Многофункциональный цифровой анали-затор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистическик

Реснублик (ti)834571

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Дополнительное к а вт. с вид-ву (22) Заявлено 09. l l.77 (21) 254 l4581 l8-2 1 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.8l. Бюллетень №20

Дата опубликования описания 03.06.8 l (51)М. Кл .

6 Ol Й 23/l6

3Ъеударственный квинтет

СССР (53) УДК621. .Зl7 757 (088.8) ао денни нэебретеннй н атнрытнй (72) Автор изобретения г

А. Н. Морозевич (71) Заявитель

Минский радиотехнический институт (54} МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ

АНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для многофункционального анализа электрических сигналов при исследовании систем автоматического управления, контроля и регулирования.

Известны анализаторы, содержашие входной формирователь, умножитель частоты, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), задатчики ортоготтальных функций то с умножителями, сумматоры, квадратор, блок извлечения корня квадратного и блок управления Г11 .

Однако количество измеряемых им параметров сигнала недостаточно.

Цель изобретения — расширение диапазона контроля.

Поставленная цель достигается за счет того, что в многофункциональный цифровой анализатор, содержаший последовательно соединенные формирователь, . умножитель частоты, ключ и АЦП управляюшим входом соединенный со входом формирователя, выход которого подключен

2 ко входу блока управления, связанного с выходом умножителя частоты и управляющим входом ключа, выход которого подключен ко входам двух задатчиков ортогональных функций, соединенных со входами двух умножителей, первый и второй сумматоры, выходы которых через первый и второй блоки переноса соединены со входами квадратора, третий и четвертый сумматоры, соединенные через третий и четвертый блоки переноса со входами делителя, и блок извлечения корня квадратного, дополнительно введены блок. элементов ИЛИ и семнадцать блоков переноса, включенных соответственно между выходом AUfI и вторыми входами обоих умножителей, выходами обоих умножителей и входами первого и второго сумматоров, выходом АЦП и третьим входом квадратора, выходом АЦП вторым входом первого сумматора, выходом квадратора и входами третьего и четвертого, сумматоров, выходом делителя и . входом блока извлечения корня квадратного, вы71 4 суммируются в сумматоре l4, одновремен но импульсы с выхода ключа 3 подаются в задачгчики 5 и 6. Значения ортогональных функций в цифровой форме поступают на входы умйожителей 7 и 8, на вторые входы которых по сигналу с блока 38 через блоки 22 и 24 поступают коды мгновенных значений напря жения U>, С выходов умножителей 7 и 8 коды произведения с учетом знаков суммируются в сумматорах 9 и 10. За период исследуемого сиг нала в сумматоре 14 фиксируется код, пропорциональный квадрату действующего значения исследуемого сигнала. К этому же времени и в сумматорах 9 и l0 фиксируются действительная и мнимая составляющие коэффициента

Фурье первой гармоники с „Ь„. По окончанию периода блок 38 управления своими сигналами через блоки ll и l2 переноса осуществляют поочередно пересылку кодов о и Ь„в квадратор l3, Квадраты указанных кодов по сигналам с блока 38 поступают одновременно в сумматоры .4.4 и l5, причем в сумматоре 14 производится последовательное вычитание величин О„и Ь„из кода, соответствующего .Х квадрату действующего значения исследуемого сигнала, который был накоплен ранее, в сумматоре 15 — сложение величин сМ и Ь, Таким образом, в сусматоре

2.

1.5 формируется значение 0 =ol + Ь2

1 1 -1) а в сумматоре l4 — величина

2. 2. 2.

3 8345 ходом первого сумматора и вторым входом третьего сумматора, выходом блока извлечения корня квадратного и вторым входом четвертого сумматора, выходом третьего сумматора и вторым входом блока извлечения корня хвадратного, при этом входы блока элементов ИЛИ через введенные блоки переноса подключены также к выходу AUD к выходу блока извлечения корня квадратного, к выходу делителч, х выходу первого сумматора и к выходу третьего сумматора, а блок управления связан с управляющими входами всех блоков переноса.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Многофункциональный и цифровой анализатор сигналов содержит формирователь

1, умножитель 2 частоты, хлюч 3, АЦП 4, два задатчика 5 и 6 ортогональных функ-. гю ций, умножители 7 и 8, первый и второй сумматоры 9 и 10, выходы которых через соответствующие блоки ll и l2 переноса подключены к первому и второму входам квадратора 13, третий и четвертый сумматоры l4 и l5, выходы которых через блоки 16 и 17 переноса подключены ко входам делителя 18, блох l9 извлечения корня квадратного, блок 20 элементов ИЛИ, семнадцать блоков 2l-37 переноса и блок 38 управления, вход которозо го подключен к выходу формирователя l ..

В режиме измерения коэффициента гармоник устройство работает следующим образом.

B исходном положении все элементы памяти сумматоров находятся в нулевом состоянии, ключ 3 закрыт. Исследуемый сигнал U поступает на формирователь 1 и преобразователь 4. При переходе õ через нулевое значение блок 38 управ- 4О ленин открывает ключ 3,, при этом выходные импульсы формирователя 1 подаются на умножитель 2 частоты следования импульсов и блок 38 управления. Блок управления открывает ключ 3 на время од- 45 ного периода исследуемого сигнала. Заэто время через ключ 3 с выхода умножителя 2 частоты на входы преобразователя 4 и задатчиков 5 и 6 ортогональных функций проходит П импульсов (где п

50 крэффициент умножения умножителя 2 ), которые запускают преобразователь 4 в моменты времени 6 . Коды мгновенных значений напряжения U> исследуемого сигнала с выхода преобразователя 4 по сигналу с блока управления поступают через блок 29 на квадратор 13. Возведенные в квадрат коды по сигналу с блоха 38

Блок 38 управления своим сигналом через блоки 16 и 1 7 осуществляет передачу полученных кодов в делитель 19, где определяется величина, равная частному от деления

О+

0Ъ из которой вслед за этим по сигналу с блока 38 извлекается квадратный корень в блоке l9 извлечения корня, на выходе которого сформирована величина

Полученное значение величины К- по сигналу с блока 38 управления через блок

20 элементов ИЛИ подается на выход устройства в целом.

B режиме измерения коэффициента формы, в исходном положении, все элементы памяти сумматоров находятся в нулевом состоянии, ключ 3 закрыт. Исследуемый сигнал Ох поступает на формирователь 1 и преобразоваиель 4. При пе5 8345 реходе у через нулевое значение блок:

38 управления открывает ключ 3, при этом выходные импульсы с формирователя l и умножителя 2 поступают в блок

38 управления, который вырабатывает последовательность управляющих сигналов.

По одному из сигналов цифровые коды. с выхода преобразователя 4 через блок28 переноса поступают на сумматор 9, где и суммируются без учета знака. Одновре- jp менно мгновенные значения y c выхода преобразователя 4 через блок 29 поступают на квадратор 13, а затем— на вход сумматора 14, где накапливается сумма квадратов мгновенных значений.

Таким образом, по окончанию первого периода входного сигнала на сумматоре

9 накапливается код, пропорциональный среднему по модулю входного сигнала ! IСр ° 20 К этому времени в сумматоре 3.4 фиксируется код, пропорциональный квадрату действующего значения исследуемого сигнала. По окончанию периода блок 38 управления вырабатывает сигнал, по которо2S му содержимое сумматора <4 поступает на блок l9 извлечения корня (через блок 34) . Йалее осуществляется установка исходного состояния в сумматорах l4 и

l5, в хоторые через блоки 26 и 32 заносятся коды с выхода сумматора 9 и блока 19, передающиеся через .блоки l6 и 17 на входы делителя l8. На выходе делителя l8 формируется код, пропорциональный величине формы, т.е..

В Режиме измерения мощности.

По сигналу Ч2. коды мгновенных значений исследуемых сигналов поступают

В квадратор 13, пв по сигналу У2 в сумматоре l4 накапливается сумма квадратов

40 мгновенных значений. Зв один период в сумматоре l4 формируется код, пропорциональный мощности сигнала,который подается по сигналу Ч через блок 35 и блок 20 на выход устройства.

В режиме измерения среднего по модулю.

По сигналу „коды мгновенных зна31 чений входного сигнала через блок 28 поступают на сумматор 9, где и суммируются беэ учета знаков. По сигналу У „ код величины

В режиме гармонического анализа устройство работает сеследующим образом.

Исходное состояние и начальный этап работы аналогичны рассмотренным выше. 4

По сигналу Ч41на вторые входы умножителей 7 и 8 через блоки 24 и 22 поступают коды мгновенных значений Ух с выхода преобразователя 4. На первые входы умножителей 7 и 8 поступают коды мгновенных значений ортогональных функций. По сигналу У4 результаты перемножений указанных величин поступают через блоки 25 и 23 соответственно на первый и второй сумматоры 9 и l0, где суммиSS руются с учетом знаков. За период исследуемого сигнала в сумматорах 9 и l0 фиксируются коды, пропорциональные действительной и мнимой составляющим коэф«

7l 6 фициента Фурье соответствующей гармоники д и . По окончанию периода блок 38 управления посредством сигналов через блохи ll и l2 переноса осуществляют поочередно пересылку кодовс и 6у. в квадратор i3. Квадраты указанных кодов по сигналам Ч44и У46 поступают на сумматор 14, где производится суммирование величин ol1 и Ь к . Таким образом, .Е Z в сумматоре l4 формируется значение . -o<+ бк. После этого блок 38 уп 2 равления сиги лом Ч4 осуществляет передачу кода в блок 19, где формируется аееячяяа А„= Е +Я 1 которая оо оягяалуЧ4 передается через блок 33 и блок

20 на выход устройства.

В режиме измерения действующего значения устройство работает следующим образом.

Исходное состояние и начальный этап работы аналогичен предыдущим. По сигналу Ч 1 коды мгновенных значений с выхода преобразователя 4 поступают в квадратор 13, а оттуда через блок 30 по сигналу Yy — в сумматор l4, где накапливается велиичнв 2 . По окончанию первого периода входного сигнала блок управления по сигналу Чз передает полученный код в блок 19, где формируется

Многофункциональный цифровой анали25 затор, содержащий последовательно соединенные формирователь, умножитель частоты, ключ и аналого-цифровой преобразователь, управляющим входом соединенный со входом формирователя, выход которого подключен ко входу блока управлезо ния, связанного с выходом умножителя частоты и управляющим входом ключа, выход которого подключен ко входам двух зяд&тчиков opToFoHBJIBBblx функций соединеннь1х со входи двух умножит- 35 лей, первый и второй сумматоры, выходы которых через первый и второй блоки йереноса соединены со входами квадра через блок 27 и блок 20 подается на выход устройства.

B режиме измерения среднего значения.

Этот режнм аналогичен измерению среднего по модулю, однако по сигналам Чр1 и формируется сумма мгновенных значений с учетом знака

u,„„= =„ p uu„.

1О =1

В режиме измерения мгновенных зна. чений.

Исходное состояние и начальный этап работы аналогичен предыдущему. Однако устройство управления"вырабатывает сиг нал „, по которому коды мгновенных значений исследуемого сигнала с выхода преобразователя 4 через блок 2l и блок

20 поступают на выход устройства. го

Формула изобретения

571 8 тора, третий и четвертый сумматоры, соединенные через третий и четвертый блоки переноса со входами делителя, и блок извлечения корня квадратного,о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона контроля, в него дополнительно введены блок элементов

ИЛИ и семнадцать блоков переноса, включенных соответственно между выходом аналого-цифрового преобразователя и вторыми входами обоих умножителей, выходами обоих умножителей и входами первого и второго сумматоров, выходом аналогово-цифрового преобразователя и третьим входом квадратора, выходом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом первого сумматора, выходом квадратора и входами третьего и четвертого сумматоров, выходом делителя и входом блока извлечения корня квадратного, выходом первого сумматора и вторым входом третьего сумматора, выходом блока извлечения корня квадратного и вторым входом четвертого сумма тора, выходом третьего сумматора и вторым входом блока извления корня квадратного, при этом входы блока элементов ИЛИ через введенные блоки переноса подключены также к выходу аналого-цифрового преобразователя, к выходу блока извлечения корня квадратного, к выходу делителя, к выходу первого сумматора и к выходу третьего сумматора, а блок управления связан с управляющими входами всех блоков переноса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

Му 516969, кл.6 01 R 23/20, 1978.

83457 l

Составитель А. Орлов

Редактор К. Лембак Техред С.Мигунова Корректор В Б утяга

Заказ 4096/69 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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