Классификация сигналов

Осуществляется на основании существенных признаков соответствующих математических моделей сигналов.Все сигналы разделяют на две крупных группы: детерминированные и случайные (рисунок 4).

Рисунок 4. Классификация сигналов.

Рассмотрим принцип действия простейшего АД на основе диодного выпрямителя (рис.22) сначала при гармоническом воздействии, т.е. при

.

Рис.22

Рис.23

Состояние диода описывается его ВАХ , линейно-ломаная аппроксимация которой представлена на рис.23. при диод характеризуется сопротивлением открытого p-n -перехода , а при - сопротивлением закрытого p-n -перехода , причем . В схеме рис.22 . При поступлении положительной полуволны входного напряжения и при диод открыт и через него течет ток. Конденсатор С через открытый диод быстро заряжается с постоянной времени . Заряд продолжается до тех пор, пока напряжение на емкости () не сравняется с входным напряжением, и диод закроется. В результате конденсатор начнет разряжаться через сопротивление R. Обычно . Разряд происходит медленнее, чем заряд (t_разр = CR >> t_зар), за время действия отрицательной полуволны входного напряжения выходное напряжение изменится мало.

Рис.24.

На рис.24 показан установившийся процесс заряда и разряда конденсатора. Ток диода течет только в те моменты времени, пока . По отношению к диоду напряжение является смещением. Поскольку (см. рис.23) равно 0, то обеспечивает работу диода с углом отсечки q < 90°. При большой постоянной времени величина близка к амплитуде входного напряжения. Поэтому здесь получается достаточно малый угол отсечки: он определяется соотношением сопротивлений и R. Действительно, крутизна открытой части ВАХ диода равна . Следовательно,

,

.

С другой стороны, при , .

Отсюда имеем

.

Учитывая, что

,

окончательно получаем следующее соотношение

.

Таким образом, задание внутреннего сопротивления диода и сопротивления нагрузки R однозначно определяет угол отсечки q. Чем ближе величина к , тем меньше угол отсечки. Для работы с q = 10° (cosq = 0,9848), должно выполняться .

При q (10...20)° выходное напряжение детектора близко к амплитуде входного. После определения величины R, можно определить и требуемое значение емкости конденсатора C из условия подавления высокочастотных составляющих и неискаженной передачи низкочастотной части спектра тока:

.

Так как , условие легко выполнить.

Поскольку амплитудный детектор подключается в качестве нагрузки усилителя высокой частоты, то важное значение имеет его входное сопротивление. При практически вся мощность, потребляемая детектором, выделяется на сопротивлении R. Поэтому можно приближенно считать ,

где и - амплитуда первой гармоники и постоянная составляющая тока диода. Разделим левую и правую часть на . Получим

.

Отсюда, учитывая, что , имеем

,

откуда

.

Чтобы детектор не влиял на частотные характеристики усилителя, необходимо при выборе R выполнить условие , где - резонансное сопротивление контура усилителя.

Спектральный анализ - это метод обработки сигналов, позволяющий выявить частотный состав сигнала. Выявление повышенных амплитуд вибрации на частотах, совпадающих с частотами возможных повреждений элементов, резонансных частотах деталей, на частотах протекания рабочего процесса помогает обнаружить и идентифицировать неисправность на ранних стадиях зарождения и развития.

Все методы спектрального анализа можно разделить на две группы. Классические методы, базирующиеся на использовании преобразований Фурье. Методы параметрического моделирования, в которых выбирается некоторая линейная модель формирующего фильтра и оцениваются его параметры. К первой группе относят корреляционный и периодограммный методы. Корреляционный метод выполняется на основе статистических методов обработки процесса вибрации.

Корреляционная функция. Связь двух случайных процессов x(t) и y(t) характеризуется взаимной корреляционной функцией:

Автокорреляционная или взаимная корреляционная функция. Обратное преобразование Фурье - автоспектр:

применяется для выделения синусоидальных составляющих на фоне шума: повышенный износ зубчатых передач.