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 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.
i
С выхода датчика анализируемого сигнала 1 (ДАС) исходный сигнал α(t) заданный отсчетами мгновенных значений в моменты времени
1
2
i
N
t, t, …, t, …, t;
2
1
3
2
N
N-1
t-t=t-t=t-t=…=Δt;
где Δt - шаг дискретизации;
N
N - количество точек отсчета за время выборки сигнала t,
0
0k
n
0k
0
i
0k
поступает на вход программатора определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ) и четвертого программатора 8 (П4). Для заданного диапазона ω…ω…ω с заданным шагом Δω частот в пятом программаторе 10 (П5) задают частоты ω 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 b(t) для рассматриваемой частоты ω
0k
0k
0
i
0
i
при этом принимают ω=-180…(φ+Δφ)…180, длина массива N и шаг дискретизации Δt принимают равными соответствующим параметрам исходного сигнала a(t), затем полученный опорный сигнал b(t) подают на программатор определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ), где определяют площадь вольтамперной характеристики
определяют амплитуду
k
где f - частота в Гц.
k
0k
k
k
0k
k
0k
0k
k
k
0k
n
max
max
max
В программаторе определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ) выявляют максимальное значение амплитуды mах[Am(φ)], максимальное значение амплитуды Аm и соответствующее значение фазы φ=φ передают на первый программатор 3 (П1), где их запоминают вместе со значением ω=ω 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 ω+Δω. Все действия для определения Аm и φ повторяют до достижения ω=ω. Определяют максимальное значение амплитуды Аm из запомненных в первом программаторе 3 (П1) значений и передают значение Аm на третий программатор 7 (П3). После получения третьим программатором 7 (П3) значения Аm, определяют значение уставки
уст
max
Am=Am·k,
где k - коэффициент фильтрации в процентах,
уст
0s
0s
k
уст
0s
0s
0s
0s
значение Аm передают на первый программатор 3 (П1). В первом программаторе 3 (П1) этого выбирают только те частоты ω и фазы φ, которые соответствуют условию Аm>Аm, после чего передают последовательно каждую частоту ω, начиная с минимальной, на четвертый программатор 8 (П4) и, одновременно, передают соответствующие ω и φ на первый датчик опорного сигнала 4 (ДОС1), начиная с минимальной частоты ω В четвертом программаторе 8 (П4) определяют значение
по выражению
s
=trunc(N·f·Δt)
где
max
i
j
формируют последовательность =1, 2, …, w, для каждого значения -  выделяют из анализируемого сигнала a(t) исследуемую часть a(t), где ,
j
0
j
0s
0s
передают a(t) 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 b(t) для полученной из первого программатора 3 (П1) частоты ω и фазы φ
0
j
j
0
j
на
и передают b(t)  программатор площади вольтамперной характеристики 5 (ПВАХ). В программаторе площади вольтамперной характеристики 5 (ПВАХ), после получения α(t) и b(t) определяют площадь вольтамперной характеристики
BAXS
BAXS
BAXS
BAXS
f
BAXS
f
ω0s
и передают полученное значение Q на второй программатор 6 (П2), где соответствующие значения  и Q запоминают, затем передают сигнал на четвертый программатор 8 (П4), после чего, увеличивают значение , все действия необходимые для определения  и Q повторяют при новом значении , до тех пор, пока . Как только  выбирают значение  при котором Q(w)=Q(w=1). Для значения w определяют период
ω0
0s
0s
0s
0s
0s
0s
n
0s
0s
0s
уст
max
передают значения T и ω на седьмой программатор 7 (П3), где соответствующие значения , и ω запоминают. Сразу после получения , и ω из третьего программатора 7 (П3) передают сигнал на первый программатор 3 (П1) для задания следующей частоты ω после чего повторяют все действия для определения , , и ω до тех пор, пока в первом программаторе 3 (П1) не будет задана частота ω=ω. Затем, в третьем программаторе 7 (П3) сравнивают полученные значения , при разных ω если они одинаковы, то выводят результата на экран или компьютер, если же значения  при разных ω отличаются по значению, то повторяют все действия для определения периода , при ω, для этого увеличивают коэффициент фильтрации k на единицу и определяют новое значение Аm=Аm*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 .