Способ спектрального анализаслучайных полей

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (и)81 3301

В АВТОРСКОМУ СВИ ТИЗЬСТВУ (61) Дополнительное к ает. санд-ву(22) 3аяалено 15. 05. 78 (2t j 2615286/18-21

c: присоединением заявки N9 (5ЦЮ. Кл.з а! 01 R 23/16

Государственммй аомятет

СССР яо делам язобретеняй к откРитяй (23) йриоритет

Опубликовано 1503Л1. Бюллетень ИЯ 10 (53) УДК 621 ° 317.

° 757(088.8) Дата опубликования описания 20 ° 03 . 81 (72) Авторы нзобретеиияA.È. 1Кданов, Е.Б. Кудашев, Л.A. Решетов и Л.P. Яблоник ! » "-, !

Северо-западный заочный политехнический институт - -

1 (54 СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СЛУЧАЙНЫХ ПОЛЕЙ

Изобретение относится к аппаратурному статистическому анализу и Может быть использовано для измерения . многомерных спектров.

Известны способы спектрального анализа, основанные на суммировании реализации поля и квадрировании суммы сигналов, что позволяет определить спектр по пространс=венной и временной частотам (1 J .

Однако разрешающая способность этих способов недостаточна.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности анализа.

Поставленная цель достигается тем, t$ что согласно способу спектрального анализа случайных полей, основанному на весовом преобразовании реализаций поля, их суммировании и квадрнровании суммы сигналов, осуществляют дополни- 20 тельный сдвиг весовой функции в области пространственных частот, при этом перед суммированием реализаций каждая четная реализация инвертируется.

На фиг. 1 представлена структурная 2э схема устройства для многомерного спектрального анализа, реализующего предлагаемый способ; йа фиг. 2 - расчетные кривые зависимости частотных .характеристик в области пространст- 30 венных частот для известного (а) н предлагаемого (б) способов

Способ многомерного спектрального анализа можно реализовать следующим образом.

В случайном ноле измеряют н нреализаций поля, осуществляют чх весовое преобразование, суммирование, нрн этом .перед суммированием реализаций каждая четная реализация инвертируется,и осуществляют дополнительный сдвиг весовой функции в области пространственных частот. устройство состоит нз ю источни» ков реализации поля генератора 1 (весово функции Ое cosca)t) блоков 2 перемножения в каждом канале, инвертирующих блоков. 3 для каждой четной реализации, суммирующего блока 4, блока 5, осуществляющего квадрирование суммы сигналов, и интегратора 6.

Устройство работает следующим образом.

Источники реализаций поля, например выполненные в виде идентичных преобразователей с прямоугольной приемной поверхностью, устанавливают

81ЗЗО1 в анализируемом псле вплотную друг к другу. Осуществляют. дополнительный сдвиг весовой функции в области пространственных частот, устанавливают косинусоидальное распределение локальной чувствительности по ширине приемной поверхности. Перед сум- . мированием реализаций каждая четная реализация инвертируется, затем сигналы суммируют, квадрируют и усредняют. По сигналу на выходе определяют спектр по пространственной и временной частотам.,Цалее проводят развертку спектра (9(K,d)по вектору пространственных частот К при этом для каждой фиксированной пространственной частоты изменяют 15 ширину приемной поверхности обратно пропорционально частоте.

Как показывает основное уравнение йространственного спектрального анализа 20 связь между выходным сигналом 0 () и пространственным спектром сР(К,43) за-25. висит от свойства частотной характеристики W(k)B области пространственных частот К, определякщей ширину полосы спектрального анализа, следовательно, его разрешающую способность.

Численные эксперименты по иссле— дованию разрешающей способности предлагаемого способа в сравнении с известным показывают, что частотная характеристика известного способа (для десяти источников реализаций показана на фиг.2, а ) не обеспечивает узкополосного спектрального анализа, так как частотная характеристика представляет собой многорезонансную систему, т.е. разрешакщая способность 40 известного способа мала, тогда как предлагаемый способ обеспечивает подавление побочных максимумов частотной характеристики (фиг.2, б)/ .

Следовательно, удается существенно 45 улучшить разрешающую способность пространственного спектрального анализа.

Практически предлагаемый способ реализуется в лабораторных натурных условиях и дает прямую экспериментальную информацию о спектре по пространственной и временной частотам, определяемым. ранее только расчетным путем. Повышение разрешающей способности обеспечивает более точное определение спектра по пространственной и временной частотам, а следовательно, позволяет уменьшить погрешности расчета сил воздействия случайного поля на инженерные конструкции, что практически важно при разработке мероприятий по борьбе с шумами и - вибрацией в йрикладных задачах.

Численный эксперимент, проведенный на ЭВМ, позволяет сделать вывод, что применение предлагаемого способа многомерного спектрального анализа улучшает разрешающую способность в

10 раз по сравнению с известным способом путем подавления побочных максимумов частотной характеристики.

Обеспечивается узкополосный пространственный спектральный анализ, что улучшает совпадение расчетных и экспериментальных характеристик сил воз— действия случайных полей на инженерные конструкции за счет исключения дискретных составляющих.

Формула изобретения

Способ спектрального анализа случайных полей, основанный на весовом преобразовании реализаций поля, их суммировании и квадрировании суммы сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешакщей способности, осуществляют . дополнительный сдвиг весовой функции в области пространственных частот, при этом перед суммированием реализаций каждая четная реализация инвертируется.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ииниович И .Я ., Перник А.Д., Петровский В.С. Гидродинамические источники звука. Л.> "Судостроение", 1972, с.,179-188, 342-357.

813301

Составитель А. Орлов

A. Гук Техред М. Голинка Корректор М. Вигула

Редактор

Заказ 766/56 Тираж 7 32 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,