УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СТАЦИОНАРНЫХ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ

Настоящее изобретение относится к области электрических измерений. Оно может быть использовано при исследовании вибраций, акустических шумов и т.п.

Известны устройства для спектрального анализа стационарных случайных процессов, содержащие узкополосные фильтры, электромеханический коммутатор, усилители импульсных сигналов и электроннолучевой индикатор с длительным послесвечением.

С целью упрощения схемы устройства без ухудшения его основных параметров на выходах узкополосных фильтров включены детекторы средних значений с интегрирующими цепочками, а между коммутатором и усилителем импульсов включен квадратор.

С целью повышения линейности амплитудной характеристики при анализе слабых сигналов в качестве детектора средних значений использованы последовательный и параллельный детекторы на двух встречно включенных полупроводниковых диодах, один из которых соединен с интегрирующей цепочкой.

Блок-схема устройства приведена на чертеже.

Исследуемый сигнал поступает на батарею анализирующих фильтров 1, построенную по октавному (принципу, т.е. все фильтры имеют относительно одинаковые полосы пропускания. С выхода каждого фильтра сигнал детектируется в соответствующем детекторе 2 средних значений. Этот детектор собран, например, на диодах 3 и 4 и имеет линейную характеристику в широком диапазоне изменений входного сигнала. Сопротивления 5 и 6 выравнивают обратные сопротивления указанных диодов при больших сигналах, обеспечивая линейность в этой области значений.

Интегрирующая цепочка 7, 8 служит для выделения постоянной составляющей. Делители выполнены на сопротивлениях 9 и 10. На выходе детектора 2 получается выпрямленное напряжение, постоянная составляющая которого равна среднему значению продетектированного входного сигнала, прошедшего через фильтр 1.

Так как для узкополосного шума соотношение между средним и эффективным значениями на выходе линейного детектора постоянно для всех фильтров и не зависит от амплитуды сигнала, то выходное напряжение будет пропорционально и эффективному значению.

При определении спектра эффективных значений переключатели 11 находятся в положении 1. Постоянные напряжения с выходов детекторов 2 коммутируются электромеханическим коммутатором 12. На его выходе появляются прямоугольные импульсы, следующие группами, причем число импульсов в каждой группе равно числу анализирующих фильтров, а частота следования групп равна частоте вращения коммутатора 12. Затем импульсы через усилитель 13 поступают на вход электроннолучевого индикатора 14. Одновременно на клеммы горизонтального усилителя 15 индикатора 14 синхронно с вращением коммутатора 12 подается пилообразное напряжение развертки. На экране индикатора 14 наблюдается последовательность прямоугольных импульсов, амплитуды которых соответствуют эффективным значениям сигнала в полосе каждого фильтра 1, а положение каждого импульса на горизонтальной оси - определенному фильтру, т.е. наблюдается спектр эффективных значений. При определении спектральной плотности переключатели 11 ставят в положение II. С выходов детекторов 2 средних значений сигналы поступают на делители (сопротивления) 9 и 10, с помощью которых осуществляется приведение к постоянной полосе частот. Далее сигналы попадают в электромеханический коммутатор 12, усилитель 16, проходят через катодный повторитель 17, возводятся в квадрат квадратором 18, снова поступают в усилитель 13, а затем на вход вертикального отклонения индикатора 14.

На экране наблюдается аналогичная картина, только амплитуда каждого импульса пропорциональна квадрату эффективного значения в постоянной (по абсолютной величине) узкой полосе частот спектральной плоскости.