Генератор гармонического сигнала

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсийк

Социалистичесиик

Рес убл

< ц 976484 (6t ) дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.05 81 (21} 3284514/18 21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.11.82. Бюллетень № 43 (51)М. Кл.

Н 03 К 5/156//

Н 03 К 13/02

6>вяРрвтебпиин KoNNTNT

СССР

lO йВЛаи нзобретвннй

N 0TNPhlTNO (5З) УДКВ21. .374(088.8) Дата опубликования описания 23. 1 1. 82 (72) Авторы изобретения

В. А. Пантелеев, Е. А. Храбров, А. Г. С и A. E» Шеломан (73) Заявитель

Специальное конструкторское бюро сейс (54) ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛА

Изобретение относится к импульсной технике и может быть. использовано в -. ,1 качестве генератора в сейсмических впб- раторах, в системах автоматического управления, например испытательных стендах. 5

Известен генератор синусоидальною сигнала, который содержит управляющий генератор, генератор синхроимпульсов скорости развертки, генератор синхроимпульсов наклона. Управляющий генератор включает в себя кварцевый генератор, счетчики, которые делят частоту кварцевого генератора и формируют на выходе импульсы с частотой 1 Гц, триггер, управляющий работой генератора. В состав управляющего генератора входит первый счетчик, который по достижению кода в нем, равного коду набранной длительности свил-сигнала, устанавливает триггер в нулевое состояние.

Генератор синхроимпульсов скорости развертки частоты содержит регистр диапазона, регистр длительности свип-сиг2 нала, входы которого соединены с входа ми сумматоров, а также счетные регистры. Он предназначен для формирования синхроимпульсов, частота которых пропорциональна скорости нарастания или. убывания развертки частоты свил-сигнала. Генератор синхроимпульсов скорости развертки частоты обеспечивает цифровое. деление кода, равного диапазону, на код длительности свин-сигнала (1 ), Недостатками генератора синусоидаль ного сигнала является неудобство его эксплуатации, заключающееся в необходимости дополнительного вычисления скорости развертки. Кроме того, при изменении нацрввления развертки (убывающая или возрастающая) необходимо пере ключение тумблера вверх/вниз.

Наиболее близким по техническбй сущности к изобретению является генератор гармонического сигнала, который содержит тактдвый генератор импульсов, выход которого подключен через преобразователь частоты к преобразователю имф 4 ляемый делитель частоты, управляющие входы которого соединены с выходами первого регистра, блок регистров, второй управляемый делитель частоты, введены блок управления, второй, третий, четвертый и пятый регистры, программируемый вычислительный блок и элемент И, выход преобразователя частоты соединен с управляющим входом второго регистра и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом первого управляемого: делителя частоты, с входом второго управчяемого делителя частоты-и с управляющим входом первого регистра, входы разрядов которого подключены к выходам. разрядов пятого регистра, третий вход блока управления подключен к выходу второго управляемого делителя частоты, управляющие входы которого соединены с зыходами разрядов четвертого регистра, первый выход блока управления соединен с управляющим входом программируемого вычислительного блока, а второй выход со вторым входбм элемента

И, выход тактового генератора подключен к тактовому входу программируемого вычислительного блока и к первому входу элемента И, выход которого соединен с входами первого управляемого делителя частоты и преобразователя частоты, к выходу программируемого вычислительного блока подключены информационные выходы блока регистров, входы разря- ° дов чэтвертого, пятого и третьего регистров, и установочные входы преобразователя импульсов последовательности в гармоническую функцию, выходы разрядов третьего регистра соединены с входами разрядов второго регистра, выходы разрядов которого соединены с управляюшими входами преобразователя частоты.

3 97848 пульсной последовательности в гармоническую функцию„а также - к управляемому делителю частоты. Управляющие входы управляемого делителя частоты соединены с выходами регистра длительности развертки.

Выходы разрядов реверсивного счетчи-. ка поразрядно соединены с управляюшими входами преобразователя частоты.

Первая дополнительная группа управляю- 1О ших входов преобразователя частоты соединена с выходами регистра конечной частоты, Вторая дополнительная группа управляющих входов преобразователя частоты соединена с выходами регистра . начальной частоты и со входами разрядов реверсивного счетчика. Дополнительные входы преобразователя частоты соединены с входами устройства вычитания частот. Выход знака устройства вычитания частот подключен к входу управления реверсом реверсивного счетчика, а выход разности через дополнительный управляемый делитель частоты с счетным входом. реверсивного счетчика. Управляю- 2 шие входы дополнительного управляемого делителя частоты соединены с управляю шими входами управляемого делителя частоты. Выход управляемого делителя частоты подключен к сбросовым входам всех нересчетных схем устройства 2 (.

Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные возможности, которые заключаются в следуюшем.

При использовании генераторов в составе системы управления источниками сейсмических сигналов, как правило, возникает необходимость установки начальной фазы вибрации с тем, чтобы умень

40 шить время переходного процесса системы фазовой коррекции.

В известном генераторе отсутствует возможность задания и установки начальной фазы выходного синусоидального сит 45 нала, Кроме того, в генераторе также отсутствует возможность формирования гармонического сигнала с любым кусочнолинейным закойом изменения частоты.

Пель изобретения - расширение функ50 циональных воэможностей.

Указанная цель достигается тем, что в генератор гармонического сигнала, содвржаший тактовый генератор импульсов, преобразователь частоты, соединенный последовательно с преобразователем импульсной последовательности в гармоническую функцию, первый управНа фиг. 1 изображена блок-схема генератора; на фиг. 2 - график зависимости изменения циклической частоты колебаний от времени F= Р (+ ).

При линейной зависимости изменения циклической частоты гармонических ксьлебаний от времени справедливо следующее равенство

:, Ю=2ЯF Д,жчС где - изменение фазы генерируемого гармонического сигнала (дискретность преобразования импульсной посчедовательности в гармоническую функцию);

Fx+

5 9764

- начальная циклическая частота гармонических колебаний в момент времени =0; — время, через которое фаза генерируемого гармонического сигнала изменится на 9 ;

Ч вЂ” скорость изменения циклической частоты для данного линейного участка зависимости - C(/) !О

Отсюда время, через которое фаза .генерируемого гармонического сигнала изменится на A 1, вычисляется по формуле

Значение циклической частоты, которое будет достигнуто через время, вычисляется по формуле

20 = «H++(Ь) и применяется за начальное ЯИ вЂ” Х для вычисления следующего значения 4 . При переходе от одного линейного участка зависимости F= FH к другому за начальную

25 циклическую частоту принимается значение начальной циклической частоты для данного участка, а значение скорости изменения циклической частоты равно значению скорости для данного линейного 50 участка.

Генератор гармонического сигнала содержит тактовый генератор 1 импульсов, преобразователь 2 частоты, соединенный последовательно с преобразователем 3 55 импульснойпоследовательности в гармоническую функцию, первый управляемый делитель 4 частоты, управляющие входы которого соединены с выходами регистра

5, блок 6 регистров, второй управляемый 40 делитель 7 частоты, блок 8 управления, регистры 9- 12, программируемый вычислительный блок 13, элемент И 14, блок 8 управления имеет входы 15-17, выходы 18 и 19, программируемый вы«45 числительный блок 13 имеет управляющий вход 20, тактовый вход 21, выть ход 22.

Генератор работает следующим обра5О зом.

Перед началом работы в соответствующие регистры блока 6 регистров вводятся числовые значения Го, Fq, Fg, ...F,и;

Т .Т0,,р., ", T Т .. М, где— м

F" - значение конечной циклической частоты для ."l -го линейного участка зависимости F= F(4); Т„ - длительность (-го линейного участка зависимости

84 d

F=- FR) F - начальная фаза генерируемого сигнала; Я вЂ” число линейных участков зависимости F = ®.

Затем эти данные передаются и записываются во внутреннее ОЗУ программируемого вычислительного блока 13, в котором затем вычисляются и также записываются скорости изменения циклической частоты для всех линейных участков зависимости F = F (4 ) по формуле

11 Т. У

1 гд» вЂ” конечное значение частоты

1 для 1 -го участка зависимости r-= F (.t); — начальное значение частоты-, для а -го участка зависимос. ти = F(6) — длительность 1 -го участка

1 зависимости F =- T (1);

- скорость изменения цикличес1 кой частоты для j -го линейного участка зависимости.

Значение Т1 записывается в регистр

12, выполняющий роль буфера.

Текущему значению частоты fq npuo ваивается значение начальной частоты

« О, а переменной V присваивается значение скорости изменения циклической . частоты на первом линейном участке Я

Затем предварительно вычисляется время Д-, через которое фаза генерируемого сигнала изменится на и Ф, где дЯ вЂ” длительность преобразования им пульсной последовательности в гармон ческий сигнал.

Вычисление происходит по формуле („ ) „ с )

После вычисления значением, присваивается переменной b,Т и передается н записывается в регистр 10, выполнявший роль буфера, передаются также и записы ваются значения Ц н и Й =;И+1 соотвеч ственно в преобразователь Э импульсной последовательности в гармоническую, функцию и в регистр 11. На второй вход элемента И 14 с выхода 19 блока 8 управления подается запрещающий нулевой потенциал.

По сигналу Пуск, который может быть подан как оператором вибросейсмической установки, так и от внешнего устройства сейсмостанции (не показано), блок 8 управления вырабатывает сигнал запуска, поступающий на управляющий вход 20 программируемого вычислительного блока 13, при этом со второго вы7. 9764 хода 19 блока 8 управления поступает разрешаюший потенциал на второй вход элемента И 14, а с выхода преобразователя 2 частоты вырабатывается импульс, который переписывает значение предварительно вычисленного и записанного в регистре 10Т в регистр 9. Кроме того, импульс с выхода преобразователя

2 частоты поступает на вход преобразователя 3 импульсной последовательности 19

s гармоническую функцию, на выходами которого формируется напряжение, соот ветствуюшее начальному значению гармонической функции.

Импульс с выхода преобразователя 1s

2 частоты также поступает на блок 8 управления, который вырабатывает сигнал управления программируемому вычислительному блоку 13, по которому оно переходит к дальнейшей реализации 29 программы, записанной во внутреннем

ПЗУ.

По команде "Пуск" также будет выработан импульс первым управляемым делителем 4 частоты, который посту- 23 пит одновременно на управляюший вход первого регистра 5, на вход второго управляемого делителя 7 и: на второй вход

16 блока 8 управления, в результате чего содержимое регистра 12 перепи- 29 шется в регистр 5, а блок 8 управления вырабатывает управляющий сигнал программируемому вычислительному блоку 13, по которому оно продолжит вычисления. ЭЗ

На, втором шаге значение Т у.передается и записывается в регистр 12. После этого вычисляется новая текущая частота по формуле f = -г + V ьТ (Ц и переписывается . = . Затем вычисляется новое значение 1,по формуле (1) и пересваивается переменной ЬТ, значение которой передается и записывается в регистр 10.

Вычисления продолжаются до тех пор, . пока на первый вход 15 устройства 8 управления не поступит сигнал с выхода преобразователя 2 частоты, по этому сигналу вычисления возобновляются по описанному алгоритму. 50

Работа в данном режиме прекращается как только на второй вход 16 блок6

8 управления поступает сигнал с выхода управляемого делителя 4 частоты. Этот сигнал, является сигналом прерывания, 55 который вырабатывается блоком 8 управления программируемому вычислительному блоку 13. По этому же сигналу проиоходит перепись значения Tg записанного в регистре 12, в регистр 5.

В программируемом вычислительном блоке 13 после сигнала прерывания происходит переприсвоение, переменнМ присваивается значение F<, а переменной Ч значение Ч, Записанное во внут- реннем ОЗУ программированного вычислительного 6пока 13 значение длитель ности следующего линейного участка Т передается и записывается в регистр 12.

После этого вычисляется новое значение ; по формуле (1) и переприсваивается переменной ;, которое передается и записывается в регистр 10.

Работа генератора продолжается до тех пор, пока не будут обработаны все линейные участки заЬисимости,F = F g).

Это произойдет тогда, когда на выходе управляемого делителя частоты 7 появится импульс, который поступит на третий вход 17 устройства 8 управления, которое вырабатывает сигнал "Стоп" программируемому вычислительному блоку 13 и подает низкий занрешаюший потенциал на второй вход элемента И 14.

По сравнению с известным устройся вом, данное устройство обладает более широкими функциональными возможностя» ми. Это слезет, во-первых, .из того, что в данном устройстве имеется возможность установки начальной фазы выходного гармонического сигнала. Во-вторых, данное устройство обладает возможнос тью реализации любой кусочно-линейной зависимости циклической частоты выходного сигнала от времени.

Установка начальной фазы и формирование гармонического сигнала с кусочно-линейным законом изменения частоты необходимо в сейсморазведке и в испытательной технике.

;В сравнении с базовым объектом (ге нератор синхронизируюшего источника сейсмических сигналов вибрационного

ТУ 39-01-652-81) предложенное ус ройство . обеспечивает широкие возможности варьирования характеристиками возбуждаемых в земле упругих волн, при оптимизации их по критерию согласования источника с геологической сре» дой и позволяет достигнуть существенного ослабления корреляционных шумов в вибрациопном методе сейсморазведки

Формула изобретения

Генератор гармонического сигнала, содержащий тактовый генератор импульИсточники информации, принятые в6 внимание при экспертизе д 1 Патент Великобритании

М 1408905, кл. Н ОЗ К 13/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 873404, кл. Н ОЗ К 13/02, 1979.

9 9764 сов, преобразователь частоты, соединенный последовательно с преобразователем импульсной последовательности в гармоническую функцию, первый управляемый делитель частоты, управляюшие входы которого соединены с выходами первого регистра, блок регистрсэ, второй, управляемый делитель частоты, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возмож-10 костей, в него введен блок управления, второй, третий, четвертый и пятый регистры, программируемый, вычислительный блок и элемент И, выход преобразователя частоты соединен с управляюшнм 1$ входом второго регистра и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом первого управляемого .делителя частоты, с входом второго управляемого делителя частоты и с управ 2й ляюшим входом первого регистра, входы разрядов которого подключены к выходам разрядов пятого, регистра, третий вход блока управления подключен к выходу второго управляемого делителя частоть1, управляюшие входы которого соединены с выходами разрядов четвертого регистра, первый выход блока управления сое84 10 дннен с управляюшим входом программируемого вычислительного блока, а второй выход со вторым входом элемента И, выход тактового генератора подключен к тактовому входу программируемого вычислительного блока и к первому входу элемента И, выход которого соединен с входами первого управляемого де лителя частоты и преобразователя час . тоты, к выходу программируемого вычислительного блока подключены информационные выходы блока регистров, вхо ды разрядов четвертого, пятого и третье го регистров и установочные входы преобразователя импульсной последовательности в гармоническую функцию, выхбды разрядов третьего регистра соединены с входами разрядов второго регистра, выходы разрядов которого соединены с управляюшнми входами преобразователя частоты.

976484

Составитель М. Леонова

Редактор С. Патрушева Техред 3.Пщщй Корректор И Ватрушкина

Заказ 9013/78 Тираж 959. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

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