Устройство для определения частотных характеристик

 

(72) Автор изобретения

А. П. Проскуряков (Ивановский энергетический институт им. В. И. Ле (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ра (2}.

Изобретение относится к испытательной технике и может применяться для измерения частотных характеристик различных объектов, в частности механических конструкций и узлов.

Известно устройство, содержащее аналого цифровой преобразователь, генераторы токов, интегратор, триггеры, схемы совпадения, нуль-органы, эмиттерные повторители, диоды, ждущий мультивибратор и запоминающий конденсатор (1).

Недостатком устройства является низкая точность регулирования при наличии амплитудной модуляции входного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому; является устройство для автоматической настройки полосового фильтра, содержащее последовательно соединенные полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу объекта, смеситель, подключенный вторым входом к управляемому генератору, регулируемый усилитель, первый детектор, усилитель низкой частоты, частотный дискриминатор, переключатель, 2, первый интегратор, управляемый в режиме поиска подаваемым через переключатель постоянным напряжением Ug или в режиме настройки напряжением с первого выхода частотного дискриминатора, подаваемым по команде с блока задания программ, последний включается при появлении напряжения на втрром выходе дискриминатора, и управляемый генератор. Кроме того, ко второму выходу усилителя низкой частоты подключены последовательно соединенные второй детектор, усилитель постоянного тока, блок запоминания экстремума, соединенный также с блоком задания программ, компаратор, второй вход которого соединен с выходым усилителя постоянного тока, триггер. реверса, второй выход которого соединен с блоком запоминания эксремума, второй интегратор, соединенный вторым входом с блоком задания программ, и сумматор, соединенный вторым входом с выходом первого интегратора,,выход сумматора соединен с управляющим входом полосового фильт9II473 3

Недостатком такого устройства является низкая точность настройки при поступлении на вход амплитудномодулированного сигнала, а также неустойчивая работа и, как следствие, возможный срыв слежения из-за возникновения биений между частотой исследуемого сигнала и частотой помехи.

- Ueab изобретения — повышение точности настройки полосового фильтра и повышение помехоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй ключ и последо вательно соединенные инвертор, второй генератор, второй фильтр, подключенный вторым входом к источнику исследуемого сигнала,,второй компаратор, второй триггер, первый элемент совпадения, второй элемент совпадения, третий ключ, третий интегратор и последовательно соединенные второй блок формирования опорного сигнала, третий компаратор и третий элемент совпадения, причем первый вход второго ключа подключен к первому входу первого ключа, второй вход первого ключа — к выходу первого триггера, выход второго ключа — к первому входу второго интегратора, подсоединенного своим вторым входом ко второму входу второго триггера, второму входу первого интегратора, второму входу первого триггера и выходу третьего элемента совпадения, выход второго интегратора — ко входу инвертора, выход первого триггера — ко второму входу первого ключа и второму входу первого элемента совпадения, выход третьего интегратора — ко второму входу первого компаратора и второму входу втораго компаратора.

На чертеже изображена блок-схема помехоустойчивого устройства для определения частотных характеристик объектов.

Устройство содержит первый ключ 1, первый интегратор 2, первый генератор 3, первый фильтр 4, первый компаратор 3, второй интегратор 6, второй компаратор 7, второй фильтр 8, второй генератор 9, инвертор 10, третий интегратор 11, первый триггер 12, второй триггер 13, второй ключ 14, первый элемент 15 совпадения, второй элемент 16 совпадения, третий ключ 17, третий элемент 18 совпадения, третий компаратор

19, сумматор 20 первый и второй блоки

21 и 22 формирования опорного сигнала.

Устройство работает следутощим образом.

На входы обоих сопровождающих фильтров поступает сигнал от исследуемого объекта, который обладает собственными шумами или может быть возбужден от постороннего генератора шума.

Ila первые входы первого и второго 6 интеграторов запоминания через электронные ключи 1 и 14 подается постоянное стабилизированное напряжение U0„, величина кото5 рого определяет скорость интегрирования обоих интеграторов, Одновременно на вход третьего интегратора 11 запоминания подается постоянное стабилизированное напряже10 ние 0<>, величина которого определяе т скорость интегрирования последнего.

С корость интегрирования первых двух

I интеграторов 2 и 6 должна быть возможн о больше скорости интегрирования третьего интегратора 11, так как это условие в зна15 .чительнои мере влияет на точность измерения частотных характеристик. Линейно нарастающее напряжение с интегратора 2 и через инвертор 10 с интегратора 6 поступает на входы. преобразователей напряжения в частоту генераторов 3 и 9, соответственно, что заставляет их заменять свою частоту навстречу друг друту, т.е. частота генератора 3 увеличивается, а генератора 9 уменьшается, причем частоты обоих .генераторов линейно

25 зависят от управляющих напряжений и конечная частота первого генератора 3 близка начальной частоте второго генератора 9 и наоборот. Только в этом случае выбранный диапазон частот наиболее широк.

30 Выходы генераторов 3 и 9 управляют сопровождающими фильтрами.4 и 8, заставляя их перестраиваться по частоте. Отфильтрованные исследуемые сигналы с выходов фильтров 4 и 8 сравниваются компараторами 5 и 7 с сравнительно медленно нарастающим напряжением с третьего интегратора 11.

Как только на выходе одного из двух фильтров появится напряжение, превышающее линейно возрастающее напряжение третьего

40 интегратора 11, один из двух компараторов

5 или 7 выдает импульс на триггеры 12 или 13, один из которых, оставаясь в переключенном состоянии, своим импульсом с помощью ключей 14 или 1 остановит интеграторы 6 или 2 соответственно. Как только сработают оба триггера 12 и 13, т.е. фильтры подойдут к резонансному пику с двух сторон, то первый элемент 15 совпадения выдаст импульс на соединенные вместе пер50 вые входы второго 18 и третьего 16 элементов совпадения, Если в этот момент на соединенных вместе вторых входах второго

18 и третьего 16 элементов совпадения отсутствует сигнал с третьего 19 компаратора, то с выхода второго элемента 18 совпа55 дения поступает короткий импульс на сброс триггеров 12 и 13 и сброс первого 2 и второго 6 интеграторов в исхолное состояние, а ключи 14 и l вновь подключают

Устройство для определения частотных характеристик объектов, содержащее последовательно соединенные первый блок формирования опорного сигнала, первый ключ, первый интегратор, первый генератор, первый фильтр, второй вход которого подключен к источнику исследуемого сигнала, а также первый компаратор, второй интегратор и сумматор, подключенный входами к выходам. первого и второго интеграторов, о т л и ч а ющ. е е с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости устройства, в него введены второй ключ и последовательно, соединенные инвертор, второй генератор, второй фильтр, подключенный вторым входом к источнику исследуемого сигнала, второй компаратор, второй триггер, первый элемент совпадения, второй элемент совпадения, третий ключ, третий интегратор и последовательно соединенные второй блок формирования опорного сигнала, третий компаратор и тре.тий элемент совпадения, причем первый вход второго ключа подключен к первому входу первого ключа, второй вход первого ключа — к выходу первого триггера, выход второго ключа — к первому входу второго интегратора, подсоединенного своим вторым входом кб второму входу второго триггера, второму входу первого интегратора, второму входу первого триггера и выходу третьего элемента совпадения, выход второго интегратора — ко входу инвертора, выход первого. триггера — ко второму входу первого элемента совпадения, а первым входом — через первый компаратор к выходу первого фильтра, выход третьего интегратора — ко вторым входам первого и второго компараторов, второй вход второго ключа— к выходу второго триггера, второй вход второго элемента совпадения — к выходу третьего компаратора.

Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе

1. Авторское .свидетельство СССР N 468230, . G 05 В 5 00. 1975.

2. Авторское свидетельство СССР и 610063, G 05 В 11 01, 1978 (прототип).

5 911473 постоянное напряжение Ос ко входам первого 2 и второго 6 интеграторов, что заставляет фильтры 4 и 8 снова перестраиваться по частоте. В тоже время напряжение с . выхода третьего интегратора 11 продолжает s без остановки нарастать. Таким образом, по мере его нарастания фильтры 4 и 8 с каждым шагом все ближе подходят к вершине резонансного пика. Напряжение с выходов первого 2 и второго 6 интеграторов 1О постоянно суммируется сумматором 20, выход которого подключен к первому входу третьего компаратора 19 и в момент достижения вершины резонансного пика, поскольку частоты генераторов линейно зависят от подаваемых на них напряжений, сумма напряжений О нт и Одна с выходов интеграторов 2 и 6, обозначенная О, равна постоянному напряжению Eg, подключенному ко второму входу третьего компаратора 19, 20 которое должно был ь регулируемым и высокостабилизированным, поскольку влияет на точность измерения. Т.е. должно соблюдаться условие Е 0 = U = Онн71+ О Х

В момент, когда напряжение с выхода сумматора 20 превышает напряжение Ео на величину, близкую зоне срабатывания третьего компаратора 19, последний выдает им! пульс на второй вход второго элемента 16 совпадения, запрещающего сброс триггеров Зц 12 и 13, интеграторов 2 и 11 и на второй

:вход третьего элемента 18 совпадения, который с помощью ключа 17 остановит интегратор 11. Напряжение последнего в этот момент равно амплитуде резонансного пика.

Приборы, подключенные к генераторам 3 и 9 и интегратору 11, регистрируют соответственна частоту осйовного резонанса и его амплитуду. Предварительной регулировкой добиваются совпадения частот обоих генерато- 4g ров в момент регистрации.

Применение в устройстве логических элементов совпадения для нахождения основного резонанса исключает ложное срабатывание . его за границами резонансной зоны и позволяет осуществить в автоматическом режиме измерение частотных характеристик с высокой степенью точности. Комнактность предлагаемого устройства при выполнении основных

pro блоков на интегральных микросхемах позволяет применить его в цеховых условиях. кл

Формула изобретения

911473

Составитель Г. Нефедова

Техред Я.Надь . Корректор М. Пожо

Редактор Н. Кешеля

Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб,, д. 4)5

Заказ 1124/38

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