Analiza widmowa wejściowych wielkości fizycznych czujników z wyjściem częstotliwościowym

摘要

W referacie prezentowany jest nowy, korelacyjny, algorytm analizy widmowej wejściowych wielkości fizyczny czujników z wyjściem częstotliwościowym, polegający na mnożeniu impulsowego sygnału wyjściowego czujnika przez dwa, specjalnie generowane, ortogonalne sygnały bazowe (synfazowy i kwadraturowy) o płynnie zmienianej częstotliwości oraz programowanym kształcie. Algorytm znamienny jest tym, że mnożenie odbywa się sposobem logicznym z użyciem bramek AND, zaś całkowanie z użyciem liczników rewersyjnych. Przedstawia się implementację algorytmu pomiarowego w strukturze mikrokontrolera 89S8252, współpracującego z komputerem osobistym poprzez standardowy interfejs szeregowy, oprogramowany w środowisku LabVIEW for Windows, która umożliwia wyznaczanie widma amplitudowego i fazowego badanych przebiegów. Przytacza się wyniki eksperymentu, polegającego na porównaniu analizy specjalnie wygenerowanego przebiegu napięciowego o znanym składzie widmowym, stanowiącego sygnał wejściowy przetwornika U/f z użyciem zaproponowanego rozwiązania, z wynikami analizy tegoż przebiegu uzyskiwanymi z użyciem analizatora bazującego na zastosowaniu szybkiej transformaty Fouriera.%The paper presents a new correlation algorithm of spectral analysis of physical quantities input to frequency-output sensors. The algorithm consists in multiplying of the pulse input signal of a sensor by two specially generated orthogonal base signals (in-phase and quadrature ones) of smoothly varied frequency and programmed shapes and then integrating the products obtained that way. It is characteristic for the algorithm that the multiplication is realized in a logical way with the use of AND gates, while the integration applies reverse counters that make possible to eliminate a constant component that is present in input signals of most sensors of frequency output. Implementation of the measuring algorithm into the structure of a microcontroller 89S8252 cooperating with a PC through a standard series interface programmed in the LabVIEW for Windows environment has been presented. It makes possible to determine amplitude and phase spectra of the tested waveforms. A specially generated voltage waveform of a known spectral composition used as an input signal for a U/f converter has been analyzed by means of the proposed solution and with the use of an analyzer based on the fast Fourier transform. Results of the analyses have been compared and conclusions of that comparative analysis have been given.