Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений — SU 1396081 (original) (raw)

(56) Авторское свидетеВ 1219978, кл, С 01 К 5и 8 с скии К. Рыбин ство СССР /16, 1986 и оааий ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ К АВТОВСКОМУ СВ(54) АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЬЙ АНАЛИЗАТО ГАРМОНИК ПЕРИОДИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к облас создания анализаторов комплексного спектра периодических сигналов и м жет быть использовано при исследов нии сигналов-откликов, например, в виброметрии. Амплитудно-фазовый анализатор содержит входной блок режекторный фильтр 2, аттенюатор 3,усилитель 4, синхронные детекторыи 6, индикаторы 7 и 8, блок 9 формрования квадратурных опорных напряжений, компараторы 10 и 11 напряжений и генераторы 9 и 20 случайныхнапряжений. За счет введения двухблоков 12 функционального преобразования удается уменьшить дисперсиюгармонических компонентов прямоугольной весовой функции, которая используется в устройстве, что повышаетбыстродействие измерения. Снижениепогрешности измерений позволяет снизить интервал времени измерений илиповысить быстродействие устройства.В описании приведен пример реализации блока 12 функционального преобразования. 1 з.п. лы, 2 ил.Изобретение относится к измеригельной технике, а именно к областисоздания анализаторов комплексногоспектра периодических сигналов, селективных микровольтме ров и измерителей нелинейных искажений,и может бытьиспользовано при исследовании сигналов-откликов в виброметрии, акустике,геологоразведке полезных ископаемых, 10физике твердого тела. биологии и тд,Цель изобретения " повышение быстродействия измерений путем введения ванализатор двух блоков Функционального преобразования при помощи которых 15удается уменьшить дисперсию гармонических компонентов п ямоугольной весовой Функции, которая используется вустройстве. Снижение погрешности: изме.рений позволяет снизить интервал времени измерений или повысить быстродействие устройства при одинаковых с прототипом погрешностях измерений,На фиг, 1 представлена структурнаясхема анализатора; на фиг. 2 - схема 25его блока функционального преобразования.Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений с,одержит последовательно соединенные вход ной блок 1, режекторный фильтр 2, аттенюатор 3, усилитель 4 первый 5 и второй 6 синхронные детекторы, выходы которых соединены соответственно с входами первого 7 и второго 8 индикаторов, блок 9 Формирования квадратурных опорных напряжений, квадратурные выходы которого через первый 10 и второй 11 компараторы напряжений подключены к опорным входам первого 5 40 и второго 6 синхронных детекторов соответственно, а также два блока 12 функционального преобразования (фиг. 2), каждый из которых содержит ш модуляторов 13, ш компараторов 14 напряжений, ш суммирующих усилителей 15, а также го одному сумматору 16, формирователю 17 модуля и источнику 18 опорного напряжения, причем первые входы ш компараторов 14 объединены и через формирователи 17 модуля подключены к соответствующим выходам блока 9 формирования квадратурных опорных напряжений, первые входы т суммирующих усилителей 15 объединены и подключены к выходам соответствующих источников 18 опорного напряжения, выходы первого 19 и второго 20 генераторов случайнь:х напряжений подключены к вторым входам суммирующихусилителей 15 блоков 12 соответственно выходы которых подключены к соответствующим вторым входам ш компараторов 14, выходы последних соединены суправляемыми входами соответствующихмодуляторов 13, сигнальные входы которых объединены и подключены к выходу усилителя 4, а выходы - через сумматоры 16 - к сигнальным входам соответственно первого 5 и второго 6 синхронных детекторов.Модуляторы могут быть выполненына аналогичных ключах, а формирователь модуля - на двух операционныхусилителях и четырех диодах.Анализатор работает следующим образом,Исследуемое входное переменноенапряжение через входной блок 1,режекторный фильтр 2, аттенюатор3 и усилитель 4 поступает на входымодуляторов 13 двух блоков 12. Дляупрощения изложения работу анализатора в дальнейшем будем рассматриватьотносительно измерения только однойквадратурной составляющей исследуемойгармоники, например по каналу блоков12, 5 и 7, так как работа устройствапри измерении второй квадратурнойсоставляющей (по каналу блоков 12, 6и 8) аналогична. После модуляции вблоках 13 и суммирования с определенными весами в сумматоре 16 входнойсигнал поступает на вход синхронногодетектора 5. Входное опорное напряжение с частотой первой гармоники входного исследуемого сигнала поступаетна вход блока 9 формирования квадратурных опорных напряжений, представляющего собой умножитепь частоты, который Формирует два квадратурных переменных опорных напряжения с умноженной точно в п раз частотой входногоопорного сигнала, синхронизированныхс последним, В частном и наиболее важном для практики случае, когда требуется получить гармонические ортогональные весовые Функции, выходные напряжения Формирователя 9 должны бытьсинусоидальной Форж. Генератор 19(20) случайного напряжения Формируетслучайное напряжение с равномернымзаконом распределения, Тогда при задании определенных коэФфициентов суммирования и усиления суммирующих усилителей 15 и сумматора 16 будет получена усредненная весовая Функция81 з 13960 преобразования синусоидальной формы, дисперсия гармонических коэффициентов которой существенно уменьшена по сравнению с весовой функцией анализатора-прототипа.Известным является факт, что чем больше время измерения, тем меньше погрешность измерения, и наоборот,Получить допустимое значение погрешности можно по-разному. В анализаторе-прототипе, например, для получения погрешности +Знеобходим интервал времени измерения длительностью не менее 100 Т, где Т - пе риод измеряемой гармоники, а в предлагаемом анализаторе уже при ш = 2 данная погрешность достигается за интервал времени длительностью30 Т, так как благодаря введению дополни-. тельных блоков в предлагаемом устройстве удается сократить время измерения. формула изобретения,25 1. Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений, содержащий последовательно соединен" ные входной блок, режекторный фильтр, З 0 аттенюатор, усилитель, а также первый и второй синхронные детекторы, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго индикаторов, блок формирования квадратурных опорных напряжений, квадратурные выходы которого через первый и второй компараторы напряжений подключены к опорным входам первого и второго синхронных детекторов соответственно, и два гене 40 ратора случайных напряжений, о т. - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два блока функционального преоб раз ов анин, входы которых объединены и подключены к выходу усилителя,а выходы подключены соответственно ксигнальным входам первого и второгосинхронных детекторов, при этом второй и третий входы первого блока функционального преобразования подключе"ны соответственно к выходу первогогенератора случайных напряжений ипервому выходу формирователя квадратурных опорных напряжений, а второйи третий входы второго блока функционального преобразования соединены соответственно с выходом второго генератора случайных напряжений и вторымвыходом формирователя квадратурныхопорных напряжений 2, Анализатор по и. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что блок функционального преобразования содержит формирователь модуля, вход которого является третьим входом блока, источник опорного напряжения, сумматор, ш модуляторов, ш компараторов и ш суммирующих усилителей; первые входы которых объединены и подключены к выходу источника опорного напряжения, а объединенные вторые входы соединены с вторым входом блока функционалького преобразования, при этом первые входы модуляторов объединены и соединены с первым входом блока функционального преобразования, их вторые входы подключены к выходам соответствующих компараторов, а выходы - к входам сумматора, выход которого является выходом блока функционального преобразования, первые входы компараторов объединены и соединены с выходом формирователя модуля, а их вторые входы подключены к выходам соответствующих усилителей.1396081 ставитель Каминский Г 1 аксцмишине Редактор Л, Маковская ехред М.Хода Коррек Тираж 712 Под ВПИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская наб., Заказ 2492 4 д. 4/5 Производственно-полиграФическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Смотреть

Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений