Анализатор частотных характеристик
ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕ Н ИЯ
И АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ
Союз Советских Социо алмстмчвсних республмк (6l) Дополнительное к авт. свил-ву (22) 3аявлеио 17.05.77 (2l) 2487311/18 — 24 с присоединением заявкя 34 (51) M. Кл. G 05 В 23/02 Гееуаэрстввкнвй каатет СССР ю делам азабретакхЯ я вткритак (23) Приоритет Опубликовано 15.08.79 Бюллетень. № 30 (53) УДК 62-50 (088.8) Дата опубликования описания 15.08.79 (72) Авторы изобретения В. Б. Долгодров, В. В. Кабанов и В. Г. Петушков Ленинградский ордена Ленина электротехнический инсппут им. В. И. Ульянова (Ленина) (7l) Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК Изобретение относится к области автоматики, информационно-вычислительной и измерительной техники, в частности к устройствам для экспериментального определения частотных характеристик динамических объектов. Известен анализатор частотных характеристик, содержащий генератор гармонического тестового сигнала, выход которого соединен с исследуемой системой, формирователь опорных функций, два множительных устройства, первые входы которых соединены с выходамн формирователя опорных функций, а на вторые входы подается сигнал реакции исследуемой системы на тестовой сигнал, два интегратора, входы которых соединены с выходами множительных устройств. С помощью интеграторов осуществляется интегрирование сигналов произведения и таким образом определяются синфазная и квадратурная составляющие. сигнала реакции системы на тестовое гармоническое воздействие fl). Недостатком этого анализатора является невысокая точность измерения. Из известных анализаторов частотных харак, теристик наиболее близким к изобретению по 2 технической сущности является анализатор, содержащий генератор тестовых сигналов, выход которого соединен с выходом анализатора, два блока умножения, первые входы которых связаны с соответствующими выходами формирователя опорных сигналов, вход которого соединен с первым выходом блока Управления, со вторым выходом которого соединены уп.,равляющие входы двух интеграторов, вход первого из которых соединен с выходом первого блока умножения (2). Недостатком указанного анализатора частотных характеристик является низкая разрешающая способность при наличии постоянной составляющей в сигнале реакции системы на тестовое гармоническое воздействие. Под разрешающей способностью здесь и в дальнейшем подразумевается максимально возможное отношение полученных величин синфаэной и квад- . ратурной составляющих. Причиной этого недостатка является отсутствие согласования ди-. намических диапазонов анализатора и измеряемого синана 679944 Целью данного изобретения является увеличение точности анализатора. Эта цель достигается .тем, что анализатор частотных характеристик содержит последовательно соединенные блок памяти и преобразователь код-аналог, переключатель и последовательно соединенные блок сравнения, аттенюатор, пороговый блок и формирователь кода диапазона, выход которого подключен к управляющему входу аттенюатора, выход которого связан с вторыми входами блоков умножения И первым входом переключателя, с вторым входом которого связан выход второго . блока умножения, с управляющим входом— третий выход блока управления, а с выходом — вход второго интегратора, выход кото- рого подключен к входу блока памяти, выход . преобразователя код — аналог соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с входом анализатора, четвертый выход блока управления подключен к управляющим входам блока памяти и формирователя кода диапазона, пятый выход — к входу генератора тестовых сигналов, а вход — к соответствующему выходу порогового блока. На чертеже представлена блок-схема анализатора частотных характеристик. Она содержит преобразователь код — аналог 1, блок памяти 2, исследуемую систему 3,, блок сравнения 4, аттенюатор 5, пороговый блок 6, формирователь 7 кода диапазона, генератор 8 тестовых сигналов, блок умножения 9, интеграторы 10 и 11, формирователь 12 опорных сигналов, блок умножения 13, переключатель 14 (положения переключателя I и И), блок управления 15. 33 Анализатор работает следующим образом. По сигналу "Установка нуля,,вырабатываемому блоком управления 15, интеграторы 10 и 11 и блок памяти 2 устанавливаются в 46 нулевое состояние, формирователь 7 кода диапазона в состояние, соответствующее максимальной чувствительности аттенюатора 5, переключатель 14 устанавливается в положение !. На выходе преобразователя код — аналог 1 43 формируется нулевой потенциал и подается на вход блока сравнения 4, Анализатор находится в состоянии измерения постоянной составляющей сигнала, поступающего на другой вход блока сравнения 4. SO По сигналу "Начало измерения", вырабатываемому блоком управления 15, начинается вычисление с помощью интегратора 10 интеграла вида т Ju(< I < > Ы о где u(t) — выходной сигнал аттенюатора 5, который соответствует реакции системы на гармонический сигнал генератора тестовых сигналов 8 и представляет собой сумму постоянной и переменной составляющих; С помощью атгенюатора 5, порогового блока 6, формирователя 7 кода диапазона осуществляется согласование динамического диапазона сигнала реакции системы, поступающего на блок сравнения 4, и динамического диапазона аналиэато. ра. Если выходной сигнал аттенюатора 5 превысит динамический диапазон анализатора, то срабатывает пороговый блок 6, при этом в блок управления 15 поступает сигнал "Преры вание измерения", на выходе формирователя 7 кода диапазона формируется код. соответствующий меньшей чувствительности управляемого аттенюатора 5, блок управления 15 осуществляет прерывание вычисления интеграла J, устанавливает интегратор 10 в ноль и формирует сигнал Начало измерения", по которому начинается вычисление интеграла,Я . Этот процесс согласования динамических диапазонов сигнала реакции системы и анализатора повторяется до тех пор, пока в течение одного периода изменения переменной составляющей сигнала реакции системы выходной сигнал аттенюатора 5 не превысит динамический диапазон анализатора, при этом блок управления 15 формирует сигнал "Окончание измерения" и в интеграторе содержится интеграл I>, соответствующий постоянной составляющей сигнала реакции исследуемой системы 3. По команде блока управления 15 "Запись" содержимое интегратора 10 записывается в блок памяти 2 и преобразователь код — аналог 1 вырабатывает напряжение, равное по величине постоянной составляющей реакции системы, которое подается на вычитающий вход блока сравнения 4. На выходе блока сравнения 4 появляется сигнал, равный переменной составляющей реакции исследуемой системы 3. При этом переключатель 14 переводится в положение II, устройство переходит в состояние измерения синфазной и квадратурной составляющих реакции исследуемой системы 3, содержимое интеграторов 10 и 11 обращается в ноль, формирователь 7 кода диапазона переходит в состояние, соответствующее максимальной чувствительности аттенюатора 5. Далее блок управления 15 формирует сигнал "Начало измерения" и начинается вычисление интеграторов: .1 = — Ju(t 1âþìÀ -Ю;.Г J U (t ) с О 5 (х) ф (j g о где яп uu t, sosuut — сйгналы опорных функ679944 ций, поступающие на блоки умножения 9 и 13 с формирователя 12 опорных сигналов. С помощью аттенюатора 5, порогового блока 6, формирователя 7 кода диапазона осуществляется согласование динамических диапазонов сигнала исследуемой системы 3 и анализатора. Этот процесс происходит аналогично описанному выше процессу согласования динамического диапазона всего сигнала и динамического диапазона анализатора. Если в течение периода изменения перемен- <4 ной составляющей измеряемого сигнала амплитуда выходного сигнала аттенюатора 5 не превысит динамический диапазон анализатора, блок управления 15 сформирует команду "Окончание измерения", прекращается процесс вычисления интегралов J> и,.J>, содержимое интеграторов 10 и 11 соответствует синфаэной и квадратурной составляющим сигнала реакции исследуемого объекта 3. Описанный анализатор частотных характеристик позволяет повысить разрешающую способность при наличии постоянной составляющей в сигнале реакции исследуемой системы 3 на тестовое гармоническое воздействие, так как в течение первого цикла измерения происходит вычисление и компенсация постоянной составляющей сигнала реакции исследуемой системы 3, во время второго цикла измерения (вычисление синфазной и квадратурной составляющих сигнала реакции) с помощью порогового блока 6, формирователя 7 кода диапазона, аттенюатора 5, блока сравнения 4 происходит оптимальное согласование динамичесФ ких диапазонов сигнала реакции исследуемой системы 3 и анализатора, при котором обеспечивается максимальная разрешающая способность анализатора. Использование системы автоматического выбора диапазона и компенсации постоянной составляющей освобождает 46 оператора от необходимости использования априорной информации об измеряемом сигнале (динамическом диапазоне и величине постоянной составляющей) для ручного выбора чувствительности анализатора и компенсации постоянной составляющей. Это особенно важно дпя сигналов в инфраниэкочастотной области, где получение этой информации связано с значительными затратами времени или невозможно. Формула изобретения Анализатор частотных характеристик, содержащий генератор тестовых сигналов, выход которого соединен с выходом анализатора, два блока умножения, первые входы которых связаны с соответствующими выходами формирователя опорных сигналов, вход которого соединен с первым выходом блока управления, со вторым выходом которого соединены управляющие входы двух интеграторов, вход. первго из которых соединен с выходом первого блока умножения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности анализатора, он содержит последовательно соединенные блок памяти и преобразователь код — аналог, переключатель и последовательно соединенные блок сравнения, аттенюатор, пороговый блок и формирователь кода диалазона, выход которого подключен к управляющему входу аттенюатора, выход которого связан с вторыми входами блоков умножения и первым входом переключателя, с вторым входом которого связан выход второ,го блока умножения, с управляющим входом— третий выход блока управления, а с выходомвход второго интегратора, выход которого подключен к входу блока памяти, выход преобразователя код — аналог соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с входом анализатора, четвертый выход блока управления подключен к управляющим входам блока памяти и формирователя кода диапазона, пятый выход — к входу генератора тестовых сигналов, а вход — к соответствующему выходу порогового блока. Источиикй информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании Р 1074624, кл. 6 01 В 27/28, 1965. 2. Авторское свидетельство СССР М 199535, кл. G 05 В 23/00, 1967. 679944 Составитель В. Васильев Редактор Н. Белявская Техред Э.мужик КоРРектоР С. Патрушева Заказ 4792/42 Тираж 1015 Подписное . ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
