Многофункциональный цифровой анали-затор

О П И С А Н И Е пи 834571ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистически кРеспублик(53) УДК 621. .3 1.7.757 (088,8) ао данаи нэебретеннй н атнрытнй(71) Заявитель Минский радиотехнический институт1Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для многофункционального анализаэлектрических сигналов при исследовании систем автоматического управления,контроля и регулирования.Известны анализаторы, содержащиевходной формирователь, умножитель частоты, аналого-цифровой преобразователь(АЦП), задатчики ортоготтальных функцийос умножителями, сумматоры, квадратор,блок извлечения корня квадратного и блокуправления Г 11,Однако количество измеряемых импараметров сигнала недостаточно.15Цель изобретения - расширение диапазона контроля.Поставленная цель достигается засчет того, что в многофункциональныйцифровой анализатор, содержащий последовательно соединенные формирователь,. умножитель частоты, ключ и АЦП управляюшим входом соединенный со входомформирователя, выход которого подключен 2ко входу блока управления, связанного с выходом умножителя частоты и управляющим входом ключа, выход которого подключен ко входам двух задатчиков ортогональных функций, соединенных со входами двух умножителей, первый и второй сумматоры, выходы которых через первый и второй блоки переноса соединены со входами квадратора, третий и четвертый сумматоры, соединенные через третий и четвертый блоки переноса со входами делителя, и блок извлечения корня квадратного, дополнительно введены блок элементов ИЛИ и семнадцать блоков переноса, включенных соответственно мвжду выходом АЦП и вторыми входами обоих умножителей, выходами обоих умножителей и входами первого и второго сумматоров, выходом АЦП и третьим входом квадратора, выходом АЦП вторым входом первого сумматора, выходом квадратора и входами третьего и четвертого, сумматоров, выходом делителя и входом блока извлечения корня квадратного, вы457 1 4суммируются в сумматоре 14, одновременно импульсы с выхода ключа 3 подаются в задачгчики 5 и 6, Значения ортогональных функций в цифровой форме поступают на входы умйожителей 7 и 8, на вторые входы которых по сигналу с блока 38 через блоки 22 и 24 поступают коды мгновенных значений напря жения Ох, С выходов умножителей 7 и 8 коды произведения с учетом знаков суммируются в сумматорах 9 и 10, За период исследуемого сиг нала в сумматоре 14 фиксируется код, пропорциональный квадрату действующего значения исследуемого сигнала. К этому же времени и в сумматорах 9 и 10 фиксируются действительная и мнимая составляющие коэффициента фурье первой гармоники сЬ. По окончанию периода блок 38 управления своими сигналами через блоки 11 и 12 переноса осуществляют поочередно пересылку кодов о и Ьв квадратор 13, Квадраты указанных кодов по сигналам с блока 38 поступают одновременно в сумматоры 14 и 15, причем в сумматоре 14 производится послеуовательное вычитание величин Ои Ьиз кода, соответствующего квадрату действующего значения исследуемого сигнала, который был накоплен ранее, в сумматоре 15 - сложение величин с и Ь, Таким образом, в сусматоре2.1.5 формируется значение О=с+ р 21 1 -1)а в сумматоре 14 - величина 83 2. 2. 2.2 3 35 Полученное значение величины К по сиг 5 О налу с блока 38 управления через блок20 элементов ИЛИ подается на выходустройства в целом.ных В режиме измерения коэффициента иг- формы, в исходном положении, все эле 55 менты памяти сумматоров находятся в ез нулевом состоянии, ключ 3 закрыт, Исе следуемый сигнал Ох поступает на формирователь 1 и преобразоваиель 4. При пеходом первого сумматора и вторым входом третьего сумматора, выходом блокаизвлечения корня квадратного и вторымвходом четвертого сумматора, выходом.третьего сумматора и вторым входомблока извлечения корня хвадратного, приэтом входы блока элементов ИЛИ черезвведенные блоки переноса подключенытакже к выходу АЦП к выходу блокаизвлечения корня квадратного, к выходуделителч, х выходу первого сумматораи к выходу третьего сумматора, а блокуправления связан с управляющими входами всех блоков переноса.На чертеже представлена струхтурнаясхема предлагаемого устройства,Многофункциональный и цифровой анализатор сигналов содержит формирователь1, умножитель 2 частоты, хлюч 3, АЦП 4,двв задатчика 5 и 6 ортогональных функ-.ций, умножители 7 и 8, первый и второйсумматоры 9 и 10, выходы которых через соответствующие блоки 11 и 12 переноса подключены к первому и второмувходам кввдратора 13, третий и четвертый сумматоры 14 и 3.5, выходы которыхчерез блоки 16 и 17 переноса подключены ко входам делителя 18, блох 19 извлечения корня квадратного, блок 20 элементов ИЛИ, семнадцать блоков 21-37 переноса и блок 38 управления, вход которого подключен к выходу формирователя 1 .В режиме измерения коэффициента гармоник устройство работает следующимобразом.В исходном положении все элементыпамяти сумматоров находятся в нулевомсостоянии, ключ 3 закрыт. Исследуемыйсигнал 0 поступает на формирователь 1и преобразователь 4. При переходе Охчерез нулевое значение блок 38 управления открывает ключ 3 при этом выходные импульсы формирователя 1 подаютсянв умножитель 2 частоты следования импульсов и блок 38 управления. Блок управления открывает ключ 3 на время одного периода исследуемого сигнала. Звэтовремя через ключ 3 с выхода умножителя 2 частоты на входы преобразователя 4и звдвтчиков 5 и 6 ортогональных функций проходит п импульсов (где пкрэффициент умножения умножителя 2 )которые запускают преобразователь 4в моменты времени 6, Коды мгновензначений напряжения 3 Х исследуемого снала с выхода преобразователя 4 по снвлу с блока управления поступают черблок 29 на кввдрвтор 13. Возведенныв квадрат коды по сигналу с блоха 38 Блок 38 управления своим сигналом через блоки 16 и 1 7 осуществляет передачу полученных ко 4 О дов в делитель Ы, где определяется величина, равная частному от деленияО+ 0из которой вслед зв этим по сигналу с блока 38 извлекается квадратный корень в блоке 19 извлечения корня, на выходе 45 которого сформирована величинаРежиме измер сигналу Ч 21 к исследуемых ратор 13, па е 14 накаплив нных значен торе 14 форм 5По чений в кв мат 40 мгновесумма нальнь цио В режимс тройство армонического анализ ботает сеследуюшим о 1 й остии ом 5 8345 реходе у через нулевое значение блок 38 управления открывает ключ 3, при этом выходные импульсы с формирователя 1 и умножителя 2 поступают в блок 38 управления, который вырабатывает последовательность управляющих сигналов.По одному из сигналов цифровые коды с выхода преобразователя 4 через блок 28 переноса поступают на сумматор 9, где и суммируются без учета знака, Одновре О менно мгновенные значения 0 с выхода преобразователя 4 через блок 29 поступают на квадратор 13, а затем - на вход сумматора 14, где накапливается сумма квадратов мгновенных значений. Таким образом, по окончанию первого периода входного сигнала на сумматоре 9 накапливается код, пропорциональный среднему по модулю входного сигнала. Ср20 К этому времени в сумматоре 3.4 фиксируется код, пропорциональный квадрату действующего значения исследуемого сигнала. По окончанию периода блок 38 управления вырабатывает сигнал, по которо 25 му содержимое сумматора 14 поступает на блок 19 извлечения корня (через блок 34), Далее осуществляется установка исходного состояния в сумматорах 14 и 15 т в хоторые через блоки 26 и 32 за ф носятся коды с выхода сумматора 9 и блока 19, передающиеся через.блоки 16 и 17 на входы делителя 18. На выходе делителя 18 формируется код, пропорциональный величине формы, т.е,. 3чГ - , ЕО,Ф О 1 71 6фициента фурье соответствующей гармоники ди Ь . По окончанию периодаблок 38 управления посредством сигналовчерез блохи 11 и 12 переноса осуществляют поочередно пересылку кодовс и Ьу,в квадратор 13. Квадраты указанныхкодов по сигналам Ч 44 и Чсб поступают насумматор 14, где производится суммирование величин с 1 и Ь к . Таким образом,.-Ок+ бк. После этого блок 38 упЛ 2.равления сиги лом Ч 47 осуществляет передачу кода в блок 19, где формируетсяаееячяяа АдЕ+Ьк 1 которая оо оягяалу У 48 передается через блок 33 и блок20 на выход устройства.В режиме измерения действующегозначения устройство работает следующимобразом,Исходное состояние и начальный этапработы аналогичен предыдущим. По сигналу Ч 1 коды мгновенных значений свыхода преобразователя 4 поступают вквадратор 13, а оттуда через блок 30по сигналу У - в сумматор 14, гденакапливается велиична 0 . По окончанию первого периода входного сигналаблок управления по сигналу Чз передаетполученный код в блок 19, где формируется ения мощности.оды мгновенных энасигналов поступаюпо сигналу М в сум ается сумма квадратов ий, За один период в ируется код, пропор игналаИсходное состояние и начальный этап работы аналогичны рассмотренным выше. По сигналу Ч 4.,на вторые входы умножителей 7 и 8 через блоки 24 и 22 поступают коды мгновенных значений Ух с выхода преобразователя 4. На первые входы умножителей 7 и 8 поступают коды мгновенных значений ортогональных функций, ПО сигналу У 4 2 результаты перемно жений указанных величин поступают через блоки 25 и 23 соответственно на первый и второй сумматоры 9 и 10, где суммируются с учетом знаков. За период исследуемого сигнала в сумматорах 9 и 10 фиксируются коды, пропорциональные действительной и мнимой составляющим коэф,которыйблок 35В режим0 дулю.По счений вхопоступаюруются беэ5 код велич подается по с и блок 20 на е измерен игналу Уко диого сигнал т на суммато гналу Ч через выход устройст среднего по мо мгновенных зн через блок 28 9, где и суммиМногофункциональный цифровой аналиг 5 затор, содержащий последовательно соединенные формирователь, умножитель частоты, ключ и аналого-цифровой преобразователь, управляющим входом соединенный со входом формирователя, выход которого подключен ко входу блока управлезо ния, связанного с выходом умножителя частоты и управляющим входом ключа, выход которого подключен ко входам двух задатчиков ортогональных функций соединенных со входами двух умножите лей, первый и второй сумматоры, выходы которых через первый и второй блоки йереноса соединены со входами квадрачерез блок 27 и блок 20 подается на выход,устройства.В режиме измерения среднего значения.Этот режИМ аналогичен измерению среднего по модулю, однако по сигналам Чр и ЧО формируется сумма мгновенных значений с учетом знака= - ЕО1 О1=1В режиме измерения мгновенных зна. чений.Исходное состояние и начальный этап работы аналогичен предыдущему. Однако устройство управления"вырабатывает сиг нал Ч, по которому коды мгновенных значений исследуемого сигнала с выхода преобразователя 4 через блок 21 и блок 20 поступают на выход устройства.го формула изобретения 571 8тора, третий и четвертый сумматоры, соединенные через третий и четвертый блоки переноса со входами делителя, иблок извлечения корня квадратного,о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения диапазона контроля, в негодополнительно введены блок элементовИЛИ и семнадцать блоков переноса, включенных соответственно между выходоманалого-цифрового преобразователя ивторыми входами обоих умножителей, выходами обоих умножителей и входамипервого и второго сумматоров, выходоманалогово-цифрового преобразователя итретьим входом квадратора, выходоманалого-цифрового преобразователя ивторым входом первого сумматора, выходом квадратора и входами третьего ичетвертого сумматоров, выходом делителя и входом блока извлечения корняквадратного , выходом первого сумматора и вторым входом третьего сумматора,выходом блока извлечения корня квадратного и вторым входом четвертого сумматора, выходом третьего сумматора ивторым входом блока извления корняквадратного, при этом входы блока элементов ИЛИ через введенные блоки переноса подключены также к выходу аналого-цифрового преобразователя, к выходублока извлечения корня квадратного, квыходу делителя, к выходу первого сумматора и к выходу третьего сумматора,а блок управления связан с управляющими входами всех блоков переноса.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМу 51.6969, кл,6 01 23/20, 1978,83457 1 Редакто 096/69 Тираж 732 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4