УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ПЕРИОДИЧЕСКИХ МНОГОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ 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 периодических многочастотных сигналов, представленных цифровыми отсчетами [Патент РФ 2229725, МПК G01R 23/16, опубл. 12.11.2002], выбранное в качестве прототипа, содержащее датчик анализируемого сигнала, выход которого соединен с входом программатора площади вольтамперной характеристики, датчик опорного сигнала, один выход которого соединен с входом программатора площади вольтамперной характеристики, а второй - с входом блока памяти базы данных. Выход программатора площади вольтамперной характеристики и выход блока памяти базы данных соединены с входом делителя.
Недостатком устройства является то, что при наличие в сигнале интергармоник, необходимо знать значение периода исходного сигнала Т, который необходимо определять отдельной процедурой.
Задачей устройства является создание устройства для спектрального анализа периодических многочастотных сигналов, представленных цифровыми отсчетами.
Это достигается тем, что в устройстве для спектрального анализа многочастотных периодических сигналов, представленных цифровыми отсчетами, также как в прототипе, содержится датчик анализируемого сигнала.
Согласно полезной модели, датчик анализируемого сигнала подключен к объекту исследования. К датчику анализируемого сигнала последовательно подключены программатор определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике, датчик опорного сигнала, первый программатор, второй программатор, который связан с дисплеем или ЭВМ. При этом, программатор определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике соединен с первым программатором и вторым программатором.
k
k
k
Заявленное устройство для спектрального анализа периодических многочастотных сигналов, представленных цифровыми отсчетами, имеет существенные преимущества, так как позволяет определять параметры исходного сигнала f, Am, φ при любой длине массива и не требует значения периода анализируемого сигнала Т.
На фиг.1 приведена аппаратная схема устройства.
Заявленное устройство (фиг.1) содержит 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), датчик опорного сигнала 3 (ДОС), первый программатор 4 (П1), второй программатор 5 (П2), который связан с дисплеем или ЭВМ (не показано на фиг.1.). При этом, программатор определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ) соединен с первым программатором 4 (П1) и 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 (220/5 В). Программатор амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ), датчик опорного сигнала 3 (ДОС), первый и второй программаторы 4 (П1), 5 (П2) 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 а(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). Для заданного диапазона ω..ω..ω с заданным шагом Δω частот в первом программаторе 4 (П1) задают частоты ω в Рад/с, начиная с минимальной, и передают на датчик опорного сигнала 3 (ДОС) и на второй программатор 5 (П2). В датчике опорного сигнала 3 (ДОС) определяют опорный сигнал b(t) для рассматриваемой частоты ω
0k
0k
0
i
0
i
0
при этом принимают φ=-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 для точек совместного решения а(b)
определяют амплитуду
где  - частота в Гц.
k
0k
k
k
0k
k
0k
0k
k
k
0k
n
0k
n
k
k
k
В программаторе определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ) выявляют максимальное значение амплитуды max[Am(φ)], максимальное значение амплитуды Am и соответствующее значение фазы φ=φ передают на второй программатор 5 (П2), где их запоминают вместе со значением ω=φ из первого программатора 4 (П1), Сразу после этого из программатора определения амплитудного значения по вольтамперной характеристике 2 (АВАХ) передают сигнал на первый программатор 4 (П1) о задании следующей частоты ω+Δω. Все действия для определения Am и φ повторяют до достижения ω=ω. После достижения ω=ω на выход второго программатора 5 (П2) подают сигнал о готовности результатов спектрального анализа, о спектральном составе сигнала судят по значениям Am, φ, ω и их либо передают на ЭВМ, либо выводят на дисплей.