Анализатор гармоник

 

р Я с

0 и и Ю ХИ% и: еСоюз Советскик

Социапистических

Республик т

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ii>789884

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10. 05. 77 (21) 2494419/18-21 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет

Опубликовано 231280, Бюллетень ¹ 47.

Дата опубликования описания 23.1280 (я)м. к„.з

G 01 R 23/20, Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 543. .441.3 (088,8) (72) Автор изобретения

Л. E. Шахновский (71) Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР ГАРМОНИК

Изобретение относится к злектроизмерительной технике и может быть использовано для спектрального анализа сигналов.

Известен анализатор гармоник, содержащий импульсный генератор, вре- . менной компрессор входного сигнала, узкополосный фильтр, оконечный индикатор и синхронизатор (11.

Недостатком анализатора является его невысокая точность. Кроме того, анализатор не обеспечивает выделение постоянной составляющей исследуемого сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является анализатор гармоник, содержащий блоки опорных сигналов, вольтметры, бло ки сравнения, блок выделения минимума, блок управления, электронные коммутаторы и цифровой блок умножения частоты 21.

Недостатками данного анализатора являются его низкое быстродействие и сложность, так как количество блоков опорных сигналов и вольтметров равно числу гармонических составляющих исследуемого сигнала. Кроме того, функциональные возможности данного анализатора ограничены, потому что с его помощью невозможно выделить постоянную составляющую исследуемого сигнала.

Цель изобретения — повышение быст3 родействия, упрощение и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в известный анализатор гармоник, содержащий блок управления, первый

10 вход которого соединен с выходом блока выделения минимума, цифровой блок умножения частоты, блок опорного сигнала, выход которого соединен с первым входом вольтметра, выход которо15 ro соединен с первым входом логометра, введены регистр периода, регистр фаз, регистр амплитуд, блок выделения периода, счетчик, преобразователь, блок, запоминания и интегратор, причем вы2Q ход интегратора соединен с вторым входом вольтметра, а вход интегратора соединен с выходом преобразователя и первым входом блока запоминания, выход которого соединен с третьим

25 входом вольтметра, а второй вход которого соединен с четвертым входом вольтметра, первым входом блока опорного сигнала, выходом блока управления, первым входом цифрового блока

30 умножения частоты и первым входом

789884 блока выделения периода, второй вход которого соединен со входом анализатора гармоник и первым входом пре» обраэователя, второй вход которого соединен с выходом цифрового блока умножения частоты, а третий вход ко. торого соединен со вторым входом цифрового блока умножения частоты, выходом блока выделения периода входом регистра периода и вторым входой блока управления, третий вход которого соединен с выходом счетчика и вторым входом блока опорного сигнала, выход которого соединен со вторым входом логометра и входами регистров амплитуд и фаз, а третий вход которого соединен со входом счетчика и выходом блока выделения минимума, вход которого сбединен с выходом вольтметра.

На чертеже приведена блок-схема анализатора гармоник.

Анализатор гармоник содержит регистр периода 1, блок управления

2, регистр фаэ 3, регистр амплитуд

4, блок выделения периода 5, цифровой блок умножения частоты 6, блок опорного сигнала 7, вольтметр 8, блок выделения минимума 9, счетчик 10, преобразователь 11, блок запоминания 12, логометр 13 и интегратор 14.

Анализатор работает следующим образом.

Блоком управления 2 запускают блок выделения периода 5, измеряющий величину периода Ту, исследуемого сигнала О(с) и вырабатывающий три управляющих сигнала, временные интервалы между которыми равны Т1,.

По первому управляющему сигналу запускается цифровой блок умножения частоты 6, который выдает серию импульсов частоты

= Я/ к

По второму управляющему сигналу начинает работу преобразователь 11, осуществляющий дискретизацию иссле- . дуемого сигнала u(t) в моменты времени 5 1,„(где 3=1, 2,..., Р, Ф„= Т„/Рвремя дискретизации), задаваемое цифровым блоком умножения частоты б.

Коды дискрет О(В) исследуемого сигнала фиксируются блоком запоминания

12 и поступают н интегратор 14, где в соответствии с выражением Ч>

Р— Е U(g) определяется постоянная .Р 3 составляющая исследуемого сигнала.

По третьему управляющему сигналу прекращают работу блок выделения периода 5, цифровой блок умножения частоты б, преобразователь 11, и начинается определение компенсационным способом начальных фаз и амплитУд в гармонических составляющих исследуемого сигнала, Для определения на— чальной фазы и амплитуды i-й гармо т О ники опорным сигналом х(5 Ч- „ > О „ „)=

=U"„s i n (S.„„wt2+4 ),где О", и Ф» - амплитуда и начальная фаза, t< — время формирования дискреты опорного сигнала, W = 2 /Т, компенсируется соответствующая гармоническая составляющая исследуемого сигнала.

В момент компенсации, который наступает при достижении минимума

Р функции ug (Ч>;, U;" ) - — Х (U (t) е=! .О„ -„(я,Ч>p, U<. )g,начальная фаза и

1© амплитуда гармонической составляющей

Ьвяэаны с начальной фазой и амплитудой опорного сигнала следующими соотношениями, = Ф"„ +180, U = U,, Минимизация осуществляется за и так3Я тов. Один такт включает в себя изменение параметра (>"-„ или U„ на некото\( рую величину блоком выделения минимума 9 и посылку измененного параметра в блок опорного сигнала 7, опр0 ределение О8 при заданном значении

% измененного параметра вольтметром 8, для чего в последний посылаются коды дискрет исследуемого сигнала, считываемые блоком управления 2 из блока запоминания 12, код постоянной составляющей из интегратора 14, коды дискрет опорного сигнала, вырабатываемые блоком опорного сигнала 7 по сигналам блока управления 2, и код Р из блока управления 2, сравнен ние блоком выделения минимума 9 полу2 2 ченного значения U8 с кодом Об зафиксированным этим блоком в предыдущем такте минимизации, и запоминание меньшей из сравниваемых .=;еличин

3S блоком выделения минимума 9

Результат сравнения указывает направление и величину дальнейшего изменения параметра, по которому производится минимизация.

4р При достижении минимума функции

Од коды начальной фазы и амплитуды

2. компенсированной гармонической составляющей из блока опорного сигнала

7 заносятся в соответствующие -й гармонике разряды регистра фаз 3 и

45 регистра амплитуд 4, содержимое счетчика 10 увеличивается на единицу и посылается в блок опорного сигнала

7, после чего начинается компенсация следующей гармонической составляющей.

В момент компенсации первой гармоники код амплитуды из блока опорного сигнала 7 и код квадрата действующего значения высших гармоник из нольтметра 8 поступают в логометр

55 13, где определяется коэффициент нелинейных искажений в соответствии

Я с выражением К = . О. /U

Анализатор гармоЯк закончит рабоd0 ту, когда содержимое счетчика 10 станет равно (n+1). В регистре периода 1 будет зафиксиронан код периода исследуемого сигнала, в интеграторе 14 код постоянной составляющей, в лого 5 метре 13 — код коэффициента нелиней189884

Формула изобретения

Составитель С. Бычков

Редактор В. Данко Техред Е.Гаврилешко

Корректор М. Коста

Заказ 9032 4 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4 ных искажений, в регистре фаз 3 коды начальных фаз и гармонических составляющих исследуемого сигнала,и в регистре амплитуд 4 коды .амплитуд и гармонических составляющих исследуемого сигнала.

Предлагаемый анализатор гармоник

Прост, обладает высоким быстродействием и позволяет выделять постоянную составляющую исследуемого сигнала.

Анализатор гармоник, содержащий блок управления, первый вход которо- 35 го соединен с выходом блока выделения минимума, цифровой блок умножения частоты, блок опорного сигнала, выход которого соединен с первым входом вольтметра, выход которого соединен щ с первым входом логометра, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, упрощения и расширения функциональных возможностей, в него введены регистр периода, регистр фаз, регистр амплитуд, блок выделения периода, счетчик,пре— образователь, блок запоминания и интегратор, причем выход интегратора соединен со вторым входом вольтметра, а вход интегратора соединен с выходом О преобразователя и первым входом блока запоминания, выход которого соединен с третьим входом вольтметра, а второй вход которого соединен с четвертым входом вольтметра, первым входом блока опорного сигнала, выхо дом блока управления, первым входом цифрового блока умножения частоты и первым входом блока выделения периода, второй вход которого соединен со входом анализатора гармоник и первым входом преобразователя, второй вход которого соединен с выходом цифрового блока умножения частоты,а третий вход которого соединен со вторым входом цифрового блока умножения частоты, выходом блока выделения периода, входом регистра периода и вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с выходом счетчика и вторым входом блока опорного сигнала, выход которого соединен со вторым входом логометра и входами регистров амплитуд и фаз, а третий вход которого соединен со входом счетчика и выходом блока выделения минимума, вход которого соединен с выходом вольтметра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 429368, кл; G 01 R 23/16, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 37054 О, кл. G 01 R 23/16, 1971 (прототип).