших чем интервал автокорреляции помехи n(t), или для всех значений т, когда помеха отсутствует, (В„„(т) = 0), В„() = — cos в -.. (4) Выходное напряжение второго коррелятора, подаваемое на второй,вход двухкоординатного регистратора, пропорционально функции взаимной корреляции сигналов x<(t) и x>(t): т

B„(-.) = lim 3 х,(t)x,(t — )dt =

Т-. co 0 соя(вт+Лр).

2 (о)

При синхронном включении устройств развертки корреляторов, непрерывно изменяюш,их время запаздывания по линейному закону с:xt, (6) где х « 1 — скорость р азвертки, выходные напряжения корреляторов можно записать в виде 2

B„(t) = cos(

B„(t) = cos f((ox)t+ Л J. г

Из формул (7) и (8) видно, что выходные напряжения корреляторов B(((t) и B(g(t) также являются гармоническими колебаниями, имеющими ту же разность фаз Аср и отА1 ношение амплитуд —, что и исходные сигА налы, однако их частота хв может быть сделана как угодно низкой путем соответствующего выбора скорости развертки х в обоих корреляторах. Следовательно, сигналы B><(t) такой же формы, как и исходные колебания

x1(t) И Х2().

Рассмотрим сигналы х,(t) = А, сов (в,/+ q,) + n,(t), (9) х,(t) = А, cos (в,t + р,) + и,(t) (10) и Bt2(t) будут иметь фигуры Лиссажу точно с различными частотами в1 и вз, отношение которых — требуется определить. ОЗ

Как в предыдущем случае, предполагается, что на полезные сигналы накладываются некоррелированные с ними широкополосные помехи n (t) и n3(t)

Обычный способ регистрации фигур Лиссажу с целью определения отношения частот в /вз этих колебаний может оказаться непригодным, если помехи сравнимы по уровгпо с полезными сигналами, а частота хотя бы одного из исследуемых колебаний (в или вз) превышает верхнюю граничную частоту полосы пропускания двухкоординатпого регистратора. Кроме того, изменение разности начальных фаз qa — y> приводит к значительному из20

65 менению формы фигур Лиссажу при одном и том же отношении частот в /вз, что затрудняет распознавание фигур (особенно при большом отношении частот в /вз).

При использовании корреляционного способа регистрации фигур Лиссажу сравнимые колебания подаются на входы двух корреляторов, выходные напряжения которых, пропорциональные их автокорреляционным функциям поступают затем на входы двухкоординатного регистрирующего устройства. Соотношения (11) и (12) выполняются и при наличии помех, если значения т превышают интервал автокорреляции помех n>(t) и nz(t).

Выражения (11) и (12) показывают, что

B<>(t) и Взз(/) представляют собой низкочастотные гармонические колебания с тем же х м о отношением частот — что и исходX 033 (03 ные колебания x (t) и x3(t). При этом приведенные начальные фазы колебаний Вп(1) и

Взз(/) имеют нулевые значения, что удобно при распознавании фигур Лиссажу в случае различных отношений частот в1/вз.

Таким образом, колебания B><(t) и Взз(Ц будут иметь фигуры Лиссажу гочно такой же формы, что и сигналы x>(t) и x3(t) с равной нулю разностью фаз (вз — вд —— 0).

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для регистрации фигур Лиссажу при измерении разности фаз двух гармонических колебаний одной частоты, содержащая корреляторы, каждый из которых состоит из линии задержки 1(2), перемножителя 3(4) и интегратора 5(б), и двухкоординатный самописец 7.

Один из исследуемых сигналов x>(t) подается на оба,входа первого коррелятора, а выходной сигнал этого коррелятора, пропорциональный автокорреляционной функции входного сигнала, поступает на один из входов двухкоординатного самописца 7. Второй сигнал x (t) поступает совместно с первым сигналом xi(t) на входы второго коррелятора, выходной сигнал которого, пропорциональный функции взаимной корреляции входных сигналов, подается на второй вход двухкоординатного самописца 7, Для обеспечения равенства коэффициентов преобразования частоты в обоих корреляторах устройства развертки линий задержки 1 и 2 должны быть синхронизированы. Для обеспечения требуемой синхронизации разверток устройства развертки в обоих каналах могут работать от одного привода.

На фиг. 2 представлена блок-схема регистратора фигур Лиссажу при измерении разности фаз двух гармонических колебаний одной

332391 частоты. В него входят линия задержки 1, перемножители 3 и 4, интеграторы 5 и 6 и двухкоординатный самописец 7.

Эта схема отличается от схемы на фиг. 1 тем, что сигналы, пропорциональные функции взаимной корреляции исследуемых сигналов и автокорреляционной функции одного из них, формируется при помощи одной линии задержки 1.

На фиг. 3 представлена блок-схема устройства для регистрации фигур Лиссажу при измерении отношения частот двух гармонических колебаний. Это устройство аналогично показанному на фиг. 1, только один из входов перемножителя первого коррелятора не связан с одним из входов перемножителя второго коррелятора.

Один из исследуемых сигналов x<(/) подается на оба входа первого коррелятора, а второй сигнал x (t) — на оба входа второго коррелятора. Выходные сигналы корреляторов, пропорциональные автокорреляционным функциям исследуемых сигналов х (t) и

xg(3), поступают на входы двухкоординатного самописца 7. Работа устройства развертки в линиях задержки должна быть синхронной, как и в схеме на фиг. 1.

Предмет изобретения

1. Способ регистрации фигур Лиссажу двух гармонических колебаний посредством двух5 координатного самописца, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и подавления помех при регистрации фигур Лиссажу колебаний одной частоты, колебания преобразуют с непрерывно изменяю10 щпмся запаздыванием в низкочастотные сигналы, пропорциональные взаимной и автокорреляционной функциям исследуемых колебаний, которые подают соответственно на вертикальный и горизонтальный входы само15 писца.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, подавления помех и автоматического приведе20 ния начальных фаз к нулевым значениям при регистрации фигур Лпссажу колебаний различных частот, колебания преобразуют с непрерывно изменяюшимся запаздыванием в низкочастотные сигналы, пропорциональные

25 автокорреляционным функциям исследуемых колебаний.

332391

%uz. 2

Оиа 5

Составитель Л. Устинова

Техред Л. Богданова Корректор Н. Шевченко

Редактор T. Орловская

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1О22/14 Изд. № 363 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5