Устройство для определения периода многочастотных сигналов с интергармониками, представленных цифровыми отсчетами

Полезная модель относится к области систем обработки информации и измерительной техники и может быть использовано для определения периода сложного сигнала с некратными по частоте гармониками при решении разнообразных задач передачи информации на расстояние, контроля работоспособности электротехнических и электромеханических устройств. Заявленное устройство определения периода периодических многочастотных сигналов, представленных цифровыми отсчетами, имеет существенные преимущества, так как позволяет выявлять период периодических многочастотных сигналов, при наличии в них интергармоник за счет того, что используется принцип выявления частотных составляющих. Поставленная задача решается за счет того, что устройство для определения периода многочастотных сигналов с интергармониками, представленных цифровыми отсчетами, содержит датчик анализируемого сигнала, который подключен к объекту исследования и к программатору определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике, к которому последовательно подключены первый программатор, первый датчик опорного сигнала, программатор площади вольтамперной характеристики, второй программатор, третий программатор, который связан с дисплеем или ЭВМ, при этом, первый программатор соединен с третьим программатором и с четвертым программатором, который соединен со вторым программатором, первым датчиком опорного сигнала, программатором площади вольтамперной характеристики и датчиком анализируемого сигнала, причем программатор амплитудного значения по вольтамперной характеристике соединен со вторым датчиком опорного сигнала и с пятым программатором, который соединен со вторым датчиком опорного сигнала и с первым программатором. 1 ил.

Полезная модель относится к области систем обработки информации и измерительной техники и может быть использована для определения периода сложного сигнала с некратными по частоте гармониками при решении разнообразных задач передачи информации на расстояние, контроля работоспособности электротехнических и электромеханических устройств.

Не известны устройства для определения периода многочастотных сигналов с интергармониками, представленных цифровыми отсчетами.

Задачей полезной модели является определение периода сложных многочастотных сигналов, содержащих интергармоники и гармоники кратных частот.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для определения периода многочастотных сигналов с интергармониками, представленных цифровыми отсчетами, содержит датчик анализируемого сигнала, который подключен к объекту исследования и к программатору определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике, к которому последовательно подключены первый программатор, первый датчик опорного сигнала, программатор площади вольтамперной характеристики, второй программатор, третий программатор, который связан с дисплеем или ЭВМ, при этом, первый программатор соединен с третьим программатором и с четвертьм программатором, который соединен со вторым программатором, первым датчиком опорного сигнала, программатором площади вольтамперной характеристики и датчиком анализируемого сигнала, причем программатор амплитудного значения по вольтамперной характеристике соединен со вторым датчиком опорного сигнала и с пятьм программатором, который соединен со вторьм датчиком опорного сигнала и с первьм программатором.

Заявленное устройство для определения периода периодических многочастотных сигналов, представленных цифровыми отсчетами, позволяет определять период периодических многочастотных сигналов, при наличии в них интергармоник за счет того, что использован принцип выявления частотных составляющих.

На фиг.1 приведена аппаратная схема устройства.

Заявленное устройство может быть осуществлено с помощью схемы (фиг.1), содержащей датчик анализируемого сигнала 1 (ДАС), который подключен к объекту исследования. К датчику анализируемого сигнала 1 (ДАС) последовательно подключены программатор определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ), первый программатор 3 (П1), первый датчик опорного сигнала 4 (ДОС1), программатор площади вольтамперной характеристики 5 (ПВАХ), второй программатор 6 (П2), третий программатор 7 (П3), который связан с дисплеем или ЭВМ (не показано на фиг.1.). Первый программатор 3 (П1) соединен с третьим программатором 7 (П3) и с четвертым программатором 8 (П4), который соединен со вторым программатором 6 (П2), первым датчиком опорного сигнала 4 (ДОС1), программатором площади вольтамперной характеристики 5 (ПВАХ) и датчиком анализируемого сигнала 1 (ДАС). Программатор амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ) соединен со вторым датчиком опорного сигнала 9 (ДОС2) и с пятым программатором 10 (П5), который соединен со вторым датчиком опорного сигнала 9 (ДОС2) и с первым программатором 3 (П1).

В качестве датчика анализируемого сигнала 1 (ДАС) может быть использован датчик тока - промышленный прибор КЭИ-0,1, или датчик напряжения - трансформатор напряжения (220/5 В). Программаторы 3 (П1), 6 (П2), 7 (П3), 8 (П4) и 10 (П5), датчики опорного сигнала 4 (ДОС1) и 9 (ДОС2), программатор амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ) и программатор площади вольтамперной характеристики 5 (ПВАХ) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Для работы пользователя может быть предусмотрена кнопочная клавиатура FT008, имеющая 8 кнопок.

С выхода датчика анализируемого сигнала 1 (ДАС) исходный сигнал (t_i) заданный отсчетами мгновенных значений в моменты времени

t₁, t₂ , , t_i, , t_N;

t₂-t₁ =t₃-t₂=t_N-t_N-1==t;

где t - шаг дискретизации;

N - количество точек отсчета за время выборки сигнала t_N,

поступает на вход программатора определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ) и четвертого программатора 8 (П4). Для заданного диапазона _00kn с заданным шагом частот в пятом программаторе 10 (П5) задают частоты _0k в Рад/с, начиная с минимальной, и передают на второй датчик опорного сигнала 9 (ДОС2) и на первый программатор 3 (П1). Во втором датчике опорного сигнала 9 (ДОС2) определяют опорный сигнал b₀(t_i) для рассматриваемой частоты _0k

при этом принимают _0k=-180(_0k+₀)180, длина массива N и шаг дискретизации t принимают равными соответствующим параметрам исходного сигнала a(t_i), затем полученный опорный сигнал b ₀(t_i) подают на программатор определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ), где определяют площадь вольтамперной характеристики

определяют амплитуду

где f_k - частота в Гц.

В программаторе определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ) выявляют максимальное значение амплитуды mах[Am_k(_0k)], максимальное значение амплитуды Аm _k и соответствующее значение фазы _k=_0k передают на первый программатор 3 (П1), где их запоминают вместе со значением _k=_0k из пятого программатора 10 (П5). Сразу после этого из программатора определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ) передают сигнал на пятый программатор 10 (П5) о задании следующей частоты _0k+. Все действия для определения Аm_k и _k повторяют до достижения _0k=_n. Определяют максимальное значение амплитуды Аm_max из запомненных в первом программаторе 3 (П1) значений и передают значение Аm_max на третий программатор 7 (П3). После получения третьим программатором 7 (П3) значения Аm_max, определяют значение уставки

Am_уст=Am_max·k,

где k - коэффициент фильтрации в процентах,

значение Аm_уст передают на первый программатор 3 (П1). В первом программаторе 3 (П1) этого выбирают только те частоты _0s и фазы _0s, которые соответствуют условию Аm_k >Аm_уст, после чего передают последовательно каждую частоту _0s, начиная с минимальной, на четвертый программатор 8 (П4) и, одновременно, передают соответствующие _0s и _0s на первый датчик опорного сигнала 4 (ДОС1), начиная с минимальной частоты _0s В четвертом программаторе 8 (П4) определяют значение

по выражению

=trunc(N·f_s·t)

где

формируют последовательность =1, 2, , w_max, для каждого значения - выделяют из анализируемого сигнала a(t_i) исследуемую часть a(t_j), где ,

передают a(t_j) на программатор площади вольтамперной характеристики 5 (ПВАХ), значения и на первый датчик опорного сигнала 4 (ДОС1) и значение на второй программатор 6 (П2). При получении значений и , в первом датчике опорного сигнала 4 (ДОС) формируют опорный сигнал b₀(t_j) для полученной из первого программатора 3 (П1) частоты _0s и фазы _0s

и передают b₀(t_j) ^на программатор площади вольтамперной характеристики 5 (ПВАХ). В программаторе площади вольтамперной характеристики 5 (ПВАХ), после получения (t_j) и b₀(t_j) определяют площадь вольтамперной характеристики

и передают полученное значение Q _BAXS на второй программатор 6 (П2), где соответствующие значения и Q_BAXS запоминают, затем передают сигнал на четвертый программатор 8 (П4), после чего, увеличивают значение , все действия необходимые для определения и Q_BAXS повторяют при новом значении , до тех пор, пока . Как только выбирают значение при котором Q_BAXS(w_f)=Q_BAXS (w_f=1). Для значения w_0s определяют период

передают значения T₀ и _0s на седьмой программатор 7 (П3), где соответствующие значения , и _0s запоминают. Сразу после получения , и _0s из третьего программатора 7 (П3) передают сигнал на первый программатор 3 (П1) для задания следующей частоты _0s после чего повторяют все действия для определения , , и _0s до тех пор, пока в первом программаторе 3 (П1) не будет задана частота _0s=_n. Затем, в третьем программаторе 7 (П3) сравнивают полученные значения , при разных _0s если они одинаковы, то выводят результата на экран или компьютер, если же значения при разных _0s отличаются по значению, то повторяют все действия для определения периода , при _0s, для этого увеличивают коэффициент фильтрации k на единицу и определяют новое значение Аm_уст=Аm _max*k, которое передают на первый программатор 3 (П1). Повторяют увеличение уставки и определение периодов для найденных частот до тех пор, пока не получат одинаковые значения . О периоде исходного сигнала судят по полученному значению .

Устройство для определения периода многочастотных сигналов с интергармониками, представленных цифровыми отсчетами, отличающееся тем, что датчик анализируемого сигнала подключен к объекту исследования и к программатору определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике, к которому последовательно подключены первый программатор, первый датчик опорного сигнала, программатор площади вольтамперной характеристики, второй программатор, третий программатор, который связан с дисплеем или ЭВМ, при этом первый программатор соединен с третьим программатором и с четвертым программатором, который соединен со вторым программатором, первым датчиком опорного сигнала, программатором площади вольтамперной характеристики и датчиком анализируемого сигнала, причем программатор амплитудного значения по вольтамперной характеристике соединен со вторым датчиком опорного сигнала и с пятым программатором, который соединен со вторым датчиком опорного сигнала и с первым программатором.