Устройство для определения и регистрации спектральных характеристик сложных сигналов

%так%гиди, Ч ф 6 мблчотсиа МБ ОП ИСАНИЙИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВУ Союз СоавтскмхСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет Опубликовано 05.04.79.баюл Госудорстоеииый комете СССР оо делам изобретеиий и открытий(53) УДК 621 е 317. 757 (088,8) иковаиня описаии ата Д. Басишвипи, А, М. ТарасоИ. Колпачков нный научно-исследовательский институт горнохимическогосырья(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИ СИГНАЛОВ(72) Авторы изобретения Ю. Д, Краснико ъ 1Изобретение относится к области приборостроения н может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства, например в горнодобывающей промыщценности, сельском хозяйствемашиностроении н т.д., с цепью определения техничес-кого состояния работающих машин и механизмов по анализу их вибрационных харак тд)ис тикИзвестно устройство для спектрально" го анализа стационарных случайных про ф цессов, осушествпяюшее выделение . ин" формативных частотных полос в спектре сигнала при помощи фильтров, поспедуюший анализ и фиксацию выделенных составпяюших спектра. Устройство состоит из ускополосных фильтров, к выходу каждого иэ которых подключен соответствуюф ший детектор средних значений, содержащий интегрирующую цепочку; эпектромеханического коммутатора н усилителя импупьсных сигналов, между которыми вкпю чен квадратор, и эпектрополучевого индикатора. В качеств. детектора средних значений может быть применена схема, состоящая из последовательного и парад цельного детекторов, выполненная на двух встречно включенных полупроводниковых .диодах, один из которых соединен с инте грируюшей цепочкой 11Это,устройство не позволяет установитЪ причинноследственную связь между изменением спектра анализируемого стационарного случайного процесса и причиной, вызвавшей это изменение, например определить виды неисправностей механизмов при проведении виброакустической днагности ки машин, из-эа неспособности устройства седектитювать и кодировать исследуемые сигналы, например, для введения нужной информации в ЭВМ или самостоятельного анализа. Поэтому в случае применения устройства необходимо использовать дополнительную электронную аппаратуру, что усложняет устройство и ограничивает область его применения.Наиболее близким по технической сущности и схемной реализации к предлагаемому изобретению является устройство,осуществляющее выделение информативных частотных полос в спектре сигналапрп помощи фильтров, последуюнее юдирование, анализ и регистрацщо выдепепных составляющих спектра, Устройствосодержит входное устройство, соединенное с блоком попосовых фильтров и через блок опроса фильтров - с последовательно соединенными преобразователямианалог-код и рециркулятором, один извыходов которых подключен к блоку управления. Выход рециркулятора соединенчерез дешифратор амплитудных граджцй%со входами синтезатора условных символов, Управляющие входы синтезатора соединены с выходами блока вертикальной раз-,вертки символов, на второй вход которогоподан сигнал с генератора тактовых им 26пульсов, и с выходами бпока горизонтальной развертки символов. Вход последнегочерез счетчик электродов, к входу которого подключен генератор тактовых клпульсов, связан с входами блока управле 25ния и через параллельно соединенные повходу схемы И - с дешифратором адресоэлектродовсоединенным с блоюм реги=страции 21,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройстваЦель достигается тем, что устройстводля определения и регистрации спектральных характеристик сложных сигналов, содержащее последовательно соединенныевходное устройство и блок опроса фильтров, а также блок полосовых фильтров, сое-,диненный со входом дешифратора амплитудных градаций, схемы И, генератор тактовых импульсов и блок регистрации, снабжено операционным усилителем, зпементами НЕ-И, бпоком генераторов счетных импульсов, блоком ограничения числа импупьсов и импульсным счетчиком с коммутато-ром ячеек на входе. При этом блок опроса фюьтров соединен через схемы И с полосовыми фильтрами, включенными в обрат,ную связь операционного усилителя ивыходами соединенными со входом дешифратора амплитудных граДаций. Выходыдешифратора подключены на одни из входов генераторов счетных импульсов, другие входы юторых через элементы НЕ-Исоединены с выходом генератора тактовых 5импульсов, Выходы генераторов счетныхимпульсов соединены со схемами ограничения числа импульсов Одни выходы КОторых соединены с другими входами злементов НЕ-И, а другие через коммутатор счетных ячеек - с импульсным счетчиком,На фиг, 1 изображена фуцкциональная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - график, поясняющий процесс кодирования и анализа спектра исследуемого сщ"- нала.Устройство содержит входное устройство 1, представляющее собой, например, комбинированную интегральную микросхему истокового повторителя и усилителя тока. Входное устройство соединено со входом блока 2 опроса фильтров, состоящего из последовательно соединенных интегральных микросхем электронных кзммутаторов ипи выполненного в виде шагового искателя, Выход блока 2 опроса фильтров цодкпючен через схемы И 3 к блоку полосовых фипьтров 4, включенных в обратную связь операционного усилителя 5. Выход блока полосовых фипьтров соединен со входом дешифратора 6 амплитудных градаций, выходы которого, пронумерованные в соответствии с параллельным цифровым юдом от 1 до К, где К = 2-9, подключены каждый на вход соответствую щего генератора 7 счетных импульсов. Генераторы 7 представлчют собой, например, интегральные микросхемы бпокинг-генераторов. К входам генераторов 7 через схемы НЕ-Иподилючен задающий генератор 9 тактовых импульсов, а на выходе каждого генератора счетных импульсов включена схема 10 ограничения числа счетных импульсов, представляющая собой, например, ячейку, состоящую из емкости и триггера, Схемы 10 соединены со вторыми сювметричными входами схем НЕ-И и через юммутатор 11 счетных ячеекс импульсным счетчиком 12.Работает устройство следующим образом.Анализируемый сигнал Х(1) с датчИ ка (пьезодатчика, индуктивного датчика и т. д,), пройдя входное устройство 1, на котором происходит согласование входного сопротивления устройства и датчика, а также усиление сигнала, подается на блок 2 опроса фильтров. Блок 2 с заданным интервалом осуществляет поспелова тельное включение и выключение фильтров 4, Вначале сигнал с первого выхода блока 2 поступает на вход первой схемы ИЗ и одновременно на вход операционного усилителя 5, а схема И 3 остаетсязапертой до момента, пока на симметричный вход не поступит сигнал, прошедший через первый фильтр 4. На первом фильтреб ь 55985 бвыделяется первая частотная полоса из-вой ячейке импульсного счетчика 12, Дамерения ЬГ (см. фиг. 2), От величины лее после переключения блока 2 опросанапряжения сигнала О в полосе Ьза фпьтров на втором фильтре 4 выделяетвисит его появление на том или ином вы- ся вторая частотная полоса измерения ЬХходе дешифратора 6 амплитудных градаций В (фиг. 2), и цикл повторяется. На второйс помошью которого исследуемый сигнал счетной ячейке импульсного счетчика фиккодируется параллельным десятичным ко- сируется соответствуюшая цифра и т. д.дом следующим образом, Таким образом, на импульсном счевСначала опытным путем определяют чике появляется многозначное число, кообласть, в которой все возможные акус 16 личество знаков которого равно числутические реализации исследуемого объек- выбранных частотных полос измеренията (нарпимер, виброакустические характе- (количеству фильтров 4). Это число прЮристики технического состочния редукто- ставляет собой цифровой код анвлизируеа машин) могут принимать наименьшее мого сложного сигнала и соответствуетпо напряженшо значение, и эта область 1% определенному состоянию исследуемо ообозначается на условной шкале амплиту- процесса или объекта (например, опредеды вибрации (А,дб) областьюф 1 ф (фиг,2), ленным дефектам при проведении виброЗатем для исследуемого объекта определя- акустической диаГак стической диаГноетики машин),ют область, в которой все возможные акустические реализации анализируемого сиг- о С помощью устройства можно, напринала могут принимать наибольшее по на- мер, регистрировать спектральные харакпряжению значение, и эта область обозна- теристики различных механизмов (подшивчается на условной шкапе амплитуды виб- ников, зубчатых передач двигателей внутрации областью К. Далее отрезок шкалы реннего сгорания и т. д.) и определятьА, дб между областями ф 1" и К разбива-виды неисправностей. Это позволит резют на равные отрезки произвольно по уров- ко повысить эффективность ремонта машаням от ф 1" до К. Выходы дешифратора 6 и механизмов за счет сокрашения времениамплитудных градаций (фиг, 1,) нумеруют на выявление видов неисправностей, ав соответствии с принятым кодом и раз- при проведении виброакустической диагнообиением шкалы А, дб от "1" до К. Дещиф-Эф тики непосредственно при эксплуатацииратор 6 подбирается таким, чтобы посту машин сразу же определять нужные мепивший на него сигнал, в зависимости от ры для устранения различных федефектов втого, какому уровню на шкале А, дб он механизме или заменять детали и узлы.принадлежит в определенной частотной по 35лосе ЬК, появлялся на выходе дешифратора 6, соответствующем номеру данного Ф о р м у л а и з о б р е т е н и яуровня. После появления на одном из выходов дешифратора 6 сигнал запускает Устройство для определения и регщлсоответствуюший генератор 7, который рации спектральных характеристик сложвырабатывает количество счетных импуль- ных сигналовсодержащее последовательсов, соответствуюшее номеру выхода де- но соединенные входное устройство и окшифратора НапримеЗу если сигнал 9 ирой опроса фильтров 9дешифратор 6, появляется на четвертом фильтров, соединенный со ю дешифвыходе, то запущенный соответствуюший ратора амплитудных градацгенератор 7 вырабатывает четыре счет- генератор тактовых им ул ре45п ьсов и блок пеных импульса и т, д, гистрации, о т л и ч а ю ш е е с я тем,Работой всех генераторов 7 управля- что, с целью расширения функциональныхет задающий генератор тактовых импуль возможностей, оно снабжено жрациониъсов. Схемы 10 ограничения числа счет- усилителем, элементами НЕ-И блоком геных . импульсов, соединенные со схема- нераторов счетных импульсов, блоком ограми НЕ-И 8, обеспечивают выработку квж- ничения числа импульсов и импульснымдым отдельным генератором 7 счетных счетчиком с ут рокомм ато м ячеек на вхоимпульсов нужное количество импульсов. де, причем блм фок отпал Ьильтосв соединенПолученный импульсный сигнал с выхода . через схемы И с полосовыми фильтрами,одного из генераторов 7 поступает на включенными в ра уюоб тн связь операционвход коммутатора счетных ячеек, и чис- ного усилител я и выходами. соединеннымило импульсов, выработанное, например, со входом д фра раеши то амплитудных Ррах-м генератором 7, фиксируется на пер- даций выходы которого подключены на оа9. Орловс едак з 1509/35 Тираж 1089 Подписи ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд, 4ППП Патентф, г. Ужгород, ул ктная, 4 ни из входов генераторов счетных импульсов, другие входы которых через элементы НЕ-И соединены с выходом генераторатактовых импульсов, а выходы генераторов счетных импульсов соединены со схемами ограничения числа импульсов, однивыходы которых соединены с другими входами элементов НЕ-И, а другие через коммутатор счетных ячеек - с импульснымсчетчиком.Источники информации, принятые вовнимание при проведении экспертизы1. Авторское свидетельство СССР214664, кл, (3 01 Р 23/16, 1968.2, Авторское свидетельство СССР363930, кл. Я 01 Р 23118, 1972 е