книги из ГПНТБ / Максимов Л.С. Измерение вибрации сооружений справ. пособие

кончая выдачей результатов, производятся автоматически. Зачастую такой анализатор работает на линии в циклическом режиме: после вы­ вода результатов автоматически следует новый цикл анализа.

Ниже в таблицах и тексте дается описание и приводятся техни­ ческие характеристики главным образом серийно выпускаемых при­ боров. Однако в тех случаях, когда для какой-то группы приборов неизвестны отечественные промышленные образцы, в виде исключения приведены характеристики некоторых несерийных конструкций.

Определение мгновенного среднеквадратичного (эффективного) зна­

Блок-схема квадратичного вольтметра (рис. 9.7) содержит квад­ ратичный детектор, выполняющий операцию, математически представ-

Рис. 9.7. Блок-схема квадратичного вольтметра

/ — входное устройство; 2 — усилитель; 3 —квадратичный детектор; 4 — измерительный прибор

ленную подкоренным выражением в формуле (9 39). Если шкалу из­ мерительного прибора проградуировать по эффективным значениям на­ пряжения, то автоматически будет выполняться операция извлечения корня.

Квадратичные вольтметры, предназначенные для измерения эффек­ тивного значения периодических и случайных сигналов (табл. 9.2), несколько отличаются от вольтметров, назначением которых является измерение эффективного значения гармонических сигналов. Эти отли­ чия заключаются в следующем: входное устройство, усилитель и квад­ ратичный детектор должны иметь значительный «запас» по амплитуд­ ной характеристике, поскольку пиковые значения, сигнала могут в не­ сколько раз превышать эффективное значение; в целях удобства вы­

ционарных случайных процессов. В зависимости от характера задачи, кроме вычисления функции распределения и плотности вероятности, может встретиться необходимость определить и другие статистические характеристики, например отражающие взаимную связь экстремальных точек реализации. При статистическом анализе ординат случайного процесса весь диапазон изменения исследуемой величины может быть разбит на ряд полос (коридоров), исследуемая реализация дискрети­ зирована и определены частоты попадания отдельных точек реализа­ ции в эти коридоры. На рис. 9.8 дана сводка представленных в схе­ матизированном виде алгоритмов обработки сигнала (или его гра­ фика), реализованных в некоторых отечественных и иностранных приборах.

А — сигнал квантуют по времени и определяют число точек реа­ лизации, попадающих в каждый коридор; в результате получают дис­ кретную оценку плотности вероятности процесса;

214

Т а б л и ц а 9.2

Технические характеристики некоторых квадратичных вольтметров

ЧПри эффективном значении измеряемого напряжения, равном номиналу предела измерения.

2)Имеется выход по переменному току с номинальным напряжением 1 в.

3)Кроме эффективного значения, прибор измеряет также полуразмах колеба­

ний в диапазоне частот 5 гц+100 кгц.

Б — сигнал квантуют по времени и определяют время пребывания сигнала выше каждого уровня; таким образом получают оценку функ­ ции распределения;

В — сигнал квантуют по уровню и определяют число пересечений реализацией каждого уровня (чаще фиксируют точки пересечения с границами коридоров только нисходящих или только восходящих ветвей реализации); в результате получают оценку плотности веро­ ятности процесса;

Г — определяют число максимумов реализации в каждом кори­ доре; в итоге получают оценку плотности вероятности распределения максимумов;

Д — то же, минимумов; Е — то же, всех экстремумов;

Ж — определяют число экстремумов в каждом классе с учетом дополнительных условий: максимум не засчитывается, если он попал в класс па или ниже (рис. 9.8), аналогично минимум не засчитыва­ ется, если он попал в класс пь или выше;

чений (размахи), причем максимумы и минимумы отбираются с уче­ том дополнительных условий, указанных в схемах 3 и И; в итоге получают плотность вероятности распределения размахов;

215

216

Рис. 9.8. Схемы статистической обработки ординат реализаций стационарных случайных процессов

периодическую последовательность импульсов, затем модулированной сигнал поступает на ряд измерительных каналов с амплитудными дискриминаторами. Дискриминатор пропускает только те импульсы, амплитуда которых превышает установленный в данном дискримина­ торе пороговый уровень Хі. Прошедшие через дискриминатор им­ пульсы подсчитываются счетчиком. Дискретная оценка функции Fі (х), связанной с функцией распределения F (х) соотношением

с генератором импульсов.

Более сложные схемы используются для определения плотности рас­ пределения вероятностей. В этом случае импульсы модулированного

217

дифференциальный коридор. Через і-тый коридор импульс пройдет только в случае, если выполняется условие

Хі < А < Xi -f- Ддг

сигнала (например, анализатор АИ-1024-90 Н2-90). В табл. 9.4 приве­ дены основные технические характеристики некоторых анализаторов импульсов. В качестве выводного устройства в этих приборах может использоваться ЭЛТ, которая смонтирована в самом анализаторе, циф­ ропечатающее устройство Б3-15м, входящее в комплект анализатора, или самопишущий прибор.

Технические данные цифропечатающего устройства Б3-15м: печать осуществляется цифровыми знаками в десятичном коде на бумажную ленту шириной 56 мм; быстродействие 4—5 чисел в 1 сек; напряжение

Кроме метода дискретных выборок, для амплитудного статисти­ ческого анализа применяют и другие методы. Аппаратурная реализа­ ция сложных алгоритмов обработки, например, соответствующих схе­

мам Г — Л на рис. 9.8, достигается путем использования логических схем.

218

Т а б л и ц а 9.3

Технические характеристики некоторых классификаторов2* для полуавтоматической обработки графиков

Ч Перед обработкой вручную размечают на ленте экстремумы кривой.

2) У всех приборов, указанных в таблице, в качестве выводного устройства используются группы электроимпульсных счетчиков; напряжение питания ^220«.

В табл. 9.5 приведены технические характеристики некоторых при­ боров, предназначенных для амплитудной статистической обработки непрерывных электрических сигналов: двух серийных и двух несерий­ ных, разработанных в различных организациях (см. также табл. 9.6 и работы [48, 109, 134, 248]). Аппаратура, способная вести автоматическую обработку электрического сигнала по различным алгоритмам, в том числе по схемам 3 — Л на рис. 9.8, описана в работах [133, 192].

219

ных реализаций коррелометров использует алгоритмы (9.23) и (9.24), предусматривающие перемножение реализаций, сдвинутых на время т, и усреднение результата на некотором достаточно длительном интер­ вале времени Т. Такие коррелометры называются мультипликативными. На рис. 9.10 приведена блок-схема одноканального мультипликатив­

держки 2 один из сигналов получает временной сдвиг т. После пере­ множения в блоке 3 и усреднения за время Т в блоке 4 результат вычислений поступает в регистрирующее устройство 5. Так вычисляется одна точка взаимно-корреляционной функции R*xy (т). Для получения

Рис. 9.10. Блок-схема одноканального мультипликативного коррелометра

а если на оба входа подать один и тот же сигнал x(t), то будет опре­ делена корреляционная функция Л**(т).

Удачной разработкой в области счетно-решающих устройств для корреляционного анализа является механический коррелятор [194]. Этот прибор (рис. 9.11), предназначенный для обработки графиков

R*xу (т). При обработке осциллограммы на корреляторе она протяги­ вается лентопротяжным механизмом, и два оператора с помощью штурвалов непрерывно совмещают визиры, сдвинутые друг относи­ тельно друга на расстояние т, с обрабатываемой кривой. Механическое счетно-решающее устройство выполняет при этом соответствующие вы­ числения по мультипликативной схеме, результат которых фиксируется на двух счетчиках. Как показала специальная проверка, ошибка в вы­ числении ординат корреляционной функции, вносимая за счет неточной обводки кривой, у тренированных операторов не превышает 5—6% от значения R*x (0).

Механический коррелятор имеет следующие основные технические данные: пределы изменения т (в масштабе осциллограммы) при вы­

* Эти приборы называют также корреляторами. Приборы, автоматически вычерчивающие графики корреляционных функций, иногда получают название коррелографов.

221

на осциллограммы практически не ограничена, ширина осциллограммы

35-М20 мм, габариты 85X62X98 см-

Рис. 9.11. Механический коррелятор

Блок-схема, изображенная на рис. 9.10, применяется также в элек­ трических коррелометрах. Для создания временной задержки сигнала часто используется магнитная запись. Если головку воспроизведения

в направлении движения носителя, то можно изменять т. Такие устройства реализованы в ряде конструкций коррелометров [71].

Многоканальные мультипликативные коррелометры (рис. 9.12) отли­ чаются от одноканальных тем, что параллельно вычисляются несколько

* Если изготовить специальные копии осциллограмм, на которых анализируе­ мые реализации сдвинуты по длине на определенное расстояние, то сдвиг т при вычислении R*x (х) и R*Xyix) может быть увеличен до любых значений.

222