Анализатор спектра стационарных и квазистационарных полигармонических колебаний

 

АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА СТАЦИОг ПАРНЫХ И КВАЗИСТАЦИОНАРНЫХ.ПОЛИГАр ,ИОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ, ПО аВТ. Св. № 480994, от л и ч а ю щ и и с я i тем, что с целью повышения точности и быстродействия; измерения, п него .введены последовательно соединенные блок управления, генератор Линейно изменяющегося напряжения и суглматор блоки формирования корректирующих сигналов, источник калиб зованного постоянного напряжения, дополнитель ные подвижные электродинамические .катушки, электронные ключи и,два блока записи, причем второй выход управления соединен с цифровым индикатором, выход которого свя:Эан с одним из; блоков записи, дру1гой блок записи;соединен с выхо|дом опорного генератора, второй вход ;сумматора соединен с блоком автоматической подстройки частоты и фазы , а выход сумматора - с опорным генератором, третий выход блока 5Ш:равления соединен через первый и йторой электронные ключи с аналогоцифровым преобраэовател1ем, через третий и четвертьгй электронные ключи с дополнительными ПОДВИЖНЫ. катушками , четвертый выход блока упра вления через пятый и шестой ключи связан с блоками формирования корректирующих сигналов, выходы которых соединены с вторыми входами W третьего и четвертого ключей, выходы йсточяика калиброванного постояннос го напряжения соединены параллельно выходам генератора . вторые входа первого и шестого, второго и ;Пятогр ключей связаны с измерительными катушками, .входы седьмого ключа связаны с переключателем и.третьим входом блока управления, а выход со ;седьмого ключа - с подвижными пластинами двух одностепенных электро00 статических механизмов. со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.. 3(5g G 01 R 23/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

7» . у - Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВ (61) 480994 (21) 3424048/18-21 (22) 13 .04.82 (46) .07.08 83. Бюл. 9 29 (72) Г..В.Грязев, В.Л.Красюк, В.И.Цыбулько, Л.И.Ткаченко и Н.В.Матвеев (71) .Харьковский филиал Центрального конструкторского бюро Главэнер" горемонта (53} б 21.317.757. (088. 8)

- {56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 480994, кл.. G 01 и 23/16, 1974. (54}.(57) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА СТАЦИО»

НАРНЦХ И КВАЗИСТАЦИОНАРНЫХ,ПОЛИГАР, МОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИИ, по авт. Св.

9448800999944, отличающийся тем, что с целью повышения точности и быотродействия;измерения, в него введены последовательно соединенные блок управления, генератор :линейно изменяющегося напряжения и сумматор блоки формирования корректирующих сигналов, источник калиброванного постоянного напряжения, дополнитель" ные подвижные электродинамические ..катушки, электронные ключи и два блока записи, причем второй выход бл а управления соединен с цифро„„SU„„1033980 A вым индикатором, выход которого связан с одним из блоков записи, дру,гой блок записи. соединен с выхо дом опорного генератора, второй вход

:сумматора соединен с блоком автоматическбй подстройки частоты и фа- зы, а выход сумматора - с опорным генератором, третий выход блока управления соединен через первый и

:второй электронные ключи с аналого-, цифровым преобразователем, через третий и четвертый электронные ключи

:с дополнительными подвижными катушками, четвертый выход блока управ" пения через пятый и шестой ключи связан с блоками формирования корректирующих .сигналов, выходы кото-. .co.

O рых соединены с вторыми входами третьего и четвертого ключей, выходы источника калиброванного постоянного напряжения соединены параллельно С выходам генератора съема, вторые входы первого и шестого, второго и Я пятого ключей связаны с измерительными катушками, .входы седьмого ключа связаны с переключателем и.третьим входом блока управления, а выход

:седьмого ключа - с подвижными плас.тинами двух одностепенных электростатических механизмов. 1033980;

40

Изобретение относится к измерительной технике.

Но основному авт. св. Р 480994 известен анализатор спектра стационарных и квазистационарных 1голигар монических колебаний, сбдержащий схему формирования непрерывного сигнала, аналоговыи генератор съема, перестраиваемые по . частоте опор ные генераторы квадратурного напряжения и тока с цифровым отсчетом, блок автоматической подстройки частоты и фазы, формирователь непрерывного сигнала, аналого-цифровой преобразователь, цифровой индикатор, переключатель и избирательный элемент, выполненный в виде двух одностепенных электростатических механиэмов, неподвижные (подвижные,)части которых запитаны квадратурными напряжениягли от перестраиваемого по частоте опорного генератора с цифровым отсчетом, подвижные (неподвижные:)части включены на измеряемый сигнал, элемент съема выполнен в виде двух одностепенных электродинамических механизглов, неподвиж- ные катушки которых запитаны квадратурными токами от генератора съема, а подвижные катушки, механически жестко связанные соответствующими подвижными частями электростатических механизмов, соединены последовательно и через аналого-цифровой преобразователь подключены к цифровому индикатору, один иэ входов непрерывного сигнала через переключатель соединен с выходом источника входного сигнала, его другой вход подключен к одному иэ выходов онорного генератора квадратурных напряжений, а выход через упомяйутьгй переключатель связан с подвижными частями (пластннами ) электростати ческих механизмов 1).

Недостатками известного устройст - 45 ва является то, что технология применения прибора предполагает .участие оператора в процессе измерения, что ведет к снижению точности измерения и увеличение времени анализа. Кроме того, устройство требует периодического контроля и ручной коррекции нулевых положений подвижных частей измерительных глеханизмов.

Цель изобретения " повышение точЬ ности изглерения и автоматизация про цесса анализа спектра исследуемого сигнала и корректирование нулевых положений!подвижных механизмов. 60

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор съема, перестраиваемые по частоте опорные генераторы, авто матической подстройки частоты и фа зы, формирователь непрерывного сигнала, аналого-цифровой преобразователь, цифровой индикатор, .пере,ключатель и избирательный элемент, выполненный в виде двух одностепенных электростатических механизмов, . неподвижные (подвижные )части которых запитаны квадратурными напряжеыиями от опорного генератора, подвижные (неподвижные ) части включены на измеряемый сигнал, элемент съема выполнен в виде двух одно- степенных электродинамических ме ханизмов, неподвижные катушки кото-, рых запитаны квадратурными токами бт генератора съема, а подвижные катушки, механически: жестко связан-:; ные соответствующими подвижными частями электростатических механизмов .. соединены последовательно и через аналого-цифровой преобразователь подключены к цифровому индикатору, один из входов непрерывного сигнала через переключатель соединен с выходом источника исследуемого сигнала, его другой вход подключен к одному из выхрдов опорного" генератора, а вы ход через упомянутый переключатель связан с подвижными частями (пластинами) электростатических механизмов, введены последовательно соединенные блок управления, генератор линейно изменяющегося напряжения и сумматор, блоки формирования корректирующих сигналов, источник калиброванного постоянного напряжений, доПолнительные подвижные электродинамические катушки, электронные ключи и два блока записи, причем второй выход блока управления соединен с цифровым. индикатором, выход которого связан с одним из блоков записи, другой блбк записи соединен с выходом опорного генератора, втб" рой вход сумматора соединен с бло ком автоматической:.подстройки часто" ты и фазы, а выход сумматора - с опорным генератором, третий выход блока управления соединен через Jiepвый и второй электронные ключи с аналого-.цифровым преобразоваФЕлем, через третий и четвертый электронные ключи с дополнительными подвижными катушками, четвертый выход блока управления. через пятый и шестой ключи связан с блокамй формирования корректирующих сигналов, выходы которых соединены с вторыми входами третьего и четвертого ключей, выходы источника калиброванного постоянного напряжения соединены па" раллельно выходам генератора съема, вторые входы первого и шестого, второго и пятого ключей связаны с измерительными катушками, входы седьмого ключа связаны с переключателем и третьим входом блока управления, / а выход седьмого ключа - с подвиж103З980 ными пластинами двух одностепенных

-электростатических механизмов.

На чертеже представлена блок-схе-. .ма предлагаемого устройства., Анализатор спектра содержит подвижные части пластин 1 и 2.двух одностепенных электростатических механизмов 3 и:.4,-:переключатель 5, источник б исследуемого сигнала, . неподвижные части пластин 7 и 8, опорный генератор 9.

Пластины 1 и 2 механически жестко связаны осями 10 с соответствующими подвижными частями 11 и 12 катушек двух одностепенных электродинамических механизмов 13 и 14.

При этом подвижные части 11 в 12 катушек расположены .в электромаг" нитных полях, создаваемых квадратУрными токами генератора 15 съема в неподвижных частях 16 и 17 катушек указанных электродинамйческих механизмов 13 и 14.устройство содержит так" же аналого-цифровой преобразователь

18, цифровой индикатор 19. Формирователь 20 непрерывного сигнала,эквивалентный периодически повторяющимся ударным колебаниям, состоит из пикового детектора 21 элемента 22. сравнения, регулирующего элемента

23.и чикового детектора 24 ° Для синхронизации и синфазирования анали-:.

: .зируемых составляющих сложного сигвала источника б с чапряжением опорного генератора 9 имеется блок 25 автоматической подстройки частоты и фазы. . Подвижные части измерительных механизмов 26 и 27 подвешены.на .растяжках- 28.

Автоматический режим работы обеспечивается блоком 29 управления, генератором 30 линейно изменяющегося напряжения, сумматором 31, опорный генератором -9 и блоком 25 автомати-. ческой подстройки частоты и фазы.

Для периодического контроля и корректировки нулевого положения .электродинамических механизмов 13 и 14 в их подвижные части введены дополнительные катушки 32 и 33, питаемые от блоков 34 и 35 формирования корректирующих сигналов (каждый блок содержит пиковый детектор, за-! поминающее устройство и .согласующий усилитель )и источник 36 калиброванного постоянного напряжения.

Для разделения режима измерения- . и режима корректировки нулевого положения электродинамических механиз-" . мов 13 и 14 дополнительно введены электронные ключи 37у 38, 39, 40, 42, 41 и 43.

Для записи величины в чаототы составляющих предназначены блоки

44 и 45 записи.

Устройство работает следующим

;образом.

На подвижные части пластины 1 и

2 двух одностепенных электростатических механизмов 3 и 4 через пере-. ключатель 5 и ключ 41 от источника . б подается исследуемый сигнал сложной формы, а неподвижные части пластины 7 и 8 подключены к выходам . перестраиваемого по частоте опорного генератора 9, частота которого плавно меняется выходным напряжением

10 сумматора 31, на один вход которого по команде блока 29 управления поступает линейно изменяющееся напряжение от .генератора 30, а на второйнапряжение с блока 25 автоматичес.35 кой:подстройки частоты и фазы. .В силу Избирательных свойств элек" тростатических механизмов 3 и 4 углы отклонения о >, d> подвижных частей пластин 1 и 2 упомянутых механиз", 2О мов будут пропорциональны ортогональным составляющим вектора соответствующей гармоники.При этом подвижные части 11 и 12 обоих электродинамических механизмов повернутся соответственно на углы.о >,оС .

Поскольку подвижные части 11 и

12 катушек расположены в магнитных полях, создаваемых квадратурными токами генератора 15 съема в непод30. âèæHûõ частях .16 и 17 катушек 13 и

14 электродинамических механизмов,." то в поднижных частях 11 и 12 катушек наведется ЭДС пропорциональ; но углу отклонения о1> ф>соответствен35

Аналоговый сигнал с подвижных, частей 11 и 12 катушек через ключи

37 и 38 поступает в аналого-цифровой нреобразователь 18 для определения и записи величины составляющей. Отсчет и запись частоты определяемой составляющей сложного сиг нала производится по цифровому индикатору перестраиваемого опорного генератора 9, а отсчет величины - по цифровому индикатору 19.

Для определения частоты запоминания и максимальной амплитуды периодически повторяющихся затухающих ударных колебаний (звона ) последние через переключатель 5 и пиковый де- тектор 21, запоминающий максималь;,ное значение "звона", поступают на один из входов элемента 22 сравнения. На другой его вход через регули5 > рующий элемент 23 и пиковый детектор

24 подается напряжение, частота которого равна частоте заполнения "звона" от перестраиваемого опорного генератора 9. На выходе регулирующего

@ элемента. 23, а, следовательно, на выходе пиков детектора -24 сигнал будет увеличиваться до тех пор, пока элемент 22 сравнения не зафикси- рует равенство поступающих напряЯ жений с детекторов 21 и 24. Посколь1033980

ВНИИПИ Заказ 5619/49 тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. ужгород,ул.Проектная,4 ку выход регулирующего элемента 23 при этом через переключатель 5 включен на подвижные части пластин 1 и

2 двух одностепенных электростатических механизмов 3 и 4, о показания цифрового индикатора 19 после окончательной отработки необходимого напряжения регулирующим элементом буцут устойчивыми и стабильными во времени и пропорциональны максимальному значению "звона" т.е. максимальной амплитуде периодически повторяющегося затухающего ударного колебания. Запись величины и частоты составляющих осуществляется соответственно блоками 44 и 45 за-: 15 писи.

Управление работой ключей 37, 38, 40, 39 41> 42 и 43 осуществляется . блоком 29 управления.

В режиме контроля ухода нуля первым тактовым импульсом с помощью ключа 41 запрещается подача исследуемого сигнала на подвижные части плаcTHH 1 и 2 электростатических механизмов 3 и 4, а через ключи 37 и 38 подача на вход аналого-цифрово-. го преобразователя 18 выделенных ортогональных составляющих исследуемого сигнала, В то же время вторым ! тактовым импульсом разрешается прохождение ортогональных сигналов, пропорциональных уходу от нуля подвижных частей 11 и 12, катушек электродинамических механизмов 13 и 14, на блоки 34 и 35 формирования корректирующего сигнала и их запоминание, т.е. производится контроль ухода нуля.

При этом выходы блоков 34 и 35 на подвижные дополнительные катушки

32 и 33 блокируются ключами 42 и .

43 соответственно.

В режиме измерения первым тактовым импульсом разрешается прохождение сигналов через ключи 37, 38, 41, 42 и 43, а вторым тактовым импульсом блокируется прохождение сигналов через ключи 39 и 40.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет. автоматически измерять и записывать составляющие сложного сигнала, периодически контролировать и корректирова .гь уход от нулевых положений подвижных механизмов без участия оператора.