Jeho hlavní funkcí je vnímání informací a vytváření vhodných reakcí. V tomto případě mohou informace pocházet jak z prostředí, tak zevnitř organismu samotného.
Obecná struktura analyzátoru. Samotný pojem „analyzátor“ se ve vědě objevil díky slavnému vědci I. Pavlovovi. Byl to on, kdo je jako první identifikoval jako samostatný orgánový systém a identifikoval společnou strukturu.
Přes veškerou rozmanitost je struktura analyzátoru zpravidla zcela typická. Skládá se z přijímací části, vodivé části a středové části.
- Receptor neboli periferní část analyzátoru je receptor, který je uzpůsoben k vnímání a primárnímu zpracování určitých informací. Například zvlnění ucha reaguje na zvuková vlna, oči - na světlo, kožní receptory - na tlak. V receptorech se informace o dopadu podnětu zpracuje na nervový elektrický impulz.
- Části vodičů - úseky analyzátoru, což jsou nervové dráhy a zakončení, která jdou do subkortikálních struktur mozku. Příkladem je zrakový nerv, stejně jako sluchový nerv.
- Centrální částí analyzátoru je oblast mozkové kůry, na kterou se promítají přijaté informace. Zde v šedé hmotě probíhá finální zpracování informací a volba nejvhodnější reakce na podnět. Pokud například přitlačíte prst k něčemu horkému, pak termoreceptory kůže vedou signál do mozku, odkud přijde povel stáhnout ruku zpět.
Analyzátory člověka a jejich klasifikace. Ve fyziologii je zvykem dělit všechny analyzátory na vnější a vnitřní. Externí analyzátory člověka reagují na ty podněty, které přicházejí z vnějšího prostředí. Zvažme je podrobněji.
- vizuální analyzátor. Receptorovou část této struktury představují oči. Lidské oko se skládá ze tří membrán – bílkovinné, oběhové a nervové. Množství světla, které vstupuje do sítnice, je regulováno zornicí, která se může roztahovat a stahovat. Paprsek světla se láme na rohovce, čočce, a tím obraz dopadá na sítnici, která obsahuje mnoho nervových receptorů - tyčinek a čípků. Díky chemickým reakcím zde vzniká elektrický impuls, který následuje a promítá se do týlních laloků mozkové kůry.
- sluchový analyzátor. Receptorem je zde ucho. Jeho vnější část sbírá zvuk, prostřední je cestou jeho průchodu. Vibrace se pohybují sekcemi analyzátoru, dokud nedosáhnou zvlnění. Zde vibrace způsobují pohyb otolitů, které tvoří nervový impuls. Signál se šíří sluchovým nervem do spánkových laloků mozku.
- Čichový analyzátor. Vnitřní schránka nosu je pokryta tzv. čichovým epitelem, jehož struktury reagují na molekuly pachu a vytvářejí nervové vzruchy.
- Analyzátory lidské chuti. Jsou reprezentovány chuťovými pohárky - nahromaděním citlivých chemických receptorů, které reagují na určité
- Hmatové, bolest, teplotní lidské analyzátory- reprezentované odpovídajícími receptory umístěnými v různých vrstvách kůže.
Pokud mluvíme o vnitřních analyzátorech člověka, pak jsou to struktury, které reagují na změny v těle. Například ve svalové tkáni existují specifické receptory, které reagují na tlak a další indikátory, které se uvnitř těla mění.
Dalším nápadným příkladem je ten, který reaguje na polohu celého těla a jeho částí vzhledem k prostoru.
Stojí za zmínku, že lidské analyzátory mají své vlastní vlastnosti a účinnost jejich práce závisí na věku a někdy i na pohlaví. Ženy například rozlišují více odstínů a vůní než muži. Zástupci silné poloviny mají více
Blokové schéma analyzátoru sériového typu je znázorněno na Obr. 2.23.
Rýže. 2.23. Strukturní schéma analyzátoru sériového typu
Vstupní signál U dovnitř vstupuje do vstupního zařízení 1 analyzátor, kde je zesilován zesilovačem nebo zeslabován atenuátorem na požadovanou hodnotu a jde do mixéru 2 . Směšovač násobí vstupní signál a signál lokálního oscilátoru 6 , jehož frekvence se lineárně mění pomocí modulátoru 7 . Na výstupu směšovače je umístěn rezonátor 3 , který volí signály součtového nebo rozdílového kmitočtu lokálního oscilátoru a vstupního signálu.
Na Obr. 2.24 ukazuje blokové schéma analyzátoru, které se liší od blokového schématu na Obr. 2.23, přítomnost frekvenčního detektoru, který převádí frekvenci lokálního oscilátoru na stejnosměrné napětí.
Rýže. 2.24. Strukturní schéma analyzátoru s frekvenčním detektorem:
1 - vstupní zařízení, 2 - směšovač, 3 - rezonátor, 4 - detektor,
5 - širokopásmový zesilovač, 6 - lokální oscilátor, 7 - modulátor, 8 - zesilovač horizontální výchylky, 9 - indikátor, 10 - frekvenční detektor
Tím se snižují požadavky na lokální oscilátor z hlediska frekvenční stability a linearity modulační charakteristiky. V tomto schématu je přesnost čtení frekvence určena stabilitou koeficientu přenosu frekvenčního detektoru a linearitou jeho charakteristik ve frekvenčním rozsahu laditelného lokálního oscilátoru.
V analyzátorech pro útlum rušení tím zrcadlový kanál použít dvojitou frekvenční konverzi. Toto rušení může nastat kvůli skutečnosti, že rezonátor nebude schopen rozlišit mezi dvěma signály, pokud je podmínka
V obvodu analyzátoru s dvojitou frekvenční konverzí (obr. 2.25) vstupuje signál za vstupním zařízením do směšovače 11 . Je také napájen napětím z ručně laditelného lokálního oscilátoru 12 . Mezi mixéry 1 a 2 IF zesilovač povolen 11 .
Rýže. 2.25. Strukturní schéma analyzátoru se dvěma lokálními oscilátory:
1 - vstupní zařízení; 2 - druhý mixér; 3 - rezonátor; 4 - detektor; 5 – širokopásmový zesilovač; 6 - druhý lokální oscilátor; 7 - modulátor; 8 – zesilovač horizontální výchylky; 9 - indikátor; 10 - první mixér; 11 - mezifrekvenční zesilovač; 12 - první lokální oscilátor
Pro potlačení interference v zrcadlovém kanálu je mezifrekvence zvolena tak, aby byla větší než horní frekvence spektra signálu. Použití dvou lokálních oscilátorů umožňuje kalibrovat obrazovku osciloskopu z hlediska frekvence, protože při změně frekvence prvního lokálního oscilátoru se nezmění označení stupnice. Při použití jediného lokálního oscilátoru způsobí změna jeho frekvenčního rozsahu změnu frekvenčního měřítka. Spektrální analyzátory používají špičkové nebo RMS detektory a někdy sériové zapojení RMS a špičkových detektorů. Pro zlepšení přesnosti analyzátorů se místo katodové trubice používají záznamová zařízení. Pro získání hodnot amplitud spektra na logaritmické stupnici (v dB) se před záznamovým zařízením zapne lineárně-logaritmický převodník.
Blokové schéma spektrálního analyzátoru paralelního typu je znázorněno na Obr. 2.26.
Rýže. 2.26. Strukturní diagram analyzátoru paralelního typu
Zkoumaný signál za vstupním zařízením 1 jde do P rezonátory 2i,…,2n. Napětí z rezonátorů po průchodu detektorem 3 fixováno záznamovým zařízením 4 . V automatické verzi paralelního analyzátoru je místo přepínače instalován přepínač. Synchronně s přepínáním kanálů se mění sken záznamového zařízení. Kromě uvažovaných sériových a paralelních spektrálních analyzátorů existují kombinované analyzátory, jejichž jedno z možných schémat je znázorněno na Obr. 2.27.
Rýže. 2.27. Strukturní schéma automatického analyzátoru paralelního typu
V tomto obvodu je analyzovaný signál za vstupním zařízením 1 vstupuje do mixéru 2 . Smíšené s napětím místního oscilátoru 7 mezifrekvenční signál je analyzován a rezonátory 3i,…,3n. Výstupní napětí z rezonátorů prochází spínačem 4 a detektor 5 do záznamového zařízení 6 . Snímací zařízení posledně jmenovaného je synchronizováno s činností přepínače a modulátoru 8 , který mění frekvenci lokálního oscilátoru podle určitého zákona. Kombinované analyzátory umožňují využít rychlost paralelních a jednoduchost schématu sériových analyzátorů.
Uvažujme blokové schéma analyzátoru bez rezonátorů (obr. 2.28), které implementuje výraz (2.26). Zkoumaný signál za vstupním zařízením 7 , přejde na dva násobiče 3 , v jednom z nich je násobeno sinωt a v druhém cosωt. Sinusová-kosinová napětí jsou generována generátorem 2 . Z výstupu násobičů jsou napětí přiváděna na integrátory 4 , na jehož výstupu po čase t A dostaneme napětí úměrná sinusové a kosinové složce spektra.
Rýže. 2.28. Strukturní schéma analyzátoru bez rezonátorů
, (2.43)
. (2.44)
S ideálností všech zařízení v obvodu máme ideální analyzátor s nekonečným rozlišením (při t И → ∞) Předpokládejme, že integrátor je nahrazen RC filtrem s časovou konstantou τ = RC. Zisk filtru
. (2.46)
Nechte vstupní signál
, (2.47)
pak napětí na výstupu násobičů
Pokud přijmeme ω ≈ ω r, pak na výstupu RC filtru bude součtové frekvenční napětí (ω + ω r) mnohem menší než rozdílové frekvenční napětí. Proto se to dá napsat
, (2.50)
. (2.51)
Po umocnění, sečtení a odmocnění dostaneme
. (2.52)
Tento výraz je podobný výrazu pro jednoduchý oscilační obvod. Jako takové generátory se používají LC generátory, RC generátory a relaxační generátory. V relaxační generátory lze dosáhnout dobré linearity modulační charakteristiky.
Rýže. 2.29. Strukturní schéma generátoru rozmítání
se zpětnou vazbou
Pro získání sinusového průběhu je na jejich výstupu umístěn dolní propust.
Ve frekvenční odezvě nejsou tyto generátory běžné kvůli obtížnosti získání širokého kmitočtového rozmítání se sinusovým výstupním napětím. Zvažte způsoby, jak zlepšit linearitu modulačních charakteristik IAFC.
Dalším způsobem je použití negativní zpětné vazby. Jako odkaz zpětná vazba byl použit frekvenční detektor černých děr. Protože charakteristiky tohoto obvodu jsou určeny hlavně zpětnovazební vazbou, jsou na frekvenční detektor kladeny přísné požadavky: musí mít vysokou stabilitu a dobrou linearitu v rozsahu frekvenčního rozmítání.
Kromě uvažovaných metod se pro zlepšení linearity modulační charakteristiky používá korekce modulačního napětí pomocí nelineárních prvků.
K získání označení frekvence na obrazovce indikátoru se používá metoda zero beat nebo metoda zastavení frekvence. Diagram IAFC, konstruovaný metodou zero beat, je na obr. . 2.30.
Rýže. 2.30. Strukturní schéma generátoru štítků
Na vstupní parametry nástroje zahrnují: citlivost; šířka pásma; dynamický rozsah; vstupní impedance.
Chyba frekvenční charakteristiky v amplitudě je dána nerovnoměrností výstupního napětí v pásmu kývání, nerovnoměrností frekvenční charakteristiky a nelinearitou detektoru a zesilovače vertikální výchylky, chybou v odečítání amplitudy. Nerovnoměrnost výstupního napětí je odhadnuta výrazem
, (2.53)
kde U max a U min jsou maximální a minimální hodnota výstupní napětí ve swing band.
Vlastní nerovnost frekvenční odezva Frekvenční odezva v pásmu výkyvu je určena z obrázku na obrazovce indikátoru výstupního napětí zařízení, měřeného vlastním detektorem, a je vypočtena vzorcem
, (2.54)
kde l max a l min jsou maximální a minimální odchylky paprsku ve výkyvném pásmu.
Chyba frekvenční odezvy frekvenční odezvy je určena chybou uzlu značky a nelinearitou frekvenční stupnice, kterou lze určit vzorcem
, (2.55)
kde ∆ F max je maximální odchylka frekvence od lineárního zákona její změny; f B – f N vysoké a nízké swingové kapely.
Při zkoumání šířky pásma rezonančních zařízení je vhodné mít na obrazovce tři značky: střední odpovídá rezonanční frekvence, a dva krajní označují šířku pásma zařízení. K získání těchto značek potřebujete nízkofrekvenční generátor LFO, který moduluje amplitudu kalibračního generátoru. Způsob zastavení frekvence spočívá v tom, že modulační napětí nemá pilový, ale pilový stupňovitý tvar (obr. 2.31).
Obr.2.31. Graf lineárního skokového napětí
V daném okamžiku 1 , přestaňte měnit frekvenci, na obrazovce se objeví světlá tečka a frekvence se v tuto chvíli měří. Pro dosažení vysoké přesnosti se používá digitální frekvenční čítač. Změnou okamžiku zastavení je možné měřit frekvenci libovolného bodu frekvenční charakteristiky.
Analyzátory člověka - typy, vlastnosti, funkce
Lidské analyzátory pomáhají při získávání a zpracování informací, které smyslové orgány přijímají z prostředí nebo vnitřního prostředí.
Jak člověk vnímá svět kolem sebe – příchozí informace, vůně, barvy, chutě? To vše zajišťují lidské analyzátory, které jsou umístěny po celém těle. Přicházejí v různých typech a mají různé vlastnosti. Navzdory rozdílům ve struktuře plní jednu společnou funkci – vnímat a zpracovávat informace, které se pak předávají člověku v pro něj srozumitelné podobě.
Analyzátory jsou jen přístroje, kterými člověk vnímá svět kolem sebe. Pracují bez vědomé účasti člověka, někdy jsou přístupné jeho kontrole. V závislosti na přijatých informacích člověk rozumí tomu, co vidí, jí, cítí, v jakém prostředí se nachází atd.
Lidské analyzátory
Lidské analyzátory se nazývají nervové útvary, které zajišťují příjem a zpracování informací přijatých z vnitřního prostředí nebo z vnějšího světa. Spolu s těmi, které plní specifické funkce, tvoří smyslový systém. Informace jsou vnímány nervovými zakončeními, která se nacházejí ve smyslových orgánech, následně procházejí nervovým systémem přímo do mozku, kde jsou zpracovávány.
Lidské analyzátory se dělí na:
- Vnější – zrakové, hmatové, čichové, zvukové, chuťové.
- Vnitřní – vnímat informace o stavu vnitřních orgánů.
Analyzátor je rozdělen do tří částí:
- Vnímání – smyslový orgán, receptor, který vnímá informace.
- Střední - vedení informace dále podél nervů do mozku.
- Centrální - nervové buňky v mozkové kůře, kde se zpracovávají přijaté informace.
Periferní (vnímající) oddělení představují smyslové orgány, volná nervová zakončení, receptory, které vnímají určitý druh energie. Převádějí podráždění na nervový impuls. V kortikální (centrální) zóně je impuls zpracován do vjemu, který je člověku srozumitelný. To mu umožňuje rychle a adekvátně reagovat na změny, ke kterým v prostředí dochází.
Pokud všechny analyzátory člověka fungují na 100 %, pak adekvátně a včas vnímá všechny příchozí informace. Problémy však nastávají, když se susceptibilita analyzátorů zhorší a také se ztratí vedení vzruchů po nervových vláknech. Webová stránka stránky psychologické pomoci naznačuje důležitost sledování vašich smyslů a jejich stavu, protože to ovlivňuje vnímavost člověka a jeho plné porozumění tomu, co se děje ve světě kolem něj a uvnitř jeho těla.
Pokud jsou analyzátory poškozené nebo nefungují, má osoba problémy. Jedinec, který necítí bolest, si například nemusí všimnout, že byl vážně zraněn, kousl ho jedovatý hmyz atd. Nedostatek okamžité reakce může vést ke smrti.
Typy lidských analyzátorů
Lidské tělo je plné analyzátorů, které jsou zodpovědné za příjem té či oné informace. Proto jsou lidské senzorické analyzátory rozděleny do typů. Záleží na povaze vjemů, citlivosti receptorů, cíli, rychlosti, povaze podnětu atd.
Externí analyzátory jsou zaměřeny na vnímání všeho, co se děje ve vnějším světě (mimo tělo). Každý člověk subjektivně vnímá to, co je ve vnějším světě. Barvoslepí lidé tedy nemohou vědět, že nemohou rozlišit určité barvy, dokud jim ostatní lidé neřeknou, že barva konkrétního předmětu je jiná.
Externí analyzátory jsou rozděleny do následujících typů:
- Vizuální.
- Chuť.
- Sluchový.
- Čichový.
- Taktilní.
- Teplota.
Interní analyzátory se zabývají udržováním zdravého stavu těla uvnitř. Když se stav určitého orgánu změní, člověk to pochopí prostřednictvím odpovídajících nepříjemných pocitů. Každý den člověk zažívá pocity, které jsou v souladu s přirozenými potřebami těla: hlad, žízeň, únava atd. To podněcuje člověka k určité činnosti, která umožňuje tělu být v rovnováze. Ve zdravém stavu člověk většinou nic necítí.
Samostatně se rozlišují kinestetické (motorické) analyzátory a vestibulární aparát, které jsou odpovědné za polohu těla v prostoru a jeho pohyb.
Receptory bolesti se zabývají tím, že upozorňují osobu, že uvnitř těla nebo na těle došlo ke specifickým změnám. Člověk má tedy pocit, že byl zraněn nebo zasažen.
Porucha analyzátoru vede ke snížení citlivosti okolního světa resp vnitřní stav. Problémy obvykle vznikají s externími analyzátory. Porušení vestibulárního aparátu nebo poškození receptorů bolesti však způsobuje i určité obtíže ve vnímání.
Charakteristika lidských analyzátorů
Primární charakteristikou lidských analyzátorů je jejich citlivost. Existují vysoké a nízké prahy citlivosti. Každý člověk má svůj vlastní. Obyčejný tlak na ruku může u jedné osoby způsobit bolest a u druhé mírné brnění, zcela v závislosti na prahu citlivosti.
Citlivost je absolutní a diferencovaná. Absolutní práh udává minimální sílu podráždění, kterou tělo vnímá. Diferencovaný práh pomáhá rozpoznat minimální rozdíly mezi podněty.
Latentní období je časový úsek od začátku expozice podnětu do objevení se prvních vjemů.
Vizuální analyzátor se podílí na vnímání okolního světa v obrazové podobě. Tyto analyzátory jsou oči, kde se mění velikost zornice, čočky, což vám umožňuje vidět předměty v jakémkoli světle a vzdálenosti. Důležité vlastnosti tohoto analyzátoru jsou:
- Výměna čočky, která vám umožní vidět objekty na blízko i na dálku.
- Adaptace na světlo - zvykání si na osvětlení očí (trvá 2-10 sekund).
- Ostrost je oddělení objektů v prostoru.
- Setrvačnost je stroboskopický efekt, který vytváří iluzi nepřetržitého pohybu.
Porucha vizuálního analyzátoru vede k různým onemocněním:
- Barvoslepost je neschopnost vnímat červenou a zelenou barvu, někdy žlutou a fialovou.
- Barvoslepost je vnímání světa v šedé barvě.
- Hemeralopie je neschopnost vidět za soumraku.
Hmatový analyzátor je charakterizován body, které vnímají různé vlivy okolního světa: bolest, teplo, chlad, otřesy atd. Hlavní rys je kůže vnější prostředí. Pokud dráždidlo neustále působí na kůži, pak analyzátor snižuje svou vlastní citlivost na něj, to znamená, že si na něj zvykne.
Čichovým analyzátorem je nos, který je pokryt chlupy, které plní ochrannou funkci. U onemocnění dýchacích cest lze vysledovat imunitu vůči pachům, které se dostávají do nosu.
Chuťový analyzátor představují nervové buňky umístěné na jazyku, které vnímají chutě: slanou, sladkou, hořkou a kyselou. Jejich kombinace je také zaznamenána. Každý člověk má vlastní náchylnost k určitým chutím. Proto mají všichni lidé jiný vkus, který se může lišit až o 20 %.
Funkce lidských analyzátorů
Hlavní funkcí lidských analyzátorů je vnímání podnětů a informací, přenos do mozku, takže vznikají specifické vjemy, které podněcují vhodné akce. Funkcí je komunikovat tak, aby se osoba automaticky nebo vědomě rozhodla, co dál nebo jak napravit vzniklý problém.
Každý analyzátor má svou vlastní funkci. Všechny analyzátory společně vytvářejí obecnou představu o tom, co se děje ve vnějším světě nebo uvnitř těla.
Vizuální analyzátor pomáhá vnímat až 90 % všech informací okolního světa. Přenáší se pomocí obrázků, které pomáhají rychle se orientovat ve všech zvucích, pachech a jiných dráždivých látkách.
Hmatové analyzátory plní obrannou a ochrannou funkci. Na kůži se dostávají různá cizí tělesa. Jejich různé účinky na kůži nutí člověka rychle se zbavit toho, co může poškodit integritu. Kůže také reguluje tělesnou teplotu tím, že upozorňuje na prostředí, ve kterém se člověk nachází.
Čichové orgány vnímají pachy a chlupy plní ochrannou funkci, aby zbavovaly vzduch cizích těles ve vzduchu. Také člověk vnímá nosem životní prostředí podle čichu, ovládání, kam jít.
Analyzátory chuti pomáhají při rozpoznávání chutí různých předmětů, které vstupují do úst. Pokud něco chutná jedlé, člověk to sní. Když něco neodpovídá chuťovým buňkám, ten člověk to vyplivne.
Vhodnou polohu těla určují svaly, které vysílají signály a při pohybu se napínají.
Funkcí analyzátoru bolesti je chránit tělo před podněty způsobujícími bolest. Zde se člověk buď reflexivně, nebo vědomě začne bránit. Například odtažení ruky od horké konvice je reflexní reakce.
Sluchové analyzátory plní dvě funkce: vnímání zvuků, které mohou upozornit na nebezpečí, a regulaci rovnováhy těla v prostoru. Nemoci sluchových orgánů mohou vést k porušení vestibulárního aparátu nebo zkreslení zvuků.
Každý orgán směřuje k vnímání určité energie. Pokud jsou všechny receptory, orgány a nervová zakončení zdravé, pak člověk zároveň vnímá sebe i svět kolem sebe v celé své kráse.
Předpověď
Pokud člověk ztratí funkčnost svých analyzátorů, prognóza jeho života se do určité míry zhorší. Pro kompenzaci nedostatku je potřeba obnovit jejich funkčnost nebo je vyměnit. Pokud člověk ztratí zrak, musí vnímat svět jinými smysly a „jeho očima“ se stanou jiní lidé nebo vodicí pes.
Lékaři upozorňují na nutnost hygieny a preventivního ošetření všech jejich smyslů. Například si musíte čistit uši, nejíst to, co není považováno za jídlo, chránit se před působením chemikálií atd. Ve vnějším světě existuje mnoho dráždivých látek, které mohou tělu ublížit. Člověk se musí naučit žít tak, aby nepoškodil své senzorické analyzátory.
Následkem ztráty zdraví, kdy vnitřní analyzátory signalizují bolest, která ukazuje na chorobný stav určitého orgánu, může být smrt. Výkon všech lidských analyzátorů tak pomáhá při záchraně života. Poškození smyslů nebo ignorování jejich signálů může výrazně ovlivnit délku života.
Například poškození až 30-50% kůže může vést ke smrti člověka. Poškození sluchu nepovede ke smrti, ale sníží kvalitu života, když člověk nemůže naplno prožívat celý svět.
Některé analyzátory je nutné sledovat, pravidelně kontrolovat jejich výkon a provádět preventivní údržbu. Existují určitá opatření, která pomáhají udržovat zrak, sluch, hmatovou citlivost. Hodně také záleží na genech, které se dětem předávají od rodičů. Jsou to oni, kdo určuje, jak ostré budou analyzátory citlivosti a také práh jejich vnímání.
Harmonický analyzátor je vysoce selektivní zařízení, které dokáže měřit amplitudu a frekvenci jedné harmonické složky za přítomnosti všech ostatních.
Rýže. 10.2.
Podle obvodového řešení se harmonické analyzátory dělí na analyzátory se selektivními obvody a heterodyní (obr. 10.2 obr. 10.2). V dosahu nízké frekvence selektivní obvody jsou vyrobeny ve formě úzkopásmových filtrů ve vysokofrekvenčním rozsahu, který používají oscilační obvody, na mikrovlnných dutinových rezonátorech.
Při paralelní analýze je studovaný signál za vstupním zařízením přiváděn současně do n kanálů, skládajících se z úzkopásmových filtrů naladěných na základní frekvenci a její harmonické (obr. 10.3 obr. 10.3). Napětí příslušných harmonických složek po kvadratické detekci přes spínací zařízení dopadají na indikátor, který registruje absolutní nebo relativní hodnoty napětí harmonických. Při malém počtu kanálů (například 3 nebo 5) není přepínač nutný, můžete použít požadovaný počet indikátorů.
Rýže. 10.3.
Harmonické analyzátory se používají hlavně ke studiu harmonických složek nízkofrekvenčních nesinusových signálů.
Spektrální analyzátory
Spektrální analyzátor je panoramatické zařízení, pomocí kterého můžete pozorovat spektrum zkoumaného signálu na obrazovce katodové trubice. Nejčastější strukturální schéma spektrum je znázorněno na Obr. 10.4 Obr. 10.4. Studovaný periodický signál složitého tvaru vstupuje přes vstupní zařízení do směšovače, na který je přivedeno napětí generátoru rozmítané frekvence. Lineární změna frekvence v průběhu času se vytváří změnou napětí generátoru rozmítání. V důsledku toho je horizontální výchylka elektronového paprsku úměrná frekvenční odchylce od střední hodnoty a horizontální osa je frekvenční osou. Kombinovaná frekvenční napětí jsou generována na výstupu směšovače. Součástky, jejichž frekvence leží v propustném pásmu mezifrekvenčního zesilovače, jsou zesíleny a po detekci ve čtvercovém detektoru a zesílení ve videozesilovači vstupují do vertikálních vychylovacích desek katodové trubice. Vertikální výchylka paprsku je tedy úměrná výkonu určitého úzkého pásma spektra zkoumaného signálu (od do ), splňující rovnost
| (10.7) |
Některé spektrální analyzátory používají logaritmické zesilovače, které umožňují pozorovat spektrální složky s velkým poměrem amplitud (100:1 nebo 1000:1). V takových analyzátorech lze logaritmický režim změnit na lineární.
Rýže. 10.4.
Kalibrátor je určen k vytváření frekvenčních značek na obrazovce elektronky.
Hlavní nevýhodou analyzátorů prezentované akce je dlouhá doba trvání analýzy.
Frekvenční rozsah lokálního oscilátoru je určen šířkou zkoumaného spektra. Pro měření hlavního nebo tří postranních laloků musí být rozsah výkyvu roven . (obr. 10.5 obr. 10.5)
Frekvenční rozmítání určuje počet rozmítání LO za sekundu. Minimální hodnota periody rozmítání je charakterizována dobou sekvenční analýzy T seq. Při analýze spektra periodických pulzních signálů je perioda rozmítání T krát vztažena k periodě opakování signálu T se vztahem: , kde m je počet spektrální čáry pozorované na obrazovce trubice.
Mezifrekvence spektrálního analyzátoru by měla být taková, aby při minimální době trvání studovaného pulzu? obraz spektra získaný přes zrcadlový kanál nebyl superponován na spektrogram hlavního kanálu (obr. 10.5 obr. 10.5).
Rýže. 10.5.
Měření THD
Nelineární zkreslení harmonického signálu je změna jeho tvaru vyplývající z průchodu signálu zařízením obsahujícím nelineární prvek. Zkreslený signál lze reprezentovat jako součet konstantní složky, první harmonické s frekvencí f a vyšších harmonických k frekvencím 
.
Mírou nelineárního zkreslení harmonického signálu je harmonický koeficient, který charakterizuje rozdíl tvaru daného periodického signálu od harmonického.
 |
(10.8) |
kde A i je amplituda i-té harmonické signálu.
Nelineární zkreslení se měří dvěma metodami: harmonickou a kombinační. Při harmonické metodě je na vstup testovaného zařízení přiveden jeden harmonický signál, při kombinované metodě jsou přiváděny dva (nebo tři) signály různých frekvencí. Existuje statistická metoda, při které je na vstup přiveden šumový signál.
Měření nelineárního zkreslení harmonickou metodou se provádí pomocí zařízení - nelineárního zkreslení. Vstupní zařízení je navrženo tak, aby odpovídalo výstupní impedanci studovaného objektu vstupní impedanci měřiče nelineárního zkreslení. Širokopásmový zesilovač poskytuje zesílení signálu na hodnotu vhodnou pro čtení a další výpočty. Šířka pásma Zesilovač pokrývá frekvenční rozsah od spodní pracovní frekvence do pětinásobku horní frekvence, při které se měří harmonické zkreslení.
Pracovní frekvenční rozsah se nastavuje spínacími odpory R, plynulé ladění zajišťuje dvojitý blok proměnných kondenzátorů.
Výstup osciloskopu je k dispozici pro sledování průběhu nebo jeho vyšších harmonických. Vyrábí se pro provoz v nízkém (audiofrekvenčním) rozsahu.
V praxi se používají jednoduchá zařízení, která využívají metodu sekvenční spektrální analýzy. Mezi taková zařízení patří panoramatické rádiové přijímače, vyhledávací zařízení pro detekci a měření frekvence signálů, spektrální analyzátory, měřiče amplitudových a fázových charakteristik atd.
Základní princip činnosti zařízení tohoto typu spočívá v tom, že ve směšovači 2 se pomocí frekvenčně laditelného lokálního oscilátoru 8 převádí frekvence signálu, poté je signál analyzován na mezifrekvenci volebním systémem 3. Po detekci a dodatečné filtrování (4, 5) je signál přiváděn do speciálního rozhodovacího bloku 6, který rozhoduje o přítomnosti signálu na vstupu zařízení. Současně lze signál pozorovat na obrazovce indikátoru 7. Zákon změny frekvence lokálního oscilátoru může být libovolný. Navíc je třeba poznamenat, že nelineární vyhledávání může být vhodné pouze s nerovnoměrným rozložením frekvence signálu v rámci vyhledávacího rozsahu. Vyhledávání lze navíc provádět formou jedné operace provedené v daném čase, nebo formou opakovaně se opakujících cyklů.
Obecné blokové schéma zařízení pro sekvenční spektrální analýzu je znázorněno na obrázku 7.
Strukturní schéma zařízení pro sekvenční spektrální analýzu
1- Vstupní zařízení; 2- mixér; 3- Volební systém;
4- Amplitudový detektor; 5- Dolní propust; 6- Rozhodující blok;
7- Indikátor; 8-FM lokální oscilátor.
U dvoufázových hledačů se vyhledávací algoritmus obvykle volí tak, že překročení prahové hodnoty v první fázi detekce způsobí zastavení pátrání na dobu t během níž probíhá analýza ve druhé fázi detekce. Rozhodnutí o přítomnosti nebo nepřítomnosti signálu v daném bodě v dosahu je provedeno přesně druhým stupněm detekce po čase t. Není-li v místě zastavení žádný signál, pokračuje hledání nebo po čase t ve stejném směru nebo resetujte na výchozí stav. Detekce signálu může nastat jak při prvním skenování vyhledávacího rozsahu, tak po nějakém náhodném počtu skenů. Protože čas T, rovná intervalu mezi začátkem vyhledávání a okamžikem, kdy se vyhledávací zařízení zastaví v místě signálu, je náhodná veličina, vyvstává otázka nalezení distribučního zákona, matematického očekávání a rozptylu této náhodné veličiny. V problému nalezení distribučního zákona pro dobu vyhledávání jsou nastíněny dva přístupy. První je přímá analýza skutečného, spojitého systému. Druhý přístup spočívá v rozdělení celého rozsahu na konečný počet buněk a nahrazení kontinuálního vyhledávání diskrétním postupem.
21. Digitální spektrální analyzátor: blokové schéma, princip činnosti.
Spektrální analyzátory lze klasifikovat metodou analýzy:
se sekvenční, simultánní nebo smíšenou analýzou; podle schématu: jednokanálový, vícekanálový; podle typu indikátoru nebo záznamového zařízení: osciloskop, se záznamníkem; podle frekvenčního rozsahu: nízkofrekvenční, vysokofrekvenční, ultravysokofrekvenční, široký rozsah.
Spektrální analyzátory - se provádějí podle zobecněného schématu typu vstupní zařízení - převodník - indikační nebo záznamové zařízení. Konkrétní schémata a konstrukce zařízení, která provádějí analýzu filtrací, jsou různé, ale hlavním uzlem je úzkopásmový systém, který vybírá spektrální složky nebo části spektra.
Moderní digitální spektrální analyzátor je kvalitativně nový typ zařízení, ve kterém jsou pomocí sady počítačových programů modelovány specifické funkce mnoha zařízení: ke změně povahy operace stačí zavolat příslušný program pro zpracování bez restrukturalizace zařízení. . Softwarový balík digitálního spektrálního analyzátoru umožňuje spojit prakticky všechny funkce potřebné pro komplexní studium různých signálů a procesů v jednom přístroji. Princip činnosti digitálního spektrálního analyzátoru je založen na výpočetních postupech pro stanovení parametrů a charakteristik různých procesů.
Studované signály jsou vedeny jedním (A) nebo dvěma (A, B) kanály do příslušných zesilovačů s proměnným zesílením, které přivádějí různé úrovně vstupních signálů (od 0,01 do 10 V) na hodnotu potřebnou pro normální provoz následných cesty. Signály jsou poté odeslány do dolní propusti, která vybere frekvenční pásmo, které má být analyzováno.
Výzkumník může filtry zapínat a vypínat. Z jehož výstupu jsou signály odesílány do ADC, kde jsou převedeny na paralelní 10bitový binární kód. Může fungovat jako jeden a oba kanály současně. V druhém případě jsou vzorky signálů vedeny paralelně oběma kanály, což umožňuje uložit do digitálního kódu informaci o fázových vztazích signálů nezbytných pro měření vzájemných charakteristik. Vzorkovací frekvence je nastavena vestavěným krystalovým oscilátorem a může být výzkumníkem měněna v rozmezí 0,2 - 100 kHz. Tato frekvence určuje referenční měřítko spektrálního analyzátoru signálu v časové a frekvenční oblasti.
Signálové cesty od vstupů zesilovače k výstupu ADC mají kalibrované hodnoty koeficientu přenosu v celém rozsahu frekvencí a napěťových úrovní. Informace o hodnotě koeficientu přenosu a vzorkovací frekvenci ADC jsou zadávány do výpočetního zařízení (mikroprocesoru) a zohledněny při formování konečného výsledku výzkumu. Mikroprocesor pracuje v souladu s programem uloženým v jeho paměti. Program se skládá z řady podprogramů, které organizují tu či onu výpočetní operaci (výpočet spektra nebo korelační funkce, stanovení pravděpodobnostních charakteristik, konstrukce histogramu atd.). Výsledky výpočtu se zobrazují na indikátoru nebo záznamovém zařízení, které lze použít jako digitální magnetofon, diskovou jednotku, osciloskop nebo záznamník. Poslední dva jsou připojeny přes DAC. Všechny výsledky jsou doprovázeny měřítkem pro převod na fyzické jednotky.
Obr.4. Blokové schéma digitálního spektrálního analyzátoru.
Při analýze signálů prezentovaných v digitální podobě jsou data zadávána přímo do výpočetního zařízení pomocí zařízení pro digitální vstup dat z psací desky ovládacího panelu v desítkovém kódu.
Základní režimy činnosti digitálního spektrálního analyzátoru; spektrální, digitální filtrování, statistická a korelační analýza; měření výkonového spektra, vzájemného spektra dvou signálů.