Analizátor működési diagramja. Vizuális érzékszervi rendszer, morfo-funkcionális szerveződése. Digitális spektrumanalizátor: blokkdiagram, működési elv

A szekvenciális típusú analizátor blokkdiagramja az ábrán látható. 2.23.

Rizs. 2.23. Soros típusú analizátor blokkvázlata

Bemeneti jel U be megérkezik a beviteli eszközre 1 elemző, ahol azt erősítővel felerősítik vagy csillapítóval a kívánt értékre csillapítják, és egy keverőbe táplálják 2 . A keverő megszorozza a bemeneti jelet és a helyi oszcillátor jelét 6 , melynek frekvenciája egy modulátor segítségével lineárisan változik 7 . A keverő kimenetén rezonátor van felszerelve 3 , amely leválasztja a helyi oszcillátor összeg- vagy különbségfrekvenciájának és a bemeneti jelnek a jeleit.

ábrán. A 2.24. ábra az analizátor blokkdiagramját mutatja, amely eltér az ábrán látható blokkdiagramtól. 2.23, egy frekvenciadetektor jelenlétével, amely a helyi oszcillátor frekvenciáját egyenfeszültséggé alakítja.

Rizs. 2.24. Frekvenciadetektorral rendelkező analizátor blokkvázlata:

1 – bemeneti eszköz, 2 – keverő, 3 – rezonátor, 4 – detektor,

5 – szélessávú erősítő, 6 – lokális oszcillátor, 7 – modulátor, 8 – vízszintes eltérítésű erősítő, 9 – indikátor, 10 – frekvenciaérzékelő

Ez lehetővé teszi a helyi oszcillátorral szemben támasztott követelmények csökkentését a frekvenciastabilitás és a modulációs karakterisztika linearitása tekintetében. Ebben a sémában a frekvencialeolvasás pontosságát a frekvenciadetektor átviteli együtthatójának stabilitása és karakterisztikájának linearitása határozza meg a hangolható helyi oszcillátor frekvenciatartományában.

Az analizátorok kettős frekvenciakonverziót alkalmaznak a tükörcsatornában fellépő interferencia csökkentésére. Ez az interferencia azért fordulhat elő, mert a rezonátor nem tud különbséget tenni a két jel között, ha ez a feltétel

A kettős frekvenciakonverziós elemző áramkörben (2.25. ábra) a bemeneti eszköz után a jel a keverőbe kerül. 11 . Feszültséget is kap egy manuálisan hangolható helyi oszcillátorból 12 . Keverők között 1 És 2 köztes frekvenciájú erősítő bekapcsolva 11 .

Rizs. 2.25. Két lokális oszcillátorral rendelkező analizátor blokkvázlata:

1 – beviteli eszköz; 2 – második keverő; 3 – rezonátor; 4 – detektor; 5 – szélessávú erősítő; 6 – második helyi oszcillátor; 7 – modulátor; 8 – vízszintes eltérítésű erősítő; 9 – indikátor; 10 – első keverő; 11 – köztes frekvenciájú erősítő; 12 – első lokális oszcillátor

A tükörcsatorna mentén fellépő interferencia elnyomására a közbenső frekvenciát nagyobbra kell választani, mint a jelspektrum felső frekvenciáját. Két helyi oszcillátor használata lehetővé teszi az oszcilloszkóp képernyőjének frekvencia szerinti kalibrálását, mivel az első lokális oszcillátor frekvenciájának megváltozásakor a skála jelölései nem változnak. Egyetlen lokális oszcillátor használata esetén annak frekvenciatartományának megváltoztatása változást okoz a frekvenciaskálázásban. A spektrumanalizátorok csúcs- vagy effektív detektorokat használnak, és néha sorba kapcsolják az effektív- és csúcsdetektorokat. Az analizátorok pontosságának növelése érdekében katódsugárcső helyett rögzítőműszereket használnak. A spektrum amplitúdóértékeinek logaritmikus skálán (dB-ben) történő megszerzéséhez egy lineáris-logaritmikus konvertert csatlakoztatnak a felvevőkészülék elé.

Egy párhuzamos típusú spektrumanalizátor blokkvázlata a 2. ábrán látható. 2.26.

Rizs. 2.26. Párhuzamos típusú analizátor blokkvázlata

A vizsgált jel a beviteli eszköz után 1 -hoz érkezik n rezonátorok 2i,…,2n. Feszültség a rezonátorokból a detektoron való áthaladás után 3 felvevő eszközzel rögzítették 4 . A párhuzamos analizátor automatikus változatában kapcsoló helyett kommutátor van beépítve. A csatornaváltással szinkronban megváltozik a felvevő eszköz pásztázása. A szóban forgó soros és párhuzamos spektrumanalizátorok mellett léteznek kombinált spektrumanalizátorok is, amelyek egyik lehetséges sémája az ábrán látható. 2.27.

Rizs. 2.27. Párhuzamos típusú automata analizátor blokkvázlata

Ebben az áramkörben az elemzett jel a bemeneti eszköz után 1 megy a mixerhez 2 . Helyi oszcillátor feszültséggel keverve 7 a köztes frekvenciájú jelet rezonátorok is elemzik 3i,…,3n. A rezonátorok kimeneti feszültsége áthalad a kapcsolón 4 és detektor 5 a felvevő eszközhöz 6 . Ez utóbbi bevetési eszköze szinkronban van a kapcsoló és a modulátor működésével 8 , amely egy bizonyos törvény szerint megváltoztatja a helyi oszcillátor frekvenciáját. A kombinált analizátorok lehetővé teszik a párhuzamosság sebességének és a soros analizátorok áramkörének egyszerűségének használatát.

Tekintsük egy rezonátor nélküli analizátor blokkdiagramját (2.28. ábra), amely megvalósítja a (2.26) kifejezést. A vizsgált jel a beviteli eszköz után 7 , két szorzóhoz megy 3 , amelyek közül az egyikben a sinωt, a másikban a cosωt szorzata van. A szinuszos koszinusz feszültségeket generátor állítja elő 2 . A feszültségszorzók kimenetéről az integrátorokhoz jutnak 4 , melynek kimenetén t idő után a spektrum szinusz- és koszinuszkomponenseivel arányos feszültségeket kapunk.

Rizs. 2.28. Rezonátor nélküli analizátor blokkvázlata

, (2.43)

. (2.44)

Ha az áramkörben minden eszköz ideális, akkor van egy végtelen felbontású ideális analizátorunk (t И → ∞ esetén). Szűrő átviteli együttható

. (2.46)

Hagyja a bemeneti jelet

, (2.47)

majd a feszültség a szorzók kimenetén

Ha ω ≈ ω r-t vesszük, akkor az RC szűrő kimenetén a teljes frekvencia feszültsége (ω + ω r) lényegesen kisebb lesz, mint a különbségi frekvencia feszültsége. Ezért ezt írhatjuk

, (2.50)

. (2.51)

Négyzetesítés, összegzés és gyökérvétel után kapjuk

. (2.52)

Ez a kifejezés hasonló egy egyszerű oszcillációs áramkör kifejezéséhez. Ilyen generátorként LC generátorokat, RC generátorokat és relaxációs generátorokat használnak. A relaxációs generátorokkal a modulációs karakterisztika jó linearitása érhető el.

Rizs. 2.29. Söprőfrekvencia-generátor blokkvázlata

visszajelzéssel

A szinuszos hullámforma eléréséhez aluláteresztő szűrőt helyeznek a kimenetükre.

A frekvenciamenetben ezek a generátorok nem gyakoriak, mivel nehéz szinuszos kimeneti feszültség mellett széles frekvencia söprést elérni. Nézzük meg a frekvenciaválasz modulációs jellemzőinek linearitásának javításának módjait.

Egy másik módszer a negatív visszacsatolás használata. A frekvencia BH detektor visszacsatoló kapcsolatként szolgál. Mivel ennek az áramkörnek a jellemzőit főként a visszacsatoló kapcsolat határozza meg, szigorú követelmények támasztják a frekvenciadetektort: ​​nagy stabilitással és jó linearitással kell rendelkeznie a frekvencia lengési tartományban.

A tárgyalt módszerek mellett a modulációs karakterisztika linearitásának javítására a modulációs feszültség nemlineáris elemekkel történő korrekcióját alkalmazzák.

A jelzőképernyőn a frekvenciajelek megjelenítéséhez a nulla ütem módszert vagy a frekvencia leállítási módszert kell használni. A zero beat módszerrel megszerkesztett IFC diagram a ábrán látható. 2.30.

Rizs. 2.30. A jelgenerátor blokkvázlata

A készülék bemeneti paraméterei a következők: érzékenység; sávszélesség; dinamikus tartomány; bemeneti ellenállás.

Az amplitúdó-frekvencia-válasz hibáját a lengési sávban a kimeneti feszültség egyenetlensége, a frekvenciamenet egyenetlensége és a függőleges elhajlásérzékelő és az erősítő nemlinearitása, valamint az amplitúdóleolvasási hiba határozza meg. A kimeneti feszültség egyenetlenségét a kifejezéssel becsüljük meg

, (2.53)

ahol U max és U min a kimenő feszültség maximális és minimális értéke a lengősávban.

A lengéssávban a frekvenciamenet sajátfrekvencia-válaszának egyenetlenségét az eszköz kimeneti feszültségének kijelzőjén megjelenő kép határozza meg, amelyet saját detektorral mérnek, és a képlet alapján számítják ki.

, (2.54)

ahol l max és l min a nyaláb maximális és minimális eltérése a lengősávban.

A frekvenciaválasz hibáját a jelölő csomópont hibája és a frekvencia skála nemlinearitása határozza meg, amely a képlettel határozható meg.

, (2.55)

ahol Δ f max – változásának lineáris törvényétől való maximális frekvenciaeltérés; f B – f N magas és alacsony lengőszalagok.

A rezonáns eszközök sávszélességének tanulmányozásakor kényelmes, ha három jelzés van a képernyőn: a középső a rezonancia frekvenciának, a két külső pedig a készülék sávszélességét jelöli. Ezen jelek megszerzéséhez alacsony frekvenciájú LFO generátorra van szükség, amely modulálja a kalibráló generátor amplitúdóját. A frekvencia leállításának módja az, hogy a moduláló feszültség nem fűrészfogú, hanem fűrészfog-lépcső alakú (2.31. ábra).

2.31. Vonallépcsős feszültséggrafikon

Az idő egy pillanatában 1 , a frekvenciaváltás leállításával egy fényes pont jelenik meg a képernyőn, és ebben a pillanatban megtörténik a frekvencia mérése. A nagy pontosság elérése érdekében digitális frekvenciamérőt használnak. A leállási pillanat megváltoztatásával a frekvenciamenet bármely pontjának frekvenciáját megmérheti.

Sokan nem idegenkednek attól, hogy a kellemes hangzást érdekes vizuális effektusokkal egészítsék ki. Erre tervezték ezt a konzolt, amely egyfajta többsávos hangszínszabályzó, amely a dallam spektrumát frekvenciával osztja fel, és ugrósávok formájában jeleníti meg az indikátoron. Ez a spektrumanalizátor öt gombhoz csatlakozik, amelyek segítségével beállíthatja a kijelző háttérvilágításának fényerejét, érzékenységét, és módosíthatja a hatásokat (állványok, csíkok, vonalak, ovális vagy lépcsőház). Ezenkívül az analizátor a beállításokat a memóriába menti, és az átalakító frekvenciáját egy jumper segítségével is kiválaszthatja.

Spektrumanalizátor áramkör

A háttérvilágítás beállítása hardveres PWM-en alapult, az OC2 kimenetén. Az archívum programokat tartalmaz a 16x2, 20x2, 24x2 és 20x4 méretű kijelzőkhöz. A firmware elvileg szinte bármilyen képernyőre adaptálható (HD44780-as vezérlővel), így ha van olyan kijelző, amit az analizátor nem támogat, akkor nem nehéz a meglévőket újragyártani.

1. A jel tömege eléri az „Agnd” pontot a táblán, ekkor az analizátor és a készülék tömegei nem kapcsolhatók egymáshoz.
2. Az analizátor szimmetrikusan tölthető, +-2,5 V, az „Agnd” földelve lesz, és csatlakoztatható a készülék földeléséhez.
3. Ha az analizátor és a készülék tömegeit össze kell kötni, és nem lehetséges szimmetrikusan feltölteni az analizátort, akkor a jelhez egy DC komponenst kell hozzáadni, amely 2,5 V-ra emeli. A tömegeket összekötjük és növeljük a jelet R/R osztóval (100 kOhm nagyságrendű ellenállások), tápbuszon keresztül csatlakoztatva. Az elosztó jelét egy kondenzátor (körülbelül 1 µF) táplálja.

Hogyan állítsuk be az analizátort, hogy számítógéppel működjön. Ne feledje, hogy ha erősítőbe vagy más eszközbe szeretné beépíteni, akkor vegye figyelembe, hogy ott különböző jelszintek jelenhetnek meg. Ha képes jelet szolgáltatni egy generátorról (számítógépről vonalbemeneten keresztül), ez leegyszerűsíti a beállítást.

Csatlakoztassa és futtassa az áramkört, csatlakoztassa a számítógép hangkártya kimenetét, földelje az Agnd-hoz. A rendszer és a számítógép tömegei nem kapcsolhatók össze! Állítsa a függvénygenerátort szinuszra, frekvencia 400 Hz, erősítés kb. 80%.

Állítsa be a bal oldali potenciométert úgy, hogy csak egy szegmens kerüljön eltérítésre. Módosítsa az oszcillátor frekvenciáját 10 kHz-re, állítsa be a megfelelő potenciométert ugyanígy.

A pontos kalibráláshoz két programra lesz szüksége - „generátor” és „oszcilloszkóp”. Győződjön meg arról, hogy a jel nem torz. A bemeneti szűrő összeszereléséhez használt elemeknek azonosaknak kell lenniük az ábrán szereplőkkel, ez elsősorban a kondenzátorokra vonatkozik. A következő ábrákon felül van egy torz jel, alatta pedig egy tiszta, ezt kell elérni.

Videó a munkáról

A harmonikus analizátor egy rendkívül szelektív eszköz, amely képes mérni egy harmonikus komponens amplitúdóját és frekvenciáját az összes többi komponens jelenlétében.

Rizs. 10.2.

Áramköri felépítésük alapján a harmonikus analizátorokat szelektív és heterodin áramkörű analizátorokra osztják (10.2. ábra 10.2. ábra). Az alacsony frekvenciájú tartományban szelektív áramköröket készítenek keskeny sávú szűrők formájában, a nagyfrekvenciás tartományban oszcillációs áramköröket használnak, üreges rezonátorokat használnak.

Párhuzamos elemzésben a bemeneti eszköz után vizsgált jelet egyidejűleg n csatornára juttatjuk, amelyek az alapfrekvenciára és annak harmonikusaira hangolt keskeny sávú szűrőkből állnak (10.3. ábra 10.3. ábra). A megfelelő harmonikus komponensek feszültségei a kapcsolókészüléken keresztüli kvadratikus érzékelés után belépnek a jelzőbe, amely rögzíti a harmonikus feszültség abszolút vagy relatív értékeit. Ha a csatornák száma kicsi (például 3 vagy 5), nincs szükség kapcsolóra a szükséges számú indikátorra.

A harmonikus analizátorokat elsősorban az alacsony frekvenciájú, nem szinuszos jelek harmonikus összetevőinek vizsgálatára használják.

Spektrumanalizátorok

A spektrumanalizátor egy panoráma készülék, amellyel a vizsgált jel spektruma figyelhető meg a katódsugárcső képernyőjén. Leggyakoribb blokkdiagramábra mutatja a spektrumot. 10.4 ábra.

10.4. A vizsgált összetett alakú periodikus jelet egy bemeneti eszközön keresztül egy keverőbe juttatjuk, amelyre egy söprőfrekvencia-generátor feszültségét tápláljuk. A frekvencia lineáris változását az idő múlásával a sweep generátor feszültségének megváltoztatása idézi elő. Ennek eredményeként az elektronsugár vízszintes eltérése arányos az átlagértéktől való frekvencia eltéréssel, a vízszintes tengely pedig a frekvenciatengely. A keverő kimenetén kombinált frekvencia feszültségek jönnek létre. Azokat az alkatrészeket, amelyek frekvenciája a köztes frekvenciaerősítő áteresztősávjában van, felerősítik, és a négyzetes detektorban történő észlelés és a videoerősítőben történő erősítés után a katódsugárcső függőleges eltérítő lemezeire küldik. Így a nyaláb függőleges eltérése arányos a vizsgált jel spektrumának egy bizonyos szűk sávjának teljesítményével (-től -ig), kielégítve az egyenlőséget.

A kalibrátort úgy tervezték, hogy frekvenciajeleket hozzon létre a cső képernyőjén.

A bemutatott akció elemzőinek fő hátránya az elemzés hosszú időtartama.

A lokális oszcillátor frekvencia kilengésének tartományát a vizsgált spektrum szélessége határozza meg. A fő vagy három oldallebeny méréséhez a lengési tartománynak egyenlőnek kell lennie. (10.5. ábra 10.5. ábra)

A Frequency sweep meghatározza a helyi oszcillátor frekvencia sweep ciklusainak számát másodpercenként. A sweep periódus minimális értékét a T last szekvenciális elemzési idő jellemzi. A periodikus impulzusjelek spektrumának elemzésekor a T sweep periódus a T jelismétlési periódushoz kapcsolódik a következő összefüggéssel: , ahol m a spektrum száma vonalak láthatók a cső képernyőjén.

A spektrumanalizátor köztes frekvenciája olyan legyen, hogy a vizsgált impulzus minimális időtartama mellett? a tükörcsatornából kapott spektrumkép nem fedte át a főcsatorna spektrogramját (10.5. ábra 10.5. ábra).

Harmonikus torzítás mérése

A harmonikus jel nemlineáris torzulása annak alakváltozása, amely a jel nemlineáris elemet tartalmazó eszközön való áthaladása következtében következik be. A torz jel egy állandó komponens összegeként ábrázolható, az első felharmonikus f frekvenciájú és a frekvenciákon magasabb harmonikusok .

A harmonikus jel nemlineáris torzításának mértéke a harmonikus együttható, amely egy adott periodikus jel alakjának különbségét jellemzi a harmonikustól.

(10.8)

ahol A i a jel i-edik harmonikusának amplitúdója.

A nemlineáris torzítás mérése két módszerrel történik: harmonikus és Raman. A harmonikus módszerrel a vizsgált készülék bemenetére egy harmonikus jel kerül a kombinált módszerrel, két (vagy három) különböző frekvenciájú jel kerül alkalmazásra. Létezik egy statisztikai módszer, amelynél zajjelet továbbítanak a bemenetre.

A nemlineáris torzítások harmonikus módszerrel történő mérését egy nemlineáris torzításmérő eszközzel végezzük. A bemeneti eszközt úgy tervezték, hogy a vizsgált objektum kimeneti impedanciáját a nemlineáris torzításmérő bemeneti impedanciájához igazítsa. A szélessávú erősítő a jelerősítést olyan értékig biztosítja, amely kényelmes a leolvasáshoz és a további számításokhoz. Sávszélesség Az erősítő az alsó működési frekvenciától a felső frekvencia ötszöröséig terjedő frekvenciatartományt fedi le, amelyen a nemlineáris torzítást mérik.

A működési frekvencia tartományt az R kapcsolási ellenállások állítják be, a sima hangolást egy kettős változó kondenzátorblokk végzi.

A jel alakjának vagy magasabb harmonikusainak megfigyeléséhez egy oszcilloszkóp kimenetet biztosítanak. Alacsony (hang)frekvencia tartományban történő működésre készült.

Az elemzősablonok bizonyos jelentések és elemzések automatikus elkészítésére létrehozott Excel táblák.

A "mintaelemző" fogalma először jelent meg távoktatási tanfolyam Excel segítségével, a honlapon tartott: hallgatóinkat - tanárainkat - meghívtuk, hogy tanuljanak meg sablonokat-elemzőket készíteni a teszteredményekről. Egy sablon elkészítése után könnyen elvégezhető a tesztmunka teljes elemzése az összes százalékos adattal, grafikonnal és táblázattal. Hallgatóinknak annyira megtetszett az ötlet, hogy ma már nemcsak saját elemzősablonok készítését tanítjuk, hanem kész sablonokat is publikálunk különböző témákban.

Az Excel táblázatkezelő program és a hasonlók kiváló lehetőséget biztosítanak az automatikus számítások elvégzésére, valós idejű grafikonok és diagramok készítésére az éppen változó adatok alapján. Ezért kidolgoztunk egy tanfolyamot tanárok és oktatók számára, ahol a nulláról tanítjuk meg, hogyan dolgozzunk táblázatokkal és készítsünk magunknak ilyen elemző sablonokat.

Az oldalon bemutatott analizátorok jelszóval rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy a sablon „ahogy van” használható, egyszerűen adja meg adatait és fogadja a jelentéseket. De ha módosítani szeretné a sablont, vagy sajátot szeretne létrehozni, akkor ezt magának kell megtennie.

Ennek fő funkciója az információ észlelése és a megfelelő reakciók kialakítása. Ebben az esetben az információ a környezetből és magából a szervezetből is származhat.

Az analizátor általános felépítése. Az „elemző” fogalma a híres tudósnak, I. Pavlovnak köszönhetően jelent meg a tudományban. Ő volt az, aki először külön szervrendszerként határozta meg őket, és azonosított egy általános szerkezetet.

A sokféleség ellenére az analizátor szerkezete általában meglehetősen jellemző. Egy receptor részből, egy vezető részből és egy központi részből áll.

• A receptor, vagy az analizátor perifériás része egy olyan receptor, amely bizonyos információk észlelésére és elsődleges feldolgozására van alkalmazva. Például a fülgöndör hanghullámra, a szem a fényre, a bőrreceptorok pedig a nyomásra reagál. A receptorokban az inger hatásáról szóló információt idegi elektromos impulzussá dolgozzák fel.
• A vezető részek az analizátor részei, amelyek az agy kéreg alatti struktúráihoz vezető idegpályákat és végződéseket képviselik. Ilyen például a látóideg, valamint a hallóideg.
• Az analizátor központi része az agykéreg területe, amelyre a kapott információt kivetítik. Itt, a szürkeállományban történik az információ végső feldolgozása és az ingerre legmegfelelőbb válasz kiválasztása. Például, ha az ujját valami forró dologhoz nyomja, a bőrben lévő hőreceptorok jelet továbbítanak az agyba, ahol megérkezik a parancs, hogy húzza a kezét.

Humán analizátorok és osztályozásuk. A fiziológiában az összes elemzőt külső és belső elemre szokás felosztani. A külső emberi elemzők a külső környezetből érkező ingerekre reagálnak. Nézzük meg őket részletesebben.

• Vizuális elemző. Ennek a szerkezetnek a receptor részét a szemek képviselik. Az emberi szem három membránból áll - fehérjéből, vérből és idegből. A retinába jutó fény mennyiségét a pupilla szabályozza, amely tágulni és összehúzódni képes. A fénysugár megtörik a szaruhártya, a lencse, így a kép a retinára esik, amely sok idegreceptort - rudakat és kúpokat - tartalmaz. A kémiai reakcióknak köszönhetően itt elektromos impulzus jön létre, amely az agykéreg occipitalis lebenyeiben követi és vetül ki.
• Halláselemző. A receptor itt a fül. Külső része hangot gyűjt, a középső az utat, amelyen áthalad. A rezgés végighalad az analizátor részein, amíg el nem éri a hullámot. Itt a rezgések okozzák az otolitok mozgását, ami idegimpulzust képez. A jel a hallóideg mentén eljut az agy halántéklebenyéhez.
• Illatelemző. Az orr belső nyálkahártyáját úgynevezett szaglóhám borítja, melynek szerkezetei a szagmolekulákra reagálva idegimpulzusokat hoznak létre.
• Emberi ízelemzők. Ízlelőbimbók képviselik őket - érzékeny kémiai receptorok csoportja, amelyek bizonyos reakciókra reagálnak
• Tapintás, fájdalom, hőmérséklet emberi elemzők- a bőr különböző rétegeiben elhelyezkedő megfelelő receptorok képviselik.

Ha emberi belső analizátorokról beszélünk, ezek azok a struktúrák, amelyek reagálnak a testen belüli változásokra. Például az izomszövetnek specifikus receptorai vannak, amelyek reagálnak a nyomásra és más mutatókra, amelyek a testen belül változnak.

Egy másik szembetűnő példa az, amely az egész test és részei térhez viszonyított helyzetére reagál.

Érdemes megjegyezni, hogy az emberi elemzőknek megvannak a sajátosságai, és munkájuk hatékonysága az életkortól és néha a nemtől függ. Például a nők több árnyalatot és aromát különböztetnek meg, mint a férfiak. Az erősebb fele képviselőinek több van