Устройство для измерения относи-тельных временных сдвигов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалнстичаскик

Республик

К ABTOPCNOMY СВИДИтЕЛЬСтВЮ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 29.12 78 (21) 2 704643/18-2 (51) М. Нл

G 01 R 25/00 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий

Опубликовано 280281.Бюллетень №

Дата опубликования описания 2802.81 (53) УДН 621.317. .373(088.8) (72) Явторы изобретения

О.В. Скворцов (7 3 ) заявитель (5 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ

ВРЕМЕННЫХ СДВИГОВ

Изобретение относится к устройствам для измерения относительных временных сдвигов и может испольэоеаться в качестве фаэометра с расширенным диапазоном для измерения относительных временных сдвигов сигналов,характеризующих виброакустические процессы в различных точках машин и механизмов.

Известен фазометр с расширенным диапазоном измерения, обеспечивающий измерение фазовых сдвигов в диапазоне от -540 до +540,содержащий ограничитель-усилитель, вход которого соединен с входом сигнального канала, а выход — с входом регенеративного компаратора,выход. которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с входом фазового бистабильного мультивибратора,выход которого соединен с. входом первого ограничителя, выход которого соединен через резистор с входом сумматора-интегратора, выход которого соединен с первым входом схемы совпадения,выход которой соединен с входом накопительного элемента, выход которого соединен с вйходом фаэометра, вход канала. опорного сигнала которого соединен с входом лополнительного регенеративного компаратора, выход которого соединен с входом дополнительного делителя частоты, первый выход которого соединен с входом фаэовогo бистабильного мультивибратора опорного сигнала, выход которого соединен с входом блокинг-генератора опорного канала и входом второго ограничителя,выход которого через дополнительный резистор соединен с Входом сумматора-интегратора, второй выход дополнительного делителя частоты соединен с подвижным контактом переключателя и первым вспомогательным входом фазового бистабильного мультивибратора,второй вспомогательный вход которого соединен с выходом блокинг-генератора опорного канала, первый неподвижный контакт переклю20 чателя соединен с общей шиной,а второй неподвижный контакт — с выходом блокинг-генератора канала восстановления и входами первого и второго одностабильных мультивибраторов, вход блокинг-генератора канала восстановления соединен с выходом вспомогательного делителя частоты, вход которого соединен с выходом вспомогательного регенеративного компара30 тора, вход которого соединен с вхо808963 дом канала восстановления, выход первого одностабильного мультивибратора соединен с входом третьего одностабильного мультивибратора,выход которого соединен с второй схемой совпадения, выход которой соединен с входом сумматора интегратора,а выход второго одностабильного мультивибратора — с вторым входом первой схемы совпадения $1) .

Недостаток фазометра - относительно низкая точность и помехоэащищенf0 ность,а также воэможность измерения фазового сдвига только на одной известной заранее частоте,т.е. ограниченный и.неизменный частотный диапазон

Известен корреляционный измеритель фазовых сдвигов, содержащий первый и второй входные. блоки, блок умножения и блок регистрации, вход которого соединен с выходом блока умножения,вхо- 2Q ды которого. соединены с выходами входных блоков, входы которого соединены с входами устройства (21 .

Однако в этом устройстве. ограниченный диапазон измеряемых относитель- д ных временьых сдвигов (0-1800) . Кроме того, устройство имеет сравнительно низкую точность при измерении относительных временных сдвигов сигналов,отличающихся по форме от гармони- З ческих.

Цель изобретения — расширение диапазона измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения относительных временных сдвигов, содержащее первый и второй входные блоки, блок умножения и блок регистрации,снабжено первым и вторым процессорами быстрого преобразования Фурье,дополнительным блоком умножения, блоком формиро- 40 вания сопряженного числа, первым и вторым процессорами обратного быстрого преобраэрвания Фурье, первым и вторым блоками поиска максимума,блоком деления и генератором тактовых импульсов, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами первого и второго блоков поиска максимума, первого и второго процессоров быстрого преобразования Фурье, первого и второго про-, цессоров обратного быстрого преобразования Фурье, блока умножения и дополнительного блока умножения,информационный выход и управляющий вход первого и второго входных блоков соединены соответственно с информационным входом и управляющим выходом первого и второго процессоров быстрого преобразования Фурьe,первый и второй выходы которых соединены 60 соответственно с первым и вторым информационными входами блока умножения и первым и вторым информационными входами дополнительного блока умножения и блока формирования соп-. Я ряженного числа, первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым информационными входами соответственно блока умножения и дополнительного блока умножения, выходы которых соединены соответственно с информационными входами первого и второго процессоров обратного быстрого преобразования Фурье, выходы которых соединены соответственно с информационными входами первого и второго блоков поиска максимума, выходы которых соединены с первым и вторым входами блока деления, выход которого соединен с входом блока регистрации.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства для измерения относительных временных сдвигов; на фиг.

2 — пример исследуемых сигналов; на фиг.3 — примеры автокорреляционной и взаимнокорреляционной функций, соответствующих исследуемым сигналам.

Устройство содержит первый и второй входные блоки 1 и 2,первый и второй процессоры 3 и 4 быстрого преобразования Фурье, первый и второй процессоры 5 и 6 обратного быстрого преобразования Фурье, первый и второй блоки 7 и 8 поиска максимума, блок 9 деления,блок 10 регистрации.,генератор

11 тактовых импульсов, блок 12 формирования сопряженного числа, блок 13 умножения и дополнительный блок 14 умножения.

Устройство работает следующим о6разом.

Входные сигналы Х и Y (фиг.2) подаются на информационные входы соответственно первого и второго входных блоков 1 и 2 которые обеспечива-:

1 ют получение выборок Х„. и У, входных сигналов по сигналам, поступающим на их управляющие входы с управляющих выходовсоответственно первого и второго процессоров 3 и 4 быстрого преобразования Фурье. Получаемые выборки Х„и У, во входных блоках 1 и 2 преобразуются: в цифровую форму и в этом виде поступают íà выходы соотВетственно входных блоков 1 и 2. Отсюда выборки исследуемых сигналов поступают на информационные входы соответственно первого и второго процессоров 3 и 4 быстрого преобразования Фурье, которые обеспечивают получение на своих выходах коэффициентов

Фурье, соответствующим спектральным разложениям исследуемых си1 налов Х и Y,ïðè÷åì эти коэффициенты являются комплексньг .н в o6ll,ем случае и поступают на информационные выходы исследовательно,в реальном масштабе времени для реализации поступившей на входы процессоров до начала реализации,выборки которой вводятся в процессоры быстрого преобразования Фурье в настоящий момент времени. Коэффициенты Фурье, характеризующие сигнал

808963

Формула изобретения устройство для измерения относительных временных сдвигов, содержащее первый и второй входные блоки, блок умножения и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью расширения диапазона измерения,оно снабжено первым и вторым процессора5 ми быстрого преобразования Фурье,дополнительным блоком умножения, блоком формирования сопряженного числа, первым и вторым процессорами обратного быстрого преобразования Фурье, первым и вторым блоками поиска максимума,блоком деления и генератором тактовых импульсов, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами первого и второго блоков поиска максимума, первого и второго процессоров быстрого преобразования Фурье, первого и второго процессоров обратного быстрого преобразования Фурье, блока умножения и дополнительного блока умножения, информационный выход и управляющий вход первого и второго входных блоков соединены соответственно с информацион-. ным входом и управляющим выходом первого и второго процессоров быстрого преобразования Фурье, первый и второй выходы которых соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока умножения и первым и вторым информационными входами дополнительного блока умножения и блока формирования сопряженного числа,первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым информационными входами соответственно блока умножения и дополнительного блока умножения, выходы которых соединены о соответственно с информационными входами первого и второго процессоров обратного быстрого преобразования

Фурье, выходы которых соединены соответственно с информационными входами первого и второго блоков поиска максимума,выходы которых соединены с первым и вторым входами блока деления, выход которого соединен с входом блока регистрации.

Y,ïîñòóïàþò на входы блока 12 формирования сопряженного числа, который обеспечивает формирование на своем выходе коэффициента, сопряженного коэф)фициенту,поданному на вход. Полученные сопряженные коэффициенты сигнала Y поступают на информационные входы блока 13 умножения и дополнительного. блока 14 умножения, которые обеспечивают умножение этого коэффициента на соответствующий коэф- фициент Фурье сигнала Х и соответствующий коэффициент Фурье сигнала

Y, Hh выходах блока 13 умножения и дополнительного блока 14 умножения формируются коды, соответствующие произведениям, которые подаются на ин- формационные входы соответственно первого и второго процессоров 5 и 6 обратного быстрого преобразования

Фурье,на выходах которых получаются последовательно,в реальном масштабе 2 времени оценки, соответственно взаимно-корреляционной и авто-корреляционной функций,соответствующиепоследовательно воэростающим величинам .задержек. Первый блок 7 поиска максимума обеспечивает поиск для данной реализации величины задержки,соответствующей глобальному максимуму взаимнокорреляционной функции, подаваемой на вход этого блока, второй блок 8 поиска максимума обеспечивает поиск величины задержки, соответствующей положению второго максимума (первый максимум при величине задержки,равной нулю),что дает оценку-периода исследуемого сигнала Y:(предполага-. ется,что оба исследуемых процесса взаимосвязаны и имеют одинаковые характеристики по периоду) . На выходе первого блока поиска максимума формируется код ь,соответствующий вре- 40 менному сдвигу сигналов Х и Y (фиг.

3),цифровые коды с выходов первого и второго блоков 7 и 8 поиска максимума подаются на входы блока 9 деления,который обеспечивает формирова- 45 ние цифрового кода, соответствующего частному от деления кода с выхода первого блока 7 поиска максимума на код с выхода второго блока 8 поиска максимума. Полученное частное с информационного выхода блока 9 деления подается на вход блока 10 регистрации, который обеспечивает регистрацию получаемой оценки относительного временного сдвига соответствующей оценке фазового сдвига сигналов,в требуемых единицах измерения.

Предлагаемое устройство обеспечивает проведение исследования сигналов с меняющимися частотами и фазовыми сдвигами, превышающими 360,так Щ как максимальная величина измеряемого фазового сдвига определяется только длительностью рассматриваемой реализации. Кроме того, устройство обладает более широкими функциональными возможностями (дает воэможность одновременно получать частотные разложения исследуемых сигналов,а также их авто- и взаимно корреляционных функций) °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ReV eW Of SCientSfiC .)П9йГ()ЩЕПКЕ .

1957, 28, Р 9, с. 713-717, рис.3.

2. Фазоизмерительные системы и устройства Томск, Изд. Томского университета, 1974, с. 101.

808963

Составитель М. Барашков

Техред H. Коштура Корректор Н Стец

Редактор К. Лембак

Заказ 404/48 Тираж 743

ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий

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

Подписное филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4