Анализатор спектра стационарных и квазистанционных полигармонических колебаний

Анализатор спектра стационарных и квазистанционных полигармонических колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

с . ": 1

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 48О994

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.01.74 (21) 1988132/18-10 с присоединением заявки № (51) М. Кл. G Olr 23/16

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.08.75. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 04.12.75 (53) УДК 621.317.757 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Г. В. Грязев, В. Я. Красюк, 1О. С. Иванов и B. И. Цыбулько

Виброакустическая научно-исследовательская лаборатория

Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени теплотехнического института им. Ф. 3. Дзержинского (54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА СТАЦИОНАРНЫХ

И КВАЗИСТАЦИОНАРНЫХ ПОЛИГАРМОНИЧЕСКИХ

КОЛЕБАНИЙ

Государственный комитет

Приоритет

Известные а нализаторы спектра стационарных и квазистационарных полигармоничес ких колебаний, содержащие избирательный элемент, элемент съема сигнала, перестраиваемые,по частоте опорные генераторы квадратурно го напряжения и тока с цифровым отсчетом, схему синхронизации и синфазирования, обладают ограниченным диапазоном измерений и не обеспечивают возможности рсгистрации результатов измерений в цифровой фо,р ме.

Для расширения рабочего диапазона частот и обеспечения возможности представления результатов измерения в цифровой форме предлагаемое устройст|во снабжено схемой формирования непрерывного сигнала, аналого-цифровым преобразователем, цифровым индикатором, переключателем, при этом избирателыный элемент выполнен в виде двух одностепенных электростатических механизмов, неподвижные (подвижные) части;которьгх за питаны квадратурными напряжениями от перестраи ваемого по частоте опорного ге. нератора с цифровым отсчетом, подвижные (неподвижные) части включены на измеряемый си гнал, элемент съема выполнен в виде двух одностепенных электродинамических механизмов, неподвижные катушки которых запитаны квадратурными токами от генератора, а подвижные катушки, механически жестко связанные с соответствующими подвижными частями электростатических механизмов, соединены последовательно и через аналогоцифровой преобразователь подключены к ци5 фровому индикатору, один из входов схемы формирования непрерывного сигнала через переключатель соединен с выходом источника входного сигнала, его другой вход подключен к одному из:выходов опорного генератора

l0 квадратурных напряжений, а выход через упомянутый, переключатель связан с подвижными частями (пластинами) электростатических механизмов.

На чертеже показана блок-схема описыва15 емого устройства.

На подвижные части пластины 1 и 2 д|вух одностепенных электростатических механизмов 3 и 4 через переключатель 5 подается исследуемый сигнал 6 сложной формы, а не20 подвижные части (пластины) 7 и 8 подключены к выходам перестраиваемого по частоте опорного генератора 9 квадратурных напряжений с цифровым отсчетом.

Для упрощения съема и преобразования

25 аналогового сигнала в цифровую форму подвижные пластины 1 и 2 механически жестко связаны осями 10 с соответствующими подвижными частями (катушками) 11 и 12 двух электродинамических механизмов 13 и 14 с

З0 одной степенью свободы. При этом подви?кные катушки 11 и 12 расположены в электромагнитных полях, создаваемых квадратурными токами генератора 15 съема в неподвижных частях (катушках) 16 и 17 указанных электродинамических меха 11измов 13 и 14.

Лналоговый сигнал определяемой cocTBBëÿþщей сложного сигнала снимается с последовательно соединенных подвижных катушек 11 и 1 2 и через аналогово-цифровой преобразователь 18 подается на цифровой индикатор ! 9. Схема 20, формирующая непрерывный сигнал, эквивалентный периодически повторяющимся ударным колебаниям, состоит из пикового детсктора 21, служащего для фиксирования максимального значения ударных колебаний, схемы сравнения 22, регулирующего элемcHTà 23, служащего для регулирования напряжения опорного генератора 9, поступающего через пиковый детектор 24 на упомянутую схему. сравнения 22.

Формируемый схемой 20 непрерывный сигнал через переключатель 5 поступает на пластины 1 и 2 электростатических механизмов.

Для синхронизации и синфазирования анализируемых составляющих сложного сигнала

6 с напряжением опорного генератора 9 имеется схема 25 автоматической подстройки частоты и фазы.

Измерительные механизмы 26 и 27 подвешены на растяжках 28.

Устройство ра ботает следующим образом.

На подвижные пластины 1 и 2 двух одностепенных электростатических механизмов 3 и 4 через переключатель 5 подается исследуемый сигнал сложной формы 6, а неподвижные пластины 7 и 8 подключены к выходам перестраиваемого по частоте опорного генератора 9.

В силу избирательных свойств электростатических механизмов углы отклонения подвижных частей электростатических механизмов 3 и 4 будут пропорциональны составляющих вектора соответствующей гармоники.

Этот угол для первого электростатического механизма будет: а: — 7,У У cos э,, (1) где U, — дей ст вующее значение опорного напряжения, подаваемого на неподвижную часть 7 первого электростатического механизма 3;

U — действующее значение напряжения основной гармоники сложного сигнала;

cc, — угол отклонения подви>кной части; ср — угол сдвига фаз между У„и U.

Для второго электростатического механизма:

2У вЂ” К,Е/ и $1п (F 2, (2) где U, действующее значение опорного напряжения, подаваемого на неподви>кную часть 8 второго электростатического механизма 4; а — угол отклонения подви>кной части;

l5

Зо

65 р — угол сдвига фаз между U è U;

Fir и К вЂ” постоянные коэффициенты, зависящие от параметров электростатических механизмов.

При этом подвижные катушки 11 и 12 обоих электродинамических механизмов по верпутся соответственно на углы а„ и а„, пропорциональные ортогональным составляющим измеряемого вектора напряжения, частота которого определяется опорным генератором.

Поскольку подвижные катушки 11 и 12 располо>кены в магнитных полях, создаваемых квадратурными токами генератора 15 B неподвижных катушках 16 и 17 электроди амических механизмов 13 и 14, то в них наводятся соответственно э. д. с.: е, и е„.

Лмплитуда и фаза э. д. с., наведенной в рамках подвижных катушек электродинамических механизмов, является мерой величины и направления отклонения подви>кных частей электростатических механизмов от исходного поло>кения.

Лпалоговый сигнал с подвижных катушек поступает через аналого-цифровой преобразователь 18 на цифровой индикатор 19 величиные составляющей сложного сигнала. Отсчет частоты определяемой составляющей сложного сигнала производится по цифровому индикатору перестраиваемого генератора 9, а отсчет величины амплитуды — по цифровому индикатору 19.

Для определения частоты заполнения и ма ксимальной амплитуды периодически повторяющихся затухающих ударных колебаний («звона») последние через переключатель 5 и пиковый детектор 21, «запоминающий» максимальное значение «звона», поступают на один из входов схемы сравнения 22. На другой ее вход через регулирующий 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 пикового детектора 24 сигнал будет увеличиваться до тех пор, пока схема сравнения 22 не зафиксирует равенство поступающих напряжений с детекторов 21 и 24. Поскольку выход регулирующего элемента 23 при этом через переключатель 5 включен на подви>кные пластины 1 и 2 двух электростатических механизмов 3 и 4, то показания цифрового индикатора 19 после окончательной отработки необходимого напря>кения регулирующим элементом будут устойчивыми и стабильными во времени и пропорциональны максимальному значению «звона», т. е. максимальной амплитуде периодически повторяющегося затухающего ударного колебания.

Таким образом, периодически повторяющийся ударный сигнал («звон») с определенной частотой заполнения для возмо>кности его анализа и измерения заменяется эквива,чентным стабильным во времени напряжением опорного генератора 9, частота которого

480994 синхронизируется и синфазируется с частотой, заполнения периодически появляющегося

«звона» и равна ей, а величина измеряемого эквивалентного напряжения опорного генератора процорциональна величине максималь- 5 ного. значения «,з;вона».

При этом показания цифрового индикатора

19 устойчивы во времени, а частота заполнения определяется по цифровому указателю опорного генератора 9. 10

Предмет изобретения

Анализатор спектра стационарных и квазистационарных полигармонических колебаний, содержащий избирательный элемент, элемент 15 съема, перестраиваемые по частоте опорные генераторы .квадратурного напряжения и тока с цифровым отсчетом, схему синхронизации и синфазирования, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона 20 частот и обеспечения возможности представления результатов измерения в цифровой форме, он снабжен схемой формирования непреры вного сигнала, аналого-цифровым преобразователем, цифровым индикатором и пе- 25 реключателем, при этом избирательный элемент .выполнен в виде двух одностепенных электростатических механизмов, неподвижные (подвижные) части которых запитаны квадратурными напряжениями от перестраиваемого по частоте опорного генератора с цифровым отсчетом, подвижные (нвподвижные) части включены на измеряемый сигнал, элемент съема выполнен в виде двух одностепенных электродинамических механизмов, неподвижные катушки которых запитаны к вадратурными токами от генератора, а подвижные катушки, механически жестко связанные соответствующими подвижными частями электростатических механизмов, соединены последовательно и через аналого-,цифровой преобразователь подключены к цифровому индикатору, один из входов схемы непрерывного сигнала через переключатель соединен с выходом источника входного сигнала, его другой вход подключен к одному из выходов опорного генератора квадратурных напряжений, а выход через упомянутый переключатель связан с подвижными частями (пластина ми) электростатических механизмов.