Устройство для определения оценок амплитудно-частотных характеристик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСИИ ХРЕСПУБЛИК 19 3 02(51) 4 С ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СТ А.В. Гусе Хмельник к измерит бь м вх ть исодном Целью быельство СССР 7/52, 1970. ьство СССР 23/02,ступа- объект ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидеВ 310264, кл. С 06 САвторское свидетелВ 1089552, кл. С 06С 06 С 7/52, 1982,) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОЦЕАИПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИ(57) Изобретение относится тельным устройствам и може пользовано при произвольно сигнале, в том числе реаль изобретения является повьпл стродействия. Входной сигн ет одновременно на исследу1439537 1 и узкополосный фильтр 4. Последующая обработка выходных сигналов объекта 1 и блока 2 умножения, а именно узкополосная фильтрация на узкополосныхфильтрах 3, 4, квадрирование на квад раторах 5, 6 и усреднение на блоках 7, 8 усреднения, позволяет вычислить дисперсии этих сигналов в узкой полосе 0 и КР соответственно, гдеВК - значение сигнала на выходе блока2 умножения. К 20и инвертированное 1на инверторе 9 значение Р подаются на усилитель 14, определяющий разность дисперсий, Коммутатор 12, в за-, висимости от соотношения значений квадратов сигналов обоих. каналов, подключает на вход интегратора 13 напряжение с выхода интегратора либо Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в приборах, предназначенных для измерения частотных характеристик объектов и систем автоматического управления при произвольном входном сигнале,Целью изобретения является повышение быстродействия, 10На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема блока управления и временная диаграмма его работы; на фиг. 3 - блоксхема интегратора. 15Устройство содержит объект 1, блок2 умножения, первый 3 и второй 4 узкополосные фильтры, первый 5 и второй6 квадраторы, первый 7 и второй 8 20блоки усреднения, первый 9 и второй10 инверторы, схема 11 сравнения,коммутатор 12, интегратор 13, суммирующий усилитель 14, нуль-орган15, ключ 16, регистратор 17 и блок 2518 управления,Блок 18 управления содержит кнопку "Пуск" 19, кнопку "Нач, сброс"20, первый 21, второй 22 и третий23 инверторы, триггер 24, усилитель 3025, элемент И 26, одновибратор 27и элемент ИЛИ 28. непосредственно, либо после инвертирования на инверторе 10, В результате выходное напряжение К интегратора стремится к значению амплитудно-частотной характеристике И(1 И;) объекта 1 на частоте И;, Причем время переходного процесса а следовательно, и быстродействие не зависят от интенсивности входного сигнала, Переходный процесс завершается при КП - 0 = О, что определяется 1 1с помощью суммирующего усилителя 14, нуль-органа 15 и блока управления 18, Выходной сигнал блока управления поступает на управляющий вход ключа 16, который пропускает сигнал К; =М(1 Сд,) на вход рггистратора 17.3 ил. На схеме интегратора 13 (фиг. 3)обозначены операционный усилитель 29и реле 30.В качестве объекта 1,могут бытьисследованы устройства, объекты исистемы автоматического управления,например усилители, фильтры, следящие системы и т.п,В качестве коммутатора 12 можетбыть использовано, например, поляризованное реле.Нуль-орган 15 выполнен по схеметриггера Шитта, сигнал на выходекоторого появляется тогда, когдасигнал на его входе близок к нулю,Устройство для определения оценок амплитудно-частотных характеристик работает следующим образом.Входной сигнал х(1), например,",случайный со спектраяьной плотностьюБ(Я) поступает одновременно наисследуемый объект 1 и на узкополосный фильтр 4 с центральной частотойСд При определении частотных характеристик объекта, работающего в условиях нормальной эк"плуатации, вкачестве входного мокет быть использован реальный сигнал, Выходной сигнал обЪекта фильтруется в узкополосном фильтре 3, квадрируется на квадраторе 5 и поступает на схему 113 14395 сравнения, где сравнивается с отфильтрованным входным сигналом, умноженным на блоке 2 умножения на коэф.фициент усиления К и возведенным в квадрат на квадраторе 6, Схема срав-. нения определяет знак разности квадратов сигналов вЦпЬ, который является управляющим сигналом коммутатора 12. В зависимости от з 1.р Д информационный вход интегратора 13 соединяется с выходом либо непосредственно, либо через инвертор 10. Сигнал на выходе интегратора К (й) изменяется в таком направлении и до 15 тех пор, пока дисперсии сигналов обоих каналов не станут равными друг другу. При этом установившееся значение К20 а быстродействие устройства и его. работоспособность не зависят от уровня (интенсивности) входного сигнала, 25Дисперсии сигналов обоих каналов измеряются с помощью блоков 7 и 8 усреднения, а их разность - с помощьюинвертора 9 и усилителя 14. По достижении сигналом на выходе усилителя 3014 нулевого значения срабатывает нуль.орган 15, с помощью блока 18 управ.ления открывается ключ, и на регистраторе 17 формируется значение оценки амплитудно-частотной характеристи 35ки,Процесс управления работой устройства определяется структурой блока 18 управления, В предлагаемом варианте после включения питания устройства нажимается кнопка "Нач.сбросфф20. При этом на выходе инвертора 22формируется положительный импульс,передний фронт которого, пройдя элемент ИЛИ 28, поступает на вход 2 45.сброса триггера 24, в результате чегопоследний устанавливается в определенное (нулевое) состояние. Производятся подключение устройства к объектуи установка фильтров на заданную частоту ц; . После окончания переходныхпроцессов во всех блоках устройства,связанных с его подготовкой к работе,для производства измерения оценкиЫ(1 И;) нажимается кнопка "Пуск" 19. 55Передний фронт положительного импульса на выходе инвертора 21 перебрасывает триггер 24 в единичное состояние, При этом на вход 2.элемента И 26 374поступает единичное напряжение и спомощью усилителя 25 включается реле30 интегратора 13. Реле 30 переключает интегратор из исходного положения в положение "Работа" и интегратор начинает интегрировать сформированное на его входе напряжение,После срабатывания нуль-органа 15(достижения равенства дисперсий каналов) на первый вход элемента И 26также поступает единичнре напряжение, которое проходит на выход элемента и запускает одновибратор 27(например, серии К 119). Сигнал навыходе одновибратора открывает ключ16, и на регистратор 17 поступает. напряжение, пропорциональное И(1(д; ).Одновибратор держит ключ 16 в открытом состоянии заданное время ,необходимое для регистрации информации на регистраторе, после чего онсбрасывается. Задний фронт сигналаодновибратора после прохождения инвертора 23 и элемента ИЛИ 28 сбрасывает триггер 24 в нулевое состояние и переводит интегратор 13 висходное положение. Для производствапоследующего измерения необходимонажать кнопку 19 и т.д,При указанном режиме работы устройства исключена возможность еголожных срабатываний как в момент еговключения, так и при повторных прохождениях разности дисперсии черезнулевой уровень,Таким образом, предлагаемое устройство позволяет при произвольномвходном сигнале определять оценкиамплитудно-частотных характеристикисследуемого объекта, При этом ненарушается нормальная работа системы, в состав которой входит исследуемый объект, что важно при построении систем автоматического контроляили в самонастраивающихся системах,При этом по сравнению с известнымиустройствами повышается быстродействие определения оценок, а также благодаря управлению интегратором только знаком рассогласования между дисперсиями сигналов в его каналах исключается зависимость быстродействия от интенсивности входного сигнала, и тем самым расширяется динамический диапазон работы устройства,Формула из о бр ет енияУстройство для определения оценокамплитудно-частотных характеристик, 3439537содержащее последовательно соединенные первый узкополосный фильтр и первый квадратор, вход первого узкополосного фильтра подключен к выходу объе 5 кта, второй узкополосный фильтр, подключенный входом к входу объекта, второй квадратор, первый инвертор, интегратор и регистратор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью 10 повышения быстродействия устройства, в него введены блок умножения, первый и второй блоки усреднения, схема сравнения, коммутатор, второй инвертор, суммирующий усилитель, нуль орган, ключ и блок управления, выход первого квадратора соединен с первым входом схемы сравнения и че- . рез последовательно соединенные первый блок усреднения и первый инвер тор с первым входом суммирующего усилителя, выход второго квадратора сое-. динен с вторым входом схемы срав) нения и через второй блок усредненияс вторым входом суммирующего усилителя, выход схемы сравнения подключен. к управляющему входу коммутатора,первый информационньй вход которогосоединен с первым входом блока умножения, информационн м входом ключа,входом второго иннетора и с выходом.интегратора, а втор эй информационныйвход - с выходом втэрого инвертора,второй вход блока умножения подключен к выходу второго узкополосногофильтра, а выход -входу второгоквадратора, информа.ионный вход интегратора соединенвыходом коммутатора, а управляющий - с первым выходом блока управления, вход которогочерез нуль-орган подключен к выходусуммирующего усилителя, а второй выход - к управляющему входу ключа,выход которого соединен с входом регистратора.439537 Составитель А. Лащевковецкая Техред М,Ходанич орректор В, Гирняк акт ор 75/46 Проект роизводственно-. полиграфическое предприятие, г. Ужгоро Тирак 866 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 035, Москва, Ж, РаПодписнкомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5