Тема 8.3. Измерение спектра сигнала

Анализатор спектра (АС) показывает зависимость амплитуды сигнала от частоты, т.е. работает в частотной области. Прибор разлагает сигнал на отдельные частотные компоненты и представляет их на экране ЭЛТ в виде вертикальных линий, положение которых соответствует частоте, а высота отражает амплитуду сигнала на данной частоте.

Совокупность гармонических составляющих сигнала образуют его спектр. При графическом изображения спектра по оси Х откладывают значение частот, а по оси Y величину амплитуд гармоник.

Спектральный анализ используется при анализе речевых сигналов, шумов машин, сейсмических колебаний и т.д.

Рис. 28. Анализатор спектра

Прибор, который используется для определения спектра называется анализатор спектра.

Исследуемый сигнал через входное устройство подаётся на смеситель. Сюда же приходит сигнал с гетеродина. Смеситель выделяет резонансную частоту и этот сигнал поступает на узкополосный УПЧ, настроенный на фиксированную частоту . УПЧ обладает высоко избирательностью.

Напряжение, выделяемое УПЧ, измеряется электронным вольтметром.

Частота гетеродина должна быть выше частоты настройки усилителя. Когда

и одна из гармоник создают промежуточную частоту ,на выходе усилителя получают напряжение, измеряемое вольтметром.

Настройка f усилен. сигнал. =2000Гц

Электронный вольтметр будет фиксировать U на частотах настройки гетеродина: (первая гармоника); (вторая гармоника).

Для определения частоты гармонических составляющих исследуемого напряжения шкала гетеродина плавной настройкой градуируется в значения разностной частоты.

Если вместо вольтметра использовать ЭЛТ, то по на экране спектр.

Раздел 9. Автоматизация измерений

Тема 9.1. Назначение и классификация измерительных систем

Применение и развитие измерительной техники всегда было обусловлено потребностями производства, торговли и других сфер человеческой деятельности. Контрольно-измерительные операции давно стали неотъемлемой частью технологических процессов и в значительной степени определяют качество выпускаемой продукции. Прогресс измерительной техники неразрывно связан с научно-техническим прогрессом.

Новые научные и технические задачи приводят и к новым измерительным задачам, для решения которых нужны новые средства измерений (СИ), а новые научные и технические результаты влияют на уровень измерительной техники:

- повышается точность измерений, и расширяются диапазоны измерения;

- растет номенклатура измеряемых величин;

- увеличивается производительность измерительных операций, и за счет их автоматизации уменьшается влияние человеческого фактора;

- возрастает число выполняемых функций.

Измерительная система - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого пространства с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому пространству.

Измерительная система предназначена для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и/или использования в автоматических системах управления.

ИИС позволяет осуществлять:

− непосредственную связь с объектом исследования;

− обработку измерительной информации;

− централизованное автоматическое (автоматизирован­ное) управление;

− многоканальные измерения различных физических величин.

Эти наиболее характерные признаки в комплексе при­сущи только измерительной системе.

В зависимости от выполняемых функций ИИС классифицируются по назначению на измерительные; автоматического контроля; технической диагностики; идентификации.

Измерительные ИИС, выполняющие прямые, косвенные, совокупные измерения с соответствующей математической обработкой и выдачей численного значения физической величины (телеизмерительные ИИС, если исследуемый объект находится на очень большом расстоянии);

ИИС автоматического контроля, предназначенные для установления соответствия между состоянием (свойством) объекта контроля и заданной нормой, определяющей качественно различные области его состояния. В результате система контроля выдает информацию о состоянии объекта контроля и об отклонениях от заданной нормы.

ИИС технической диагностики, дающие информацию о неисправностях и повреждениях какой-либо системы, на основании которой решается задача отыскания места повреждений и установления причин этих повреждений и неисправностей; выявления элементов, послуживших причиной неправильного функционирования и восстановления нормальной работы объекта.

ИИС идентификации (распознавания образов) предназначены для установления соответствия между объектом и заданным образом. Так же как и норма при контроле, при опознании образ может быть задан в виде образцового изделия или в виде перечня определенных свойств и значений параметров (признаков) с указанием полей допуска.

В зависимости от назначения измерительные системы подразделяются на: