Анализатор спектра

/16 51)5 6 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ ТЕН ЛЬСТВ Мэне ргетический институт(54) АНАЛИЗАТОР С (57) Изобретение от ной технике и може анализаторах спектр Изобретение относится к измерительной технике, в частности к анализаторам спектра, работа которых основана на методе синхронной фильтрации. тения является повышея.тора спектра представ держит электронные пегенератор 3 моногармольных сигналов (ГМОС), их частот (ФНЧ), аналогозователи (АЦП) 6, 7, генеых импульсов (ГТИ), егистры 9 - 16, цифровые О, цифровые арифметиче- ,22, цифровые устройст, элемент И 25, триггер 27, регистратор в виде(56) Вибрации в теМашиностроение, 19 Целью изобрение быстродействиСхема анализлена на чертеже.Анализатор соремножители 1, 2,нических ортогонафильтры 4, 5 низкцифровые преобраратор 8 тактовзапоминающие ркомпараторы 17 - 2.ские устройства 21ва сравнения 23, 226, одновибратор ЕКТРАосится к измеритель- быть использовано ва, работающих на методе синхронной фильтрации, Цель изобретения - повышение быстродействия. Цель достигается введением в устройство восьми запоминающих регистров 9 - 16, четырех цифровых компараторов 17 - 20, двух цифровых арифметических устройств 21 и 22, двух цифровых устройств 23 и 24 сравнения, логического элементаИ 25, ВЯ-триггера 26, одновибратора 27 и генератора 8 тактовых импульсов. Устройство содержит также перемножители 1 и 2, фильтры 4 и 5 нижних частот, аналого-цифровые преобразователи 6 и 7, генератор 3 моногармонических ортогональных сигналов, цифровую вычислительную машину 28 и регистрирующую аппаратуру 29. 1 ил,цифровой вычислительной машины (ЦВМ) 28 и регистрирующей аппаратуры 29.Исследуемый сигнал подается на первые входы электронных перемножителей 1, 2, Первый выход ГМОС 3 подключен к второму входу электронного перемножителя 1, второй выход ГМОС 3 подключен к второму входу электронного перемножителя 2. Управляющий вход ГМОС 3 подключен к первому выходному порту ЦВМ 28. Регистрирующая аппаратура 29 подключена к второму выходному порту ЦВМ 28, Выходы электронных перемножителей 1, 2 подключены соответственно к входам ФНЧ 4, 5. Выходы ФНЧ 4, 5 подключены соответственно к входам АЦП 6, 7. Управляющий вход ГТИ 8 подключен к третьему выходному порту ЦВМ 28, первый выход ГТИ 8 подключен к стробирующим входам АЦП 6, 7 и к первым тактовым входам запоминающих+ 2; В Би (и ) тд), 1=1 устройства 22. Выход регистра 16 подклю 30 35 40 45 50 55 регистров 9 - 16, второй выход ГТИ 8 подключен к третьему входу элемента И 25, третий выход ГТИ 8 подключен к второму входу сброса триггера 26 и к третьему вход-ному порту ЦВМ 28, Выход АЦП 6 подключен к информационным входам регистров 9 - 12 и к первым входам цифровых компараторов 17, 18. Выход АЦП 7 подключен к информационным входам регистров 13 - 16 и к первым входам цифровых компараторов 19, 20, Выход регистра 9 подключен к второму входу цифрового компаратора 17 и к первому входу арифметического устройства 11. Выход регистра 10 подключен к второму входу цифрового компаратора 18 и к второму входу арифметического устройства 21, Выход регистра 11 подключен к второму входу устройства сравнения 23, Выход регистра 13 подключен к второму входу устройства сравнения 24. Выход регистра 14 подключен к третьему входу устройства сравнения 24, Выход регистра 15 подключен к второму входу цифоового компаратора 19 и к первому входу арифметического чен к второму входу цифрового компарэтора 20 и к второму входу арифметического устройства 22. Выход арифметического устройства 21 подключен к первому входу устройства сравнения 23 и к первому входному порту ЦВМ 28, Выход арифметического устройства 22 подключен к первому входу устройства сравнения 24 и к второму входному порту ЦВМ 28. Прямой выход компаратора 17 подключен к первым входам разрешения записи регистров 9 и 13. Инверсный выход компаратора 18 подключен к первым входам разрешения записи регистров 10 и 14. Прямой выход компаратора 19 подключен к первым входам разрешения записи регистров 11, 16. Выходы устройств сравнения 23, 24 подключены соответственно к первому и второму входам элемента И 25, Выход элемента И подключен к первому входу сброса ВЯ-триггера 26. Вход установки ЯЯ-триггера 26 подключен к четвертому выходному порту ЦВМ 28. Выход триггера 26 подключен к входу одновибраторэ 27, четвертому входному порту ЦВМ и к вторым входам разрешения записи регистров 9 - 16. Инверсный выход одновибратора 27 подключен к вторым тактовым входам регистров 9-16,Анализатор работает следующим образом. Сигнал на входах электронных перемножителей 1, 2, состоящий из исследуемого периодического сигнала и сосредоточенной помехи можно представить в виде ряда Фурье как 5 10 15 20 О(1) =; Ави (ш,1 .р) йгде,), А 3 и (во1+р) - исследуемый)=1периодический сигнал;В 1 зи (м) т +р) - сигнал поме 1=1 хи.Электронные перемножители 1, 2 перемножают сигнал на опорные моногармонические ортогональные сигналы с выходов генератора 3 с зи вот и с соз вы На выходах электронных перемножителей при этом получают сигналы Оф) и 02(т), где О,(1; ЯА; СВ 1 п(Ио-УоМ ф) 2 А; С 5 В(Яо 6)оИфЦ)Фильтры низких частот 4, 5 ограничивают сигналы 01(т) и 02(т) в частотной области от 0 до во, Сигналы на выходах фильтров 4, 5 04(т) и Оф) будут иметь вид04(1)= - А С зи р 1 + - В С1 . 12 2зи (в 1 - во) с+сР 1):05(т)= - А 1 С, созд 71 + - В 1С "1 12 2"соз Цв 1 - во) + у)1)АЦП 6, 7 преобразуют сигналы 04(1) и 05(1) в цифровой код с частотой преобразования, определяемой частотой тактовых импульсов Ь с первого выхода ГТИ 8, В начале процесса измерения сигнал пуска с четвертого выходного порта ЦВМ 28 поступает на вход установки ВЯ-триггера 26, который при этом срабатывает, и сигнал с выхода ЯЯ- триггера поступает нэ вторые входы разрешения записи регистров 9-16 и разрешает запись информации с выходов АЦП 6, 7 в регистры 9 - 16, а также запускает одновибратор 27, Сигнал с выхода одновибратора поступает на вторые тактовые входы регистров 9-16 и осуществляет начальную запись информации в эти регистры. Цифровой компаратор 17 сравнивает текущее значение сигнала на выходе АЦП 6 и значение, хранящееся в регистре 9. Если текущее значение( Цц:-А с са 5(р,;0(=-А,с собср - В,с Ц=-А, с со 5(.р,; 5 й ссо 5(р+ 6)с 50 55 больше, чем хранящееся в регистре, то сигнал с прямого выхода компаратора 17 разрешает запись новых значений с выходов АЦП 6, 7 соответственно в регистры 9 и 13. Цифровой компаратор 18 сравнивает текущие значения сигнала на выходе АЦП 6 и значение, хранящееся в регистре 10, Если текущее значение меньше, чем хранящееся в регистре, то сигнал с инверсного выхода компаратора 18 разрешает запись новых значений с выходов АЦП 6, 7 соответственно в регистры 10 и 14, Запись в регистры осуществляется по сигналу на первых тактовых входах регистров с первого выхода ГТИ 8. Таким образом осуществляется поиск максимального и минимального значений сигнала в первом канале обработки, а также значений сигнала во втором канале обработки в те моменты времени, когда сигнал в первом канале был максимален или минимален. Аналогично работают компараторы 19, 20 и регистры 11, 12, 15, 16.Если время измерения превышает вели 2 дчину, в регистрах 9 - 16 будут храИ 1 - Иониться соответственно значения Арифметические устройства 21 и 22 определяют полусумму значений, хранящихся соответственно в регистрах 9, 10 и 15, 16. При этом на выходах арифметических устройств соответственно будут значенияО 9+О 10 1О 21 = = - А 1 с з(п 01;О 22 2 Ас соз 01О 15 + О 16 1Устройство сравнения 23 сравнивает цифровые коды с выходов арифметического устройства 21 и регистров 11, 12, Аналогично работает устройство сравнения 24, Если цифровые коды на входах устройств сравнения равны, то на их выходах появляется высокий уровень и очередной тактовый импульс с второго выхода ГТИ 8 проходит через элемент И 25 и сбрасывает ЯЯ-триггер 26 в исходное состояние. Сигнал с выхода триггера поступает на четвертый входной порт ЦВМ 28, сигнализируя об окончании процесса измерения. При этом ЦВМ осуществляет через первый и второй входные порты прием данных с выходов арифметических устройств, производит их дальнейшую обработку по известным алгоритмам и выводит результаты на регистрирующую аппаратуру 29. Период сигнала с третьего 5 выхода ГТИ 8 определяет максимально до-.пустимое время измерения. Если в процессе получается ошибочный результат и равенство величин на входахустройств сравнения 23 и 24 не будет достигнуто, сиг нал с третьего выхода ГТИ.8 сбрасываетВЯ-триггер 26 в исходное состояние и поступает на третий входной порт ЦВМ, сигнализируя об ошибке в измерениях.ф ор мул а и зоб рете н ия 15 Анализатор спектра, содержащий генератор моногармонических ортогональных сигналов, две цепи из последовательно включенных с входом устройства электронного перемножителя, фильтра низких частот 20 и аналого-цифрового преобразователя, ирегистратор, первый и второй входы генератора моногармонических ортогональных сигналов подключены соответственно к вторым входам первого и второго электронного 25 перемножителей, управляющий вход генератора моногармонических ортогональных сигналов подключен к первому выходу регистратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, анали затор снабжен восемью запоминающимирегистрами, четырьмя цифровыми компараторами, двумя цифровыми арифметическимиустройствами, двумя цифровыми устройст вами сравнения, логическим элементом И,ВЯ-триггером, одновибратором и генератором тактовых импульсов, управляющий вход генератора тактовых импульсов подключен к второму выходу регистратора, пер вый выход генератора тактовых импульсовподключен к стробирующим входам аналого-цифрового преобразователя и к первым тактовым входам запоминающих регистров, второй выход генератора тактовых импуль сов подключен к первому входу элемента И,третий выход - к первому входу сброса ЯЯ- триггера и к первому входу. регистратора,выход первого аналого-цифрового преобразователя подключен к информационным входам первого, второго, третьего и четвертого запоминающих регистров и к первым входам первого и второго цифровых компараторов, выход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к информационным входам пятого, шестого и восьмого запоминающих регистров и к первым входам третьего и четвертого цифровых компараторов, выход первого запоминающего регистра подключен к второму входу первого цифрового компаратора и к первому вхоказ 1888 Тираж ВНИИПИ Государственного ко 113035, МоПодписноеениям и открытиям при ГКНТ СССР ая наб., 4/5 ета по изобреа, Ж, Рауш Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 ду первого цифрового арифметического устройства, выход второго запоминающего регистра подключен к второму входу второго цифрового компаратора и к второму входу первого цифрового арифметического устройства, выход третьего запоминающего регистра подключен к первому входу первого цифрового устройства сравнения, выход четвертого запоминающего регистра подключен к второму входу первого цифрового устройства сравнения, выход пятого запоминающего регистра подключен к первому входу второго цифрового устройства сравнения, выход шестого запоминающего регистра подключен к второму входу второго цифрового устройства сравнения, выход седьмого запоминающего регистра подключен к второму входу третьего цифрового компаратора и к первому входу второго цифрового арифметического устройства, выход восьмого запоминающего регистра подключен к второму входу четвертого цифрового компаратора и к второму входу второго цифрового арифметического устройства, выход первого цифрового арифметического устройства подключен к третьему входу первого цифрового устройства сравнения и к второму входу регистратора, выход второго цифрового арифметического устройства подключен к третьему входу второго цифрового устройства сравнения и к третьему входу регистратора, выход первого цифрового 5 компаратора подключен к первым входамразрешения записи первого и пятого запоминающих регистров, выход второго цифрового компаратора подключен к первым входам разрешения записи второго и шес того запоминающих регистров, выходтретьего цифрового компаратора подключен к первым входам разрешения записи четвертого и седьмого запоминающих регистров, выход четвертого цифрового компаратора 15 подключен к первым входам разрешениязаписи третьего и восьмого запоминающих регистров, выходы цифровых устройств сравнения подключены соответственно к второму и третьему входам элемента И, вы ход элемента И подключен к второму входусброса ВЗ-триггера, вход установки ЯЯ- триггера подключен к третьему выходу регистратора, выход ЙЯ-триггера подключен к входу одновибратора, к четвертому входу ре гистратора и к вторым входам разрешениязаписи всех запоминающих регистров, выход одновибратора подключен к вторым тактовым входам всех запоминающих регистров,