SU982009A1 - Устройство дл определени коэффициентов Фурье - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ

ФУРЬЕ

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  определени  .амплитуд гармонических составл ющих сложных электрических колебаний.

Известно устройство дл  определени  амплитудно-фазовых характеристик , содержащее генератор функций Радемахера, блок дискретно-аналоговых генераторов, сумматоров, преобразователь напр жение - частота, задатчик интервалов интегрировани , ключ, блок выделени  знака, два блока лйгических элементов, два блока делителей частоты и два блока коррел торов , выходы которых соединены с соответствук цими входами блоков регистрирующих приборов, выход блока выделени  знака соединен с первыми входами блоков логических элементов, другие входы которых св заны с соответствуюсаими выходами генератора функций Радемахера, вход которого соединен с выходом формировател  частицы, а соответствующие выходы подключены к входам блока дискретно-аналоговых генераторов, выходы которых св заны с соответствующими входами сумматора, вход блока выделени  знака соединен с входами преобразовател  напр жение - частота, выход которого через ключ св зан со входами блоков дели- I телей частоты, выходы которых соединены с первой группой входов соот ветствующих блоков коррел торов, ко второй группе входов которых подклк чены выходы соответствующих блоков логических элементов, один из выходов генератора функций Радемахера через

10 задатчик интервала интегрировани  св зан с управл ющим входом ключа pj.

Недостатками этого устройства  вл ютс  ограниченность его функциональных возможностей и сложность.

15 Эти недостатки обусловлены тем, что устройство предназначено только дл  сн ти  амплитудно-фазовых характеристик динамических систем и поэтому выходной сигнал этой системы в об 20 зательном пор дке содержит в себе опорный , как реакцию контролируемой системы на заданный тестовый сигнал, который подают на вход контролируемой системы и который, в свою

Claims (2)

1. 25 очередь, содержит опорный сигнал в качестве составл ющей. Вторым условием , ограничивающим его функциональные возможности,  вл етс  необходимость обеспечить, чтобы анализируе30 мый сигнал не содержал нечетных гарМОНИК (кроме первой), что достигаетс формированием определенным образом входного тестового сигнала. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  коэффициента Фурье, содержащее N перемножит.елей, два блока усреднени  генератор ортогональных напр жений, 2 М блоков весовых коэффициентов и два сумматора. Выходы генератора ортогональных напр жений подключены к первым входам соответствующих пере|Множителей , вторые входы которых сое динены с источником анализируемого сигнала, выход каждого перемножител  подключен к входам двух соответствую щих блоков весовых коэффициентов, выходы которых соединены с соответствуюгцими сумматорами, подключенными к блокам усреднени  t Недостаток этого устройства - низ ка  точность измерени  коэффициентов Фурье анализируемого сигнала, что  в л етс  следствием принципа, на котором основана работа устройства. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений. Эта цель достигаетс  тем, что в устройство дл  определени  коэффициентов Фурье, содержащее первый и второй сумматоры, выходы которых по ключевы к входам соответствующих бл ков усреднени , входы каждого сумматора соединены с выходами соответствующих масштабных блоков, входы одноименных масштабных блоков объед нены и подключены к выходу соответствующего блока умножени ,введены интегратор, генератор знаковых функ ций и два дополнительных масштабных блока, выходы которых подключены к дополнительному входу соответствую щего сумматора, входы дополнительны масштабных блоков объединены с первыми входами блоков умножени  и под ключены к выходу интегратора, вход которого объединен с входом генератора знаковых функций и  вл етс  вх дом устройства, вторые входы блоков умножени  соединены с соответствующими выходами генератора знаковых функций. На фиг. 1 представлена функциональна  схема предлагаемого устройс ва,; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. Устройство содержит источник ана лизируемого сигнала 1, подсоединенный через интегратор 2 к входам бло ков умножени  3, и генератор знаков функций 4. Выход интегратора 2 и вы ходы всех блоков умножени  3 через масштабные блоки 5 и 6, соответстве но, попарно подключены к (п+1)-му входам сумматоров 7 и 8, у каждого из которых на выходе присоединены блоки усреднени  9 и 10. При измерении коэффициентов Фурье соответствующих п-ой составл ющей одновременно с началом анализируемого сигнала n(t)J S(t)dt по цепи синхронизации и запуска с выхода источника анализируемого сигнала 1 на управл ющий вход поступает сигнал, по. которому включаетс  генератор знаковых функций 4, вырабатывающий параллельно по всем своим выходам суммарный сигнсШ, реапизукадий знаковые . s.Hcc.. функции Sig-n 61И , На фиг. 2 приведен пример сигналов , вырабатываемых генератором л  случа  первых трех нечетных составл ющих п 1;з;5. S i g п sin Сумма этих сигналов ХЧ (1фиг. 2г)/ Нормируетс  по амплитуде и пол рности и поступает на распределитель,  вл ющийс  частью генератора 4 и не показанный отдельно на фиг. 1. Выходной сигнал (54) этого распределител  по тактам его переключени  показан на фиг. 2д. На каждом из тактов 1,2„.,,, N выходной импульс распределител  последовательно поступает на управл ю- щие входы блоков умножени  3, через которые текущее значение интегрированного измер емого сигнала поступает На сумматоры 7 и 8 с соответствующими весами и знаками. Дл  примера, представленного на фиг. 2,на первом импульсе 0, распределител  на вход сумматора 8 через первый блок умножени  3 поступает сигнал D(t) через масштабный блок б, который реализует дл  данного такта вес, равный сумме 1-(1/3)-(1/5)0,8488889,. а на втором такте t , t-j. 3 через второй блок умножени  3 сигнал 3(t) поступает на вход сумматора 8, но уже с весом 12(1/3 Г+(1/5 ) 0,9288889, что следует из фиг. 2г, так как дл  Ct , t первые две знаковые функции вход т в весовой коэффициент со знаками плюс, а треть  - с минусом. Аналогичным образом сумм 1руе с  сигнал 3(t ) на всех остальных тактах, в результате чего в сумматоре 8 формируетс  сумма значений сигнала О(t ) с соответствующими весами по каждому из тактов. Описанное суммирование таким же образом осуществл етс  и дл  квадратурной составл ющей п-ой гармоники . Работа повтор етс  n раз до окончани  времени анализа Т , определ емого периодом основной частоты сигнала S(t), Одновременно с этим сигнал S(t) поступает на сумматоры 7 и 8 через масштабные блоки 5. В результате всех процессов формируютс  суммы, которые с выходов сумматоров 7 и 8 поступают на блоки усреднени  9 и 10, где по окончании интервала анализа образуютс  величи амплитуд синфазной 6 и квадратурной ау составл ющих и-ой гармоник анализируемого сигнала S(t) . Положительный эффект изобретени  состоит в повышении точности определени  коэффициентов Фурье анализируемого сигнала.: Достигаемое при этом количественное снижение погрешности зависит от конкретных значений параметров устройства, например, от числа , но сам факт и существенность уменьшени  этой погрешности  вл етс  следствием исключени  необходимости вычитани  близких по значению величин, как это имеет мест в прототипе. Как видно из рассмотренного примера и математического обосновани  в предлагаемом устройстве при увеличении числа тактов каждый из весовых множителей измен етс  на относительно малую величину по с Равнению с ранее иКювшейс . Из этого следует, что при одинаковом с прототипом числе слагаемых предлагаемое устройство в 4 Я раз менее чувствительно к увеличению числа слагаемых. Кроме того, повышаетс  помехозащи щенность , как следствие интегрировани  анализируемого сигнала. Формула изобретени  Устройство дл  определени  коэффициентов Фурье, содержащее первый и второй сумматоры, выходы которых подключены к входам соответствующих блоков усреднени , входы каждого сумматора соединены с выходами соответствующих масштабных блоков, объединены и подключены к выходу соответствующего блока умножени , отличающеес  тем, что, с делью повышени  точности в устройство введены интегратор, генератор знаковых функций и два дополнительНых масштабных блока, выходы которых подключены к дополнительному входу соответствующего сумматора, входы дополнительных масштабных блоков объединены с первыми входами блоков умножени  и подключены к выходу интегратора , вход которого объединен с входом генератора знаковых функций и  вл етс  входом устройства, вторые входы блоков умножени  соединены с соответствующими выходами генератора знаковых функций. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 664157, кл. G 05 В 23/02, 1977.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 446073, кл. G 06 G 7/19, 1973 (прототип ).

   V it 2

   ыг.2

   - - -- -- , IMIITL - ---- /г tf t