Аналого-цифровой анализатор спектра

Союз Советскии Социалистических Республик(22) Заявлено 20.12. 78 (21) 2699735/18-21 (1)М с присоединением заявки Мо(23) Приоритет 6 01 К 23/16 Гоеударствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий(71) Заявитель Куйбышевский политехнический институт им, В. В. Куйбышева(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА Изобретение относится к информационно-измерительной технике и можетв частности, найти применение в вибрационной диагностике,Известны анализаторы, содержащиегенератор базисных функций, перемножители, сумматор и интеграторы 13 .Однако точность их анализа недостаточна.Известны также анализаторы, содержащие логическую комбинационную схему, формирующую опорные функции, умножитель опорных функций на выборкианализируемого сигнала, интеграторы23. , 15Их недостатком является ограниченный диапазон измеряемых частот.Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение диапазонаизмеряемых частот. 20Указанная цель достигается тем,что аналого-цифровой анализатор спектра, содержащий последовательно включенные источник сигнала, формирователь, первый умножитель, счетчик, ло гический комбинационный блок, широтно-импульсный преобразователь и управляемый ключ, выход которого подключен к последовательно соединенныминтегратору, усилителю, двигателю и 30 преобразователю перемещений, дополнительно снабжен цифровым множительным устройством, вторым широтно-импульсным преобразователем, вычитающим блоком и вторым умножителем, вход которого подключен к выходу первого умно- жителя, а выход соединен с объединенными вторыми входами обоих широтно- импульсных преобразователей, при этом одни входы цифрового множительного устройства подключены к выходам логического комбинационного блока, вторые входы соединены с выходами преобразователя перемещений, а выходы подключены через второй широтно-импульсный преобразователь к одному из входов вычитающего блока включенного ме:хду выходом источника сигнала и вторым входом управляемого ключа.На чертеже представлена структурная схема анализатора.Анализатор содержит источник 1 исследуемого сигнала, соединенный с последовательно включенными вычитающим блоком 2, управляемым ключом 3 интегратором 4, усилителем 5, двигателем 6, преобразователем 7 перемещения в код и цифровым множительным устройством 8, Вторые входы множитель ного устройства 8 соединены с выходами логического комбинационного блока 9 и со входами первого широтно-импульсного преобразователя 10, выходом подключенного ко второму входу управляемого ключа 3. Выходы цифрового множительного устройства 8 соединены со входами второго широтно-импульсного преобразователя 11, выходом соединенного со вторым входом вычитающего блока 2. Источник 1 анализируемого сигнала через последовательно соединенные формирователь 12 и первый 10 умножитель 13 частоты соединен со входом счетчика, 14, выходы которого соединены со вхоДами логического комбинационного блока 9, Объединенные вторые входы широтно-импульсных пре образонателей 10 и 11 через второй умножитель частоты 15 соединены с выходом первого умножителя 13 частоты,В основу работы анализатора положен принцип нулевой компенсации сигнала рассогласования амплитуд компенсируемой гармоники и опорного гармонического колебания. Счетчик 14, приводимый в действие тактовыми импульсами первого умножителя 13 частоты основ ной гармоники йсследуемого сигнала, формирует на выходе адресные коды опроса логического комбинационного блока 9, который выдает на выход коды отсчетов синусоиды в последовательные 3 О моменты времены ь 1 пКнс (К - номер измеряемой гармоники). Для сведения частот опорного колебания, формируемого на выходе логического комбинационного блока 9, и измеряемой К-ой З 5 гармоникй коэффициент умножения частоты первого умножителя 13 выбирается равным К 2 , где и- число разрядов счетчика 14,Сформированные таким образом коды преобразуются широтно-импульсным преобразователем 10 в последовательность импульсов, длительность которых изменяется по синусоидальному закону. Коды отсчетов синусоиды при помощи цифрового множительного устройства 8 перемножаются с компен сирующим кодом преобразователя 7 перемещения в код. Коды на выходе цифрового перемножительного устройства 8 преобразуются при помощи второго широтно-импульсного преобразователя 50 11 в эквивалентный широтно-импульсный сигнал, поступающий на вход нычитающего блока 2, на другой вход которого поступает анализируемый сигнал. Полученная разность перемножает ся с выходным сигналом первого широтно-импульсного преобразователя 10 с помощью управляемого ключа 3. Возможность использования управляемого ключа в качестве умнокителя указанных сигналов обусловлена двоичным харак тером широтно-модулированного сигнала широтно-импульсного преобразователя 10. Полученное таким образом произведение после интегрирования интеграто. ром 4, усиления усилителем 5 управля- б 5 ет днигателем б, который кинематически связан с компенсирующим преобразователем 7 перемещения в код. Двига" тель б и компенсирующий преобразова-, тель 7 отрабатывают сигналы рассогласонания, снимаемые с выхода интегратора, до нулевого значения. В момент компенсации сигнал на выходе интегратора равен нулю, с выхода компенсирующего преобразователя 7 снимается код, пропорциональный амплитуде измеряемой гармоники. Для синхронизации функционирования широтно-импульсных преобразователей 10 и 11 и логического комбинационного блока 9 служит второй умножитель 15 частоты с коэффициентом умножения 2 (где р - числоРразрядов выходного кода логического комбинационного блока 9).Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает измерение спектра в более широком частотном диапазоне (до 5 кГц вместо 100 Гц у прототипа), Кроме того, использование замкнутой структуры позноляет повысить точность измерения по сравнению с устройствами непосредственной оценки и дает воэможность регистрации спектра.Формула изобретенияАналого-цифровой анализатор спектра, содержащий последовательно включенные источник сигнала, формиронатель, первый умножитель, счетчик, логический комбинационный блок, широтно- импульсный преобразователь и управляемый ключ, выход которого подключен к последовательно соединенным интегратору, усилителю, двигателю и преобразователю перемещений, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона измеряемых частот, он дополнительно снабжен цифровым множительным устройством, вторым широтно-импульсным преобразователем, вычитающим блоком и вторым умножителем, вход которого подключен к выходу первого умножителя, а выход соединен с объединенными вторыми входами обоих широтно-импульсных преобразователей, при этом одни входы цифрового множительного устройства подключены к выходам логического комбинационного блока, вторые входы соединены с выходами преобразователя перемещений, а выходы подключены через второй широтно-импульсный преобразователь к одному из входов вычитающего блока, включенного между выходом источника сигнала и вторым входом управляемого ключа.Источники информации принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР 9 480993, кл. 6 01 В 23/16, 1976.2, Авторское свидетельстно СССР Р 555350, кл. С 01 й 23/00, 1977,789875 Составитель А. Орловктор М. Габуда Техред М.Голичка; Коррек Папп ное Зак нлиал ПППатентг. Ужгород, ул. роектна НИИПИпо д3035,Тираж 0 9 осударственного комит лам изобретений и от осква, Ж, Раушскаодп ета СССР рытий наб., д.