УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ПЕРИОДИЧЕСКИХ МНОГОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ ИНТЕРГАРМОНИКИ И ЗАДАННЫХ ЦИФРОВЫМИ ОТСЧЕТАМИ

,Полезная модель относится к области систем обработки информации и измерительной технике и может быть использована для определения спектрального состава периодического многочастотного сигнала при решении разнообразных задач передачи информации на расстоянии, контроля работоспособности электротехнических и электромеханических устройств.
7
Известно устройство для спектрального анализа многочастотных периодических сигналов, представленных цифровыми отсчетами [Патент РФ 2229140, МПК G01R 23/16, опубл. 20.05.2004], выбранное в качестве прототипа, содержащее датчик анализируемого сигнала, выход которого соединен с входом первого программатора, датчик синусоидального опорного сигнала, выход которого соединен с входом второго программатора, датчик косинусоидального опорного сигнала, выход которого соединен с входом второго программатора, выход второго программатора соединен с входом первого программатора. Выход первого программатора соединен с входом вычислителя амплитудного значения и фазового угла выявленной спектральной составляющей.
Недостатком известного устройства является то, что при наличии интергармонических в исходном сигнале фазы составляющей сигнала определяются с погрешностью.
Задачей изобретения является расширение арсенала технических средств аналогичного назначения.
Поставленная задача решена за счет того, что устройство для спектрального анализа многочастотных периодических сигналов, представленных цифровыми отсчетами так же, как в прототипе, содержит содержащее датчик анализируемого сигнала, к которому последовательно подключены программатор и вычислитель.
Согласно полезной модели, датчик анализируемого сигнала соединен с вторым программатором, первый программатор соединен с третьим программатором и датчиком опорного сигнала, который подключен ко второму программатору, который соединен с третьим программатором, который связан с ЭВМ, а вычислитель подключен к третьему программатору.
Заявленное устройство позволяет увеличить точность определения фазы сигнала и автоматизировать процесс выявления частотных составляющих с возможностью настройки его чувствительности.
На фиг.1 приведена аппаратная схема устройства, реализующего рассматриваемый способ спектрального анализа.
Заявленное устройство (фиг.1) содержит датчик анализируемого сигнала 1 (ДАС), к которому последовательно подключены первый программатор 2 (П1), вычислитель 3 (В) и третий программатор 4 (П3), связанный с дисплеем или ЭВМ (не показаны на фиг.1). Также датчик анализируемого сигнала 1 (ДАС) последовательно соединен с вторым программатором 6 (П2) и третьим программатором 4 (П3). Первый программатор 2 (П1) соединен с третьим программатором 4 (П3) и датчиком опорного сигнала 5 (ДОС), который соединен с вторым программатором 5 (П2).
В качестве датчика анализируемого сигнала 1 (ДАС) может быть использован датчик тока - промышленный прибор КЭИ-0,1, или датчик напряжения - трансформатор напряжения (220/5В). Программаторы 2 (П1), 4 (П3) и 5 (П2), вычислитель 3 (В) и датчик опорного сигнала (ДОС) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Для работы пользователя может быть предусмотрена кнопочная клавиатура FT008, имеющая 8 кнопок.
i
1
k
2
k
k
С выхода датчика анализируемого сигнала 1 (ДАС) исходный сигнал a(t) поступает на вход первого программатора 2 (П1) и второго программатора 5 (П2). В первом программаторе 2 (П1) определяют значения мгновенной спектральной плотности S(ω), S(ω) и S(ω) по формулам
;
;
,
k
1
n
k
i
с задаваемым шагом Δω и диапазоном ω,...,ω по частоте, для всех заданных частот. Затем выявляют экстремумы из условия , все амплитуды и фазы частотных составляющих, не удовлетворяющие этому условию, в дальнейших исследованиях не учитываются. Таким образом с выхода первого программатора 2 (П1) на входы третьего программатора 4 (П3) и датчика опорного сигнала 6 (ДОС) поступают последовательно значения частот ω, содержащиеся в исходном сигнале a(t), начиная с
k
0
i
k
0
k
k
k
k
минимальной. Сразу после поступления частоты составляющей сигнала ω в датчике опорного сигнала 6 (ДОС) начинают формироваться опорные сигналы b(t) с частотой ω для различных фаз опорного сигнала φ=-180°...+180°. Одновременно, с выхода первого программатора на вход вычислителя 3 (В) поступают последовательно значения мгновенной спектральной плотности S(ω) для определенных частот ω, где определяют амплитуды Am(ω) частотных составляющих ω по формуле
.
0
i
0
BAX
С датчика опорного сигнала (ДОС) сигналы b(t) поступают на вход второго программатора 5 (П2) где строят вольтамперную характеристику a(b), определяют значение ее площади F по формуле
,
BAX
0
k
0
BAX
k
k
k
k
k
полученные значения F(φ=var) запоминают, выбирают значение φ=φ при котором F≅0 и передают на третий программатор 4 (П3). С выхода вычислителя 3 (В) значение Am передается на вход третьего программатора 4 (П3), где значения амплитуды Am и фазы φ ставятся в соответствие частоте ω и запоминаются. Данную операцию повторяют для всех значений определенных в первом программаторе значений частоты ω. После окончания последней операции на выход программатора 5 (П) подают сигнал о готовности результатов спектрального анализа и либо передают на ЭВМ, либо выводят на дисплей.