Устройство для определения коэффициентов фурье

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1982009(22) Заявлено 160481 (21) 3277743/18-24с присоединением заявки Мо -(23) ПриоритетОпубликовано 15,1282, бюллетень Мо 46Дата опубликования описания 15. 12. 82 151) М.Кл з 0 06 Г 15/332 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54 ) УСТРОЙСТВО ДНЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВФУРЬЕ Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения .амплитуд гармонических составляющих сложных электрических колебаний.Известно устройство для определения амплитудно-фазовых характеристик, содержащее генератор функций Радемахера, блок дискретно-аналоговых генераторов, сумматоров, преобразователь напряжение - частота, задатчик интервалов интегрирования, ключ, блок выделения знака, два блока логических элементов, два блока делителей частоты и два блока корреляторов, выходы которых соединены с соответствующими входами блоков регистрирующих приборов, выход блока выделения знака соединен с первыми входами блоков логических элементов, другие входы которых связаны с соответствующими выходами генератора функций Радемахера, вход которого соединен с выходом формирователя частицы, а соответствующие выходы подключены к входам блока дискретно-аналоговых генераторов, выходы которых связаны с соответствующими входами сумматора, вход блока выделения знака соединен с входами преобразователя напряжение - частота, выход которого через ключ связан со входами блоков делителей частоты, выходы которых соединены с первой группой входов соот ветствующих блоков корреляторов, ка второй группе входов которых подклв" чены выходы соответствующих блоков логических элементов, один из выходов генератора функций Радемахера через задатчик интервала интегрирования связан с управляющим входом ключа 1.Недостатками этого устройства являются ограниченность его функциональных воэможностей и сложность. Эти недостатки обусловлены тем, что устройство предназначено только для снятия амплитудно-фазовых характе. ристик динамических систем и поэтому выходной сигнал этой системы в обязательном порядке содержит в себе опорный сигнал, как реакцию контролируемой системы на заданный тестовый сигнал, который подают на вход контролируемой системы и который, в свою очередь, содержит опорный сигнал в качестве составляющей. Вторым условием, ограничивающим его функциональные возможности, является необходимость обеспечить, чтобы анализируеьий сигнал не содержал нечетных гар 982009но, попарно подключены к (п+ 1)-му входам сумматоров 7 и 8, у каждого из которых на выходе присоединены блоки усреднения 9 и 10,65 моник (кроме первой), что достигаетсяформированием определенным образомвходного тестового сигнала.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для измерениякоэффициента Фурье, содержащее Мперемножителей, два блока усреднения,генератор ортогональных напряжений, 2 Й блоков весовых коэффициентов и два сумматора. Выходы генератора ортогональных напряжений подключены к 10 первым входам соответствующих пере- множителей, вторые входы которых соединены с источником анализируемого сигнала, выход каждого перемножителяподключен к входам двух соответствую щих блоков весовых коэффициентов,выходы которых соединены с соответствующими сумматорами, подключенными к блокам усреднения 2).Недостаток этого устройства - низ кая точность измерения коэффициентовфурье анализируемого сигнала, что является следствием принципа, на котором основана работа устройства.Целью изобретения является повышение точности измерений,Эта цель достигается тем, что вустройство для определения коэффициентов Фурье, содержащее первый ивторой сумматоры, выходы которых подключены к входам соответствующих блоков усреднения, входы каждого сумматора соединены с выходами соответствующих масштабных блоков, входыодноименных масштабных блоков объеди иены и подключены к выходу соответствующего блока умножения, введеныинтегратор, генератор знаковых функций и два дополнительных масштабныхблока, выходы которых подключены к 40дополнительному входу соответствующего сумматора, входы дополнительныхмасштабных блоков объединены с первыми входами блоков умножения и подключены к выходу интегратора, вход 45которого объединен с входом генератора знаковых функций и является входом устройства, вторые входы блоковумножения соединены с соответствующими выходами генератора знаковыхфункций,На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг2 - временные диаграммы работы устройства.Устройство содержит источник анализируемого сигнала 1, подсоединенный через интегратор 2 к входам блоков умножения 3, и генератор знаковыхфункций 4. Выход интегратора 2 и выходы всех блоков умножения 3 через 60 масштабные блоки 5 и б, соответственПри измерении коэффициентов Фурье соответствующих п-ой составляющей одновременно с началом анализируемого сигнала Д(с )=5(с )дс по цепи синхронизации и запуска с выхода источника анализируемого сигнала 1 на управляющий вход поступает сигнал, по. которому включается генератор знаковых функций 4, вырабатывающий параллельно по всем своим выходам суммарный сигнал, реализующий знаковыеНа фиг. 2 приведен пример сигналов, вырабатываемых генератором для случая первых трех нечетных составляющих2 жпс Ч= ь 19 п яп, п=1,3,5. Сумма этих сигналов Е фиг, 2 г)нормируется по амплитуде и полярности и поступает на распределитель, являющийся частью генератора 4 и не показанный отдельно на фиг. 1Выходнойсигнал (.19) этого распределителя по тактам его переключения показан на фиг. 2 д. На каждом из тактов 1,2,.й выходной импульс распределителя последовательно поступает на управляющие входы блоков умножения 3, через которые текущее значение интегрированного измеряемого сигнала поступает на сумматоры 7 и 8 с соответствующими весами и знаками. Для примера, представленного на фиг. 2,на первом импульсе 0, с распределителя на вход сумматора 8 через первый блок умножения 3 поступает сигнал 3 (с ) через масштабный блок б, который реализует для данного такта вес, равный сумме 1-(1/3 )-(1/5 )=0,8488889,. а на втором такте (г 1, с 1 через второй блок умножения 3 сигнал с ) поступает на вход сумматора 8, но уже с весом 12(1/3 ) +(1/5 ) =0,9288889, что следует из фиг. 2 г, так как дляс, с )первые две знаковые функции входят в весовой коэффициент со знаками плюс, а третья - с минусом.Аналогичным образом сумМируесясигнал Э(с )на всех остальных тактах, в результате чего в сумматоре 8 Формируется сумма значений сигнала 3 (с ) с соответствующими весами по каждому из тактов.Описанное суммирование таким же образом осуществляется и для квадратурной составляющей п-ой гармо - ники. Работа повторяется и раз до окончания времени анализа Т , определяемого периодом основной частоты сигнала 5(сс Одновременно с этим сигнал 5(с ) поступает на сумматоры 7 и 8 через масштабные блоки 5,В результате всех процессов формируются суммы, которые с выходовсумматоров 7 и 8 поступают на блоки усреднения 9 и 10, где по окончании интервала анализа образуются велйчины амплитуд синфазной 6 и квадратурной ад составляющих и -ой гармоники анализируемого сигнала 5(с )Положительный эффект изобретения состоит в повышении точности определения коэффициентов Фурье анализируемого сигнала.:Достигаемое при этом количественное снижение погрешности зависит от конкретных значений параметров устройства, например, от числа Й, но сам факт и существенность уменьшения этой погрешности является следствием исключения не.5 обходимости вычитания близких по значению величин, как это имеет место в прототипе. Как видно из рассмотренного примера и математического обоснования в предлагаемом устройст ве при увеличении числа тактов каждый из весовых множителей изменяется на относительно малую величину по сРавнению с ранее имевшейся. Из этого следует, что при одинаковом 25 с прототипом числе слагаемых предлагаемое устройство в 4 Й раз менее чувствительно к увеличению числа слагаемых.30Кроме того, повышается помехозащищенность, как следствие интегрирования анализируемого сигнала.1 Формула изобретения Устройство для определения коэффициентов Фурье, содержащее первый и второй сумматоры, выходы которых подключены к входам соответствующих блоков усреднения, входы каждого сумматора соединены с выходами соответствуницих масштабных блоков, объединены и подключены к выходу соответствующего блока умножения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с делью повышения точности в устройство введены интегратор, генератор знаковых функций и два дополнитель" ных масштабных блока, выходы которых подключены к дополнительному входу соответствующего сумматора, входы дополнительных масштабных блоков объединены с первыми входами блоков умножения и подключены к выходу интегратора, вход которого объединен с входом генератора знаковых функций и является входом устройства, вторые входы блоков умножения соединены с соответствующими выходами генератора знаковых функций.Источники информации. принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССР Р 664157, кл. С 05 В 23/02, 1977,2. Авторское свидетельство СССР Р 446073, кл, С 06 С 7/19, 1973 (прототип ).ал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 аэ 9713/б 9 Тираж 731 ВНИИПИ Государственного по делам иэобретений 113035, Москва, Ж, Рау