Анализатор спектра

(21) (22) (46) лизатора спектра, Анали входной усилитель 1, гр 2 и индикатор 3Введен ные запоминающее устрой роаналоговый преобразов чик б адреса, элементы дения и генератор 9 имп ствляют преобразование 398553 02.12.15. 1 О. Ленинг нститу держиталов уппу ка ные пос ян иф сч Бюл, У 38 дский элект им. В.И. Ул ство 4,атель 57 и 10ульсов отехничесянова (Леовпа суще П Г. Х.Так Попко 621.317льщик акоплен 57 (088.8) И., Колеси змерения в троение, 1 раторе напряжения и могутединены в один блок - функщ преобразователь. Каждыйов 2 содержит полосовой фиков А,Е.судострое 82, с. 101 люкин чески СуР СПЕКТРАие служитьных возмо ИАЛИЗАТ зобрете нкциона ля расширеностей анаОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ кии инина)(57)ния на интег быть объ циональнь из канал льтр, кв напряжен тель, эл 4 ил., 1 ратор, ключи, интеграто компаратор, переключа ент совпадения и счетчи абл.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использован при построении анализаторов ввиброметрии, акустике, гицроакустике,.)при анализе различных ударных процессов,Целью изобретения является расширение функциональных возможностейанализатора спектра. 10На фиг, 1 приведена структурнаясхема анализатора спектра; на фиг,2:структурная схема одного из каналованализатора; на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы, поясняющие принцип 15работы.Анализатор спектра содержит входной усилитель 1, группу каналов 2,индикатор 3, постоянное запоминающееустройство (ПЗУ) 4, .цифро-аналоговыйпреобразователь (ЦАП) 5, счетчик 6адреса, элемент 7 совпадений, дешифратор 8, генератор 9 импульсов, элемент 10 совпадений, одновибраторы 11и 12, полосовой фильтр 3, квадратор 2614, ключи 15, 16 и 17, резистор 18,интегратор 19, компаратор 20, пере. ключатель 21, элемент 22 совпацений,счетчик 23. Элементы 4, 5, 6, 7, 9и 10 осуществляют преобразование накопленного на интеграторе 19 напряжения и могут быть объединены в одинблок - функционный преобразователь.Вход усилителя 1 является сигнальным входом 24 всего анализатора,35Вход одновибратора 11 является запускающим входом 25 анализатораВыход одновибратора 11 подключен к входу одновибратора 12 и к первому входу дешифратора 8, третий и четвертыйвходы которого являются режимнымивходами 26 и 27 анализатора спектра,Входы 28 канйла 2 объединены иподключены к выходу усилителя 1, дополнительный выход которого подключен к дополнительному входу индикатора 3. Входы 29-35 каналов 2, имеющиеодинаковые номера, объединены междусобой и подключены соответственно квыходу ЦАН 5, к третьему, четвертомуи пятому выходам дешпфратора 8, ковходу одновибратора 11 к шестому выходу дешифратора 8 и к выходу элемента 0 совпадений. Выходы 36 каналов2 подключены к группе входов индикатора 3. Первый выход дешифратора 8подключен к одному из входов элемента 7 совпадений, выход которого под -ключен к входу счетчика 6 адреса. Выход счетчика. 6 адреса подключен к входу ПЗУ 4, выход которого подключен ко входу ЦАП 5. Второй выход дешифратора 8 подключен к установочному входу счетчика 6. Вход элемента совпадений 7 подключен к установочному входу счетчика 6. Вход элемента 7 совпадений подключен к выходу генератора 9 и к первому входу элемента 10 совпадений, второй вход которого подключен к выходу одновибратора 12 и ко второму зходу дешифратора 8.Каждый канал содержит следующие соединения.Выход фильтра 13 подключен ко входу квадратора 14, входу ключа 15 и входу переключателя 21. Выход квадратора 14 подключен ко входу ключа 16, выход которого подключен к первому выводу резистора 18 и к выходу ключа 17. Второй вывод резистора 18 подключен к выходу ключа 15 и к входу интегратора 19, выход которого подключен к первому входу компаратора 20. Второй вход компаратора 20 подключен к выходу переключателя 21, второй вход которого подключен к шине с нулевым потенциалом. Выход компаратора 20 подключен к первому управляющему вхоцу ключа 15 и к первому входу элемента 22 совпадений, выход которого подключен ко входу счетчика 23, Вход фильтра является входом 28 канала 2, входом 29 которого является вход ключа 17. Второй управляющий вход ключа 15 является входом 30 канала 2, входом 31 которого является управляющий вход ключа 16. Управляющий вход ключа 17 является входом 32 канала 2. Входы сброса интегратора 19 и счетчика 23 объединены и являются входом 32 канала 2, входом 34 которого является управляющий вход переключателя 21. Второй вход элемента 2 совпадений является входом 35 канала 2, выходом 36 которого является выход счетчика 23. Анализатор работает следующим образом,Анализируемый сигнал поступает на вход 24 (фиг, 1) входного усилителя 1 с автоматическим выбором коэффициента усиления. Нормированный сигнал с выхода усилителя 1 поступает на входы 28 каналов 2. Значение коэффициента усиления усилителя 1 гоступает в двоичном коде на индикатор 3.Анализатор работает в одном из четырех режимов.1. Анализ среднеквадратичных значений отдельных составляющих с выво 5 дом результата в линейном масштабе.2, То же, что в и. 1, но с выводом результата в логарифмическом масштабе.3. Анализ пиковых значений отдель ных частотных составляющих с выводом результата в линейном масштабе.4, То же, что в и. 3, но с выводом результата в логарифмическом масштабе. 15Первый режим работы.Режим работы задается подачей кодовой комбинации 00 на входы 26 и 27 дешифратора Й. С приходом пускового импульса на вход 25 по его переднему 20 фронту сбрасываются в исходное состояние канальные счетчики 23 и интеграторы 19, По заданному фронту пускового импульса запускается одновибратор 11. На выходе одновибратора 11 форми руется импульс, длительность которого определяет время анализа входного сигнала. Сигнал с одновибратора 11 поступает на первый вход дешифратора 8. Дешифратор 8 функционирует в 30 соответствии с таблицей, в которой задан алгоритм работы дешифратора, На его выходе появляется высокий потенциал, который поступает на вход 31 канала 2 и замыкает ключи 16 (фиг.2).Зб Выход фильтра 13 подсоединяется ко входу интегратора 19 через квадратор 14 и резистор 18, Интегратор 19 имеет малую постоянную времени. Для увеличения постоянной времени интеграто ра 19 служит резистор 18, подключаемый на его вход. Выходной сигнал полосового фильтра 13 возводится вквадрат и интегрируется. По окончании времени анализа напряжение на вы б ходе каждого интегратора пропорционально квадрату амплитуды соответствующей гармонической составляющей входного сигнала.Задним фронтом импульса с выхода б 0 одновибратора 11 запускается одно- вибратор 12. Одновибратор 12 служит для генерации импульса, длительность которого равна максимальному времени разряда интегратора 19, С появлением высокого потенциала на выходе одновибратора 12 начинается разряд интегратора 19. Дешифратор 8 вырабатывает высокий потенциал на входе 32 каналов 2, который замыкает ключи 17 и подсоединяет напряжение отрицательной полярности с выхода ЦАП 5. Разряд интегратора 19 происходит нелинейно в отличие от интегрирующих (АЦП) аналого-цифровых преобразователей. В первом режиме время разряда пропорционально корню квадратному от вели-ины напряжения, присутствующему на выходе интегратора после завершения времени анализа, т.е. время разряда каждого интегратора 19 пропорционально среднеквадратичному значению соответствующей гармонической составляющей.Осуществление нелинейного разряда интегратора 19.Разряд интегратора 19 происходит при высоком потенциале на выходе одновибратора 12. В этот же период времени на выходе дешифратора 8 вырабатывается высокий потенциал, поступающий на один из входов элемента 7 совпадений. Через этот элемент начинают поступать счетные импульсы с генератора 9 импульсов на счетчик 6 адреса. Первый поступивший импульс устанавливает содержимое счетчика 6 в соответствии с кодовой комбинацией, присутствующей на установочном входе, а каждый последующий импульс увеличивает содержимое счетчика 6 на единицу. На установочном входе счетчика 6 с дешифратора 7 подаются начальные адреса (А 1 + А 4) массивов числовых последовательностей. С приходом каждого импульса на выходе ПЗУ 4 появляется очередная кодовая комбинация, выводимая из следующих друг за другом ячеек ПЗУ 4. Каждая кодовая комбинация преобразуется в ЦАП 5 в отрицательное напряжение определенной величины и подается через резистор 18 на вход интегратора 19. Напряжение на выходе ПАП 5 имеет ступенчатую форму, а на выходе интегратора 19 напряжение представляет собой ломаную 1линию (фиг. 3), Точность выходного результата зависит от точности апроксимации нелинейных функций разряда интегратора. Предварительно вычисленные значения кодовых комбинаций записаны в ячейках ПЗУ 4.В различных режимах разряд интегратора осуществляется по различным зависимостям. В первом режиме время разряда пропорционально квадратному корню первоначального напряжения, воТаким образом, введение ПЗУ, счетчика адреса, ЦАП, генератора импульсов, двух элементов совпадений и двух одновибраторов, а также дополнительное введение в состав каждого канала квадратора, двух ключей, резистора, компаратора, переключателя, элемента совпадения и счетчика позволяет расвтором режиме время разряда пропорциоиально логарифму квадратного корняэтого напряжения, в третьем режимеразряд осуществляется линейно, вчетвертом - время разряда пропорционально логарифму исходного напряжения аВыходное напряжение интегратора19 подается на компаратор 20. На вто Орой вход компаратора 20 через переключатель 21 подается нулевой потенциал при низком уровне напряжения науправляющем входе переключателя 21.Напряжение на выходе компаратора 20 15имеет высокий уровень в том случае,когда выходное напряжение интегратора 19 больше нуля . На один из входовэлемента 22 совпадений тактовые импульсы с генератора 9 поступают в период разряда, определяемый выходнымнапряжением одновибратора 12, Элемент22 совпадений служит для преобразования временного интервала разряда интегратора 19 до нуля в число импульсов, поступающих на вход счетчика 23.Значение счетчика 23 после периодаразряда соответствует среднеквадратичному значению спектральной составляющей. Таким образом осуществляется ЗОпреобразование аналоговой величиныв цифровую.Как только выходное напряжение интегратора 19 сравняется с нулевымзначением, компаратор 20 срабатывает, элемент 22 совпадения прекращает пропускать импульсы на вход счетчика 23, Содержимое счетчиков 23 индуцируется индикатором 3Индикатор3 включает в себя группу линейных индикаторов. Высота каждой светящейсялинейки зависит от сОдержимого соответствующего счетчика. Через дополнительный вход индикатора 3 поступаетзначение масштабирующего коэффициента,Второй режим работы сходен с первым. Отличие состоит только в нелинейной зависимости разряда интегратора. В период разряда на установочныйвход счетчика 6 подается кодовая комбинация А 2, соответствующая начальному адресу выводимого из ПЗУ 4 массива.Третий режим работы задается кодовой комбинацией 10 на входах 26 и27. С приходом пускового импульса интеграторы 19 и счетчики 23 сбрасываются в исходное состояние и запуска-,ширить функциональные возможностианализатора спектра. Анализатор спектра, содержащий входной усилитель, вход усилителя является сигнальным входом анализатора спектра, группу каналов, каждый качал содержит полосовой фильтр, интегратор и ключ, входы группы каналов объединены между собой и подключены к выходу входного усилителя, индикатор, дополнительный вход которого подключен к дополнительному выходу входного усилителя, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены постоянное запоминающее устройство, счетчик адреса, цифро-, аналоговый преобразователь, генератор импульсов, два элемента совпадений, дешиФратор и два одновибратора, 25 причем первый выход дешифратора подключен к одному из выходов первого элемента совпадений, выход которого подключен к входу счетчика адреса, второй выход дешифратора, являющийся многопроводной шиной, подключен к установочному входу счетчика адреса, выход которого подключен к адресному входу постоянного запоминающего устройства, вторые входы группы каналов объединены между собой и подключены к выходу цифроаналогового преобразователя, вход которого подключен к выходу постоянного запоминающего устройства, третьи входы каналов объедине-. ны между собой и подключены к третьему выходу дешифратора; четвертые входы группы каналов объединены между собой и подключены к четвертору выходу дешифратора, пятые входы груп пы каналов объединены между собой и подключены к пятому выходу дешифратора, шестые выходы группы каналов объединены между собой и подключены к входу первого одновибратора, причем вход первого одновибратора является запускающим входом всего анализатора спектра, седьмые входы группы каналов объединены между собой и подключены к шестому выходу дешифратора, восьмые выходы группы каналов 7 1345132 8объединены между собой и подключенык выходу второго элемента совпадений,выходы группы каналов подкпючены кгруппе входов индикатора, выход перф о р м у л а и з о б Р е т е н и я вого одновибратора подключен к входу5второго одновибратора и к первомувходу дешифратора, второй вход которого подключен к выходу второго одновибратора и объединен с одним извходов элемента совпадений, выход генератора импульсов подключен к вторым входам первого и второго элементов совпадений, третий и четвертыйвходы-дешифратора являются управляющими входами анализатора спектра, вкаждый канал дополнительно введеныквадратор, второй и третий ключи,, резистор, компаратор, переключатель,элемент совпадений и счетчик, выходкаждого фильтра в канале подключенк входу квадратора, к входу первогоключа и к первому сигнальному входупереключателя, выход квадратора подключен к входу второго ключа, выходкоторого подключен к выходу третьегоключа и к первому выводу резистора,второй вывод резистора объединен свыходом первого ключа и подключен квходу интегратора, выход которогоподключен к первому входу компаратора, второй вход компаратора подключен к выходу переключателя, второйвход которого подключен к шине с нулевым потенциалом, выход компаратораподключен к первому управляющему входу первого ключа и к первому входуэлемента совпадений, выход элементасовпадений подключен к входу счетчика, выход которого является выходомканала, вход полосового фильтра является первым входом канала, вторымвходом которого является вход третьего ключа, третьим входом канала является второй управляющий вход перво.го ключа, управляющий вход второгоключа является четвертым входом канала, пятым входом которого являетсяуправляющий вход третьего ключа,сбрасывающие входы интегратора исчетчика объединены между собой и являются шестым входом канала, седьмымвходом которого является управляющийвход переключателя, восьмым входомканала является второй вход элементасовпадений.1345132 ие Составитель В. СмолинПовхан Техред И.Попович Корректор М.Демчи едакт Подпискомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5 491 За Тираж 730Государственногоделам изобретенийМосква, Ж, Рауш ВНИ п 35