Устройство для определения и регистрации спектральных характеристик сложных сигналов

 

% ЪФ% ° дщ,;,.- ч ф .тября чотс н.а О4Б

ОП ИСАНИЙ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 10.02.75 (2l) 2104153/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Союз Соавтскмх

Социалистических

Республик и п55598

t (51) М, Кл.

G 01 R .23/16

Гооудоротоеииый комитет

СССР оо делам изобретеиий и открытий

Опублнковано05.04.79.Бюллетень № 13

Дата опубликования списания 10.04.79 (53) УДК 6214зх7

° 757 (088.8) (72) Авторы изобретения Ю l1. Красников, Т. lj., Басишвяли, А. M. Тарасов и B. И. Колпачков

Государственный научно-исследовательский институт горнохимического сырья (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕЙЕЛЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ

СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЛОЖНЫХ

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к области приборостроения н может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства, например в горнодобываюшей промышленности, сельском хозяйстве, .машиностроении н т.д., с целью определения техничес- 5 кого состояния работаюших машин и механизмов по анализу их вибрационных харак» т эристик

Известно устройство для спектрально го анализа стационарных случайных процессов, осушествляюшее выделение ин формативных частотных полос в спектре сигнала при помоши фильтров, последуюший анализ и фиксацию выделенных составляюших спектра. Устройство состоит из ускополосных фильтров, к выходу каждого иэ которых подключен соответствую ший детектор средних значений, содержаший интегрируюшую цепочку; электромеханического коммутатора и усилителя импульсных сигналов, между которыми витю чен квадратор, н эл..ктротптолучевого индикатора. В качеств<. детектора средних значений может быть применена схема, состояшая из последовательного и парал лельного детекторов, -выполненная на двух встречно включенных полупроводниковых .диодах, один из которых соединен с инте» грируюшей цепочкой (11.

Это,устройство не позволяет установитЪ причинноследственную связь между изменением спектра анализируемого стационарного случайного процесса и причиной, вызвавшей это изменение, например определить виды неисправностей механизмов при проведении виброакустической днагности ки машин, из-эа неспособности устройства селектировать и кодировать исследуемые сигналы, например, для введения нужной информации в ЭВМ или самостоятельного анализа. Поэтому в случае применения устройства необходимо использовать дополнительную электронную аппаратуру, что усложняет устройство и ограничивает область его применения.

Наиболее близким по технической сушности и схемной реализации к предлагае655985 мому изобретению является устройство, осуществляющее выделение информативных частотных полос в спектре сигнала прп помощи фильтров, последующее кодирование, анализ и регистрац по выделеп- 5 ных составляющих спектра. Устройство содержит входное устройство, соединенное с блоком полосовых фильтров и через блок опроса фильтров — с последовательно соединенными преобразователями аналог-код и рециркупятором, один из выходов которых подключен к блоку управления. Выход рециркупятора соединен через дешифратор амплитудньгх градац1 и

f $% со входами синтезатора условных символов. Управляющие входы синтезатора соединены с выходами блока вертикальной раз-, вертки символов, на второй вход которого подан сигнал с генератора тактовых им29 пульсов, и с выходами бпока t"opèçosòàëb ной развертки символов. Вход последнего через счетчик электродов, к входу которого подключен генератор тактовых импульсов, связан с входами блока управпе25 ния и через параллельно соединенные по входу схемы И - с дешифратором адресо электродов, соединенным с блоком реги= страции (21, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства»

Цепь достигается тем, что устройство для определения и регистрации спектральных характеристик сложных сигналов, содержащее последовательно соединенные входное устройство и блок опроса фильтров, а также блок попосовых фильтров, сое-. диненный со входом дешифратора амплитудных градаций, схемы И, генератор тактовых импульсов и блок регистрации, снабжено операционным усилителем, элем»ентами НЕ-И, бпоком генераторов счетных импульсов, блоком ограничения числа импуль сов и импульсным счетчиком с коммутато- ром ячеек на входе. При этом блок опроса фютьтров соединен через схемы И с полосовыми фильтрами, вкпюченными в обрат, ную связь операционного усилителя и . выходами соединенными со входом дешиф- 5о ратора амплитудных градаций. Выходы дешифратора подключены на одни из входов генераторов счетных импульсов, другие входы которых через элементы НЕ- И соединены с выходом генератора тактовых 5 импульсов. Выходы генераторов счетных импульсов соединены со схемами ограничения числа импульсов, одни выходы которых соединены с другими входами элементов HE-И, а другие через коммутато счетных ячеек - с импульсным счетчиком, На фпг, 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.

2 — график, поясняющий процесс кодирования и анализа спектра исследуемого сми нала.

Устройство содержит входное устройство 1, представляющее собой, например, комбинированную интегральную микросхему истокового повторителя и усилителя тока. Входное устройство соединено со входом блока 2 опроса фильтров, состоящего из последовательно соединенных интегральных микросхем электронных KSMMyтаторов ипи выполненного в виде шагового искателя, Выход блока 2 опроса фильтров> цодключен через схемы И 3 к блоку полосовых фипьтров 4, включенных в обратную связь операционного усипителя 5.

Выход блока полосовых фипьтров соединен со входом дешифратора 6 амппитудных градаций, выходы которого, пронумерованные в соответствии с параллельным цифровым кодом от 1 до К, где К = 2-9, подключены каждый на вход соответствую щего генератора 7 счетных импульсов. Генераторы 7 представляют собой, например, интегральные микросхемы блокинг-генераторов. К входам генераторов 7 через схемы НЕ-И-Я подключен задающий генератор 9 тактовых импульсов, а на выходе каждого генератора счетных импульсов включена схема 1О ограничения числа счетных импульсов, представляющая собой, например, ячейку, состоящую из емкости и триггера, Схемы 10 соединены со вторыми сю метричными входами схем HE-И и через коммутатор 11 счетных ячеекс импульсным счетчиком 12.

Работает устройство следующим образом.

Анализируемый сигнал Х() с датчИ ка (пьезодатчика, индуктивного датчика и т. д.), пройдя входное устройство 1, на котором происходит согласование входного сопротивления устройства и датчика, а также усиление сигнала, подается на блок 2 опроса фильтров. Блок 2 с заданным интервалом осуществляет последова« тельное включение и выключение фильтров

4. Вначале csisan с первого выхода бпоza 2 поступает на вход первой схемы ИЗ и одновременно на вход операционного усилителя 5, а схема И 3 остается запертой до момента, пока на симметричный вход не поступит сигнал, прошедший через первый фильтр 4. На первом фильтре

5 655985 б выделяется первая частотная полоса из- вой ячейке импульсного счетчика 12. Дамерения ЬК1 (см. фиг. 2). От величины пее после перекпючения блока 2 опроса напряжения сигнала Ugy в полосе Ь „за- фильтров на втором фипьтре 4 выделяет1 висит его появление на том или ином вы- ся вторая частотная полоса измеренияhf> ходе дешифратора 6 амплитудных градаций. S (фиг. 2), и цикл повторяется. На второй с помощью которого исследуемый сигнал счетной ячейке импульсного счетчика фиккодируется параллельным десятичным ко- сируется соответствующая цифра и т. д. дом следующим образом. Таким образом, на импульсном сче вСначала опытным путем определяют чике появляется многозначное число, кообпасть, в которой все возможные акус1о пичество знаков которого равно числу тические реализации исследуемого объек- выбранных частотных полос измерения та (нарпимер, виброакустические характе- (количеству фильтров 4). Это число пред ристики технического состочния редукто- ставляет собой цифровой код анализируеа машин) могут принимать наименьшее мого сложного сигнала m соответствует мrî по напряжению значение, и эта область 1% определенному состоянию исследуемо о обозначается на условной шкале амплиту- процесса или объекта (например, опредеды вибрации (A,дб) областью«1«(фиг. 2), . ленным дефектам пРи пРоведении вибРоЗатем дпя исследуемого объекта определя- акустической диаГ ак стической диаГноатики машин). ют область, в которой все возможные аку стические реапизации анализируемого сиг- о C помощью устройства можно, напри нала могут принимать наибольшее по на- мер, регистрировать спектральные харак пряжению значение, и эта область обозна- теристики различных механизмов (подшип чается на условной шкапе амплитуды виб- ников, зубчатых передач двигателей внут» рации областью К. Далее отрезок шкалы реннего сгорания и т. д.) и определять

А, дб между областями «l и К разбива- виды неисправностей. Это позволит резют на равные отрезки произвольно по уров- ко повысить эффективность ремонта маипа ням от "1" до К. Выходы дешифратора 6 и механизмов за счет сокрашения времени амплитудных градаций (фиг, 1,) нумеруют на выявление видов неисправностей, а в соответствии с принятым кодом и раз- при проведении виброакустической диагноз биением шкалы A дб от 1 до К. Дешиф-Э@ тики непосредственно при эксплуатации ратор 6 подбирается таким, чтобы посту- машин сразу .же определять нужные ме пивший на него сигнал, в зависимости от ры дпя устранения различных деЪктов в того, какому уровню на шкале А, дб он механизме ипи заменять детали и узлы. принадлежит в определенной частотной по3% лосе ЬК, появлялся на выходе дешифратора 6, соответствующем номеру данного Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я уровня. После появления на omzoM из выходов дешифратора 6 сигнал запускает Устройство для определения и регис тсоответствуюший генератор 7, который рации спектральных характеристик сложвырабатывает количество счетных импуль- ных сигналов, содержащее последователь сов, соответствующее номеру выхода де- но соединенные входное устройство и о шифратора. Например, если сигнал, прой- опроса фильтров, а также блок полосовых

ga дешифратор 6, появляется на четвертом фильтров, соединенный co axon иф выходе, то запушенный соответствующий pampa амплитудных градац генератор 7 вырабатывает четыре счет- генератор тактовых им ул ре

45 п ьсов и блок пе ных импульса и т, д, гистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, Работой всех генераторов 7 управля- что, с целью расширения функциональных ет задающий генератор тактовых импуль возможностей, îíî снабжено oжрациониъ сов. Схемы 10 ограничения числа счет- усилителем, элементами HE-И блоком ге ных; импульсов, соединенные со схема- нераторов счетных импульсов, блоком огра ми НЕ-И 8, обеспечивают выработку каж» ничения числа импульсов и импульсным дым отдельным генератором 7 счетных счетчиком с ут ро комм ато м ячеек на вхо импульсов нужное количество импульсов. де, причем бл м «ок о.а 4ипьтосв соединен

Полученный импульсный сигнал с выхода . через схемы И с полосовыми фильтрами, одного из генераторов 7 поступает на - вкпюченными в ра ую об тн связь операционвход коммутатора счетных ячеек, и чис- ного усилител я и выходами. соединенными ло импульсов, выработанное, например, со входом д фра ра еши то амплитудных Рра

1-м генератором 7, фиксируется на пер»- даций выходы которого подключены íà од«.

655985 ни из входов генераторов счетных импульсов, другие входы которых через элементы HE-И соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы генераторов счетных импульсов соединены со схемами ограничения числа импульсов, одни выходы которых соединены с другими входами элементов НЕ-И, а другие через

fi(t)

Xt (t) df. dfл 1гц ñ

uernnrnu

Составитель Л. Сорокина

Редактор Т. Орловская Техред Э. Чужик. Корректор E. Папп

Заказ 1509/35 Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП .Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 а f

Ъ

Ъ i ф ° 4 °

Ю

1 з коммутатоо счетных ячеек - с импульсным счетчиком.

Источники информации, принятые во

> внимание при проведении экспертизы

1. Авторское "видетельство СССР

¹ 214664, кл, G 01 Р 23/16, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 363930, кл. Я 01 Р 23118, 1972.