Основная функция которых состоит в восприятии информации и формировании соответствующих реакций. При этом информация может идти как из окружающей среды, так и изнутри самого организма.

Общее строение анализатора . Само понятие «анализатор» появилось в науке благодаря известному ученому И. Павлову. Именно он впервые определил их как отдельную систему органов и выделил общую структуру.

Несмотря на все разнообразие строение анализатора, как правило, довольно типичное. Он состоит из рецепторного отдела, проводящей части и центрального отдела.

• Рецепторная, или периферическая часть анализатора представляет собой рецептор, который приспособлен к восприятию и первичной обработке определенной информации. Например, ушной завиток реагирует на звуковую волну, глаза — на свет, кожные рецепторы — на давление. В рецепторах информация о воздействии раздражителя перерабатывается в нервный электрический импульс.
• Проводниковые части — отделы анализатора, которые представляют собой нервные пути и окончания, которые идут к подкорковым структурам головного мозга. Примером может служить зрительный, а также слуховой нерв.
• Центральная часть анализатора — это зона коры головного мозга, на которую проектируется полученная информация. Здесь, в сером веществе, осуществляется окончательная переработка информации и выбор наиболее подходящей реакции на раздражитель. Например, если прижать палец к чему-то горячему, то терморецепторы кожи проведут сигнал к головному мозгу, откуда поступит команда одернуть руку.

Анализаторы человека и их классификация . В физиологии принято разделять все анализаторы на внешние и внутренние. Внешние анализаторы человека реагируют на те раздражители, которые приходят из внешней среды. Рассмотрим их более подробно.

• Зрительный анализатор . Рецепторная часть данной структуры представлена глазами. Человеческий глаз состоит из трех оболочек — белковой, кровеносной и нервной. Количество света, которое поступает на сетчатку, регулируется зрачком, который способен расширятся и суживаться. Луч света переламывается на роговице, хрусталике и в Таким образом, изображение попадает на сетчатку, которая содержит множество нервных рецепторов — палочек и колбочек. Благодаря химическим реакциям здесь формируется электрический импульс, которые следует по и проектируется в затылочных долях коры головного мозга.
• Слуховой анализатор . Рецептором здесь является ухо. Внешняя его часть собирает звук, средняя представляет собой путь его прохождения. Вибрация продвигается по отделам анализатора до тех пор, пока не достигнет завитка. Здесь колебания вызывают движение отолитов, которое и формирует нервный импульс. Сигнал идет по слуховому нерву к височным долям головного мозга.
• Обонятельный анализатор . Внутренняя оболочка носа покрыта так называемым обонятельным эпителием, структуры которого реагируют на молекулы запаха, создавая нервные импульсы.
• Вкусовые анализаторы человека . Они представлены вкусовыми сосочками — скоплением чувствительных химических рецепторов, которые реагируют на определенные
• Тактильные, болевые, температурные анализаторы человека — представленные соответствующими рецепторами, расположенными в разных слоях кожи.

Если говорить о внутренних анализаторах человека, то это те структуры, которые реагируют на изменения внутри организма. Например, в мышечной ткани есть специфические рецепторы, которые реагируют на давление и другие показатели, которые изменяются внутри тела.

Еще один яркий пример — это который реагирует на положение всего тела и его частей относительно пространства.

Стоит отметить, что анализаторы человека имеют собственные характеристика, а эффективность их работы зависит от возраста, а иногда и от пола. Например, женщины различают больше оттенков и ароматов, чем мужчины. Представители же сильной половины, имеют больше

Структурная схема анализатора последовательного типа приведена на рис. 2.23.

Рис. 2.23. Структурная схема анализатора последовательного типа

Входной сигнал U вх поступает на входное устройство 1 анализатора, где усиливается усилителем или ослабляется аттенюатором до нужного значения и поступает на смеситель 2 . Смеситель перемножает входной сигнал и сигнал гетеродина 6 , частота, которого изменяется по линейному закону с помощью модулятора 7 . На выходе смесителя ставится резонатор 3 ,выделяющий сигналы суммарной или разностной частоты гетеродина и входного сигнала.

На рис. 2.24 представлена структурная схема анализатора, отличающаяся от структурной схемы, изображенной на рис. 2.23, наличием частотного детектора, преобразующего частоту гетеродина в напряжение постоянного тока.

Рис. 2.24. Структурная схема анализатора с частотным детектором:

1 – входное устройство, 2 – смеситель, 3 – резонатор, 4 – детектор,

5 – широкополосный усилитель, 6 – гетеродин, 7 – модулятор, 8 – усилитель горизонтального отклонения, 9– индикатор, 10 – частотный детектор

Это позволяет снизить требования к гетеродину относительно стабильности частот и линейности модуляционной характеристики. В этой схеме точность отсчета частоты определяется стабильностью коэффициента передачи частотного детектора и линейностью его характеристики в диапазоне частот перестраиваемого гетеродина.

В анализаторах для ослабления помех по зеркальному каналу используют двойное преобразование частоты. Эти помехи могут возникать из-за того, что резонатор не сможет различить два сигнала, если выполняется условие

В схеме анализатора с двойным преобразованием частоты (Рис. 2.25) сигнал после входного устройства поступает на смеситель 11 . На него же подается напряжение с перестраиваемого вручную гетеродина 12 . Между смесителями 1 и 2 включен усилитель промежуточной частоты 11 .

Рис. 2.25. Структурная схема анализатора с двумя гетеродинами:

1 – входное устройство; 2 – второй смеситель; 3 – резонатор; 4 – детектор; 5 –широкополосный усилитель; 6 – второй гетеродин; 7 – модулятор; 8 – усилитель горизонтального отклонения; 9 – индикатор; 10 – первый смеситель; 11 – усилитель промежуточной частоты; 12 – первый гетеродин

Для подавления помехи по зеркальному каналу промежуточную частоту выбирают больше верхней частоты спектра сигнала. Использование двух гетеродинов позволяет градуировать экран осциллографа по частоте, так как при изменении частоты первого гетеродина разметка шкалы не изменяется. При использовании одного гетеродина изменение его диапазона частот вызывает изменение масштаба по частоте. В анализаторах спектра используют пиковые или среднеквадратичные детекторы, а иногда последовательное соединение среднеквадратичного и пикового детекторов. Для повышения точности анализаторов вместо электронно-лу­чевой трубки применяют регистрирующие приборы. Для получения значений амплитуд спектра в логарифмическом масштабе (в дБ) перед регистрирующим прибором включают линейно-логарифмический преобразователь.

Структурная схема анализатора спектра параллельного типа приведена на рис. 2.26.

Рис. 2.26. Структурная схема анализатора параллельного типа

Исследуемый сигнал после входного устройства 1 поступает на п резонаторов 2i ,…,2n . Напряжение с резонаторов после прохождения через детектор 3 фиксируется регистрирующим устройством 4 . В автоматическом варианте параллельного анализатора вместо переключателя устанавливается коммутатор. Синхронно с переключением каналов изменяется развертка регистрирующего прибора. Кроме рассмотренных последовательных и параллельных ана­лизаторов спектра существуют комбинированные, одна из воз­можных схем которых приведена на рис. 2.27.

Рис. 2.27. Структурная схема автоматического анализатора параллельного типа

В этой схеме анализируемый сигнал после входного устройства 1 поступает на смеситель 2 . Смешанный с напряжением гетеродина 7 сигнал промежуточной частоты анализируется и резонаторами 3i ,…,3n . Выходное напряжение с резонаторов проходит через коммутатор 4 и детектор 5 на регистрирующее устройство 6 . Развертывающее устройство последнего синхронизируется с работой коммутатора и модулятора 8 , который изменяет частоту гетеродина по определенному закону. Комбинированные анализаторы позволяют использовать быстродействие параллельного и простоту схемы последовательного анализаторов.

Рассмотрим структурную схему анализатора без резонаторов (Рис. 2.28), которая реализует выражение (2.26). Исследуемый сигнал после входного устройства 7 , поступает на два переумножителя 3 , в одном из которых умножается на sinωt, а в другом на cosωt. Синусно-косинусные напряжения вырабатываются генератором 2 . С выхода переемножителей напряжения подаются на интеграторы 4 , на выходе которых через время t И получим напряжения, пропорциональные синусной и косинусной составляющим спектра.

Рис. 2.28. Структурная схема анализатора без резонаторов

, (2.43)

. (2.44)

При идеальности всех устройств в схемы имеем идеальный анализатор с бесконечной разрешающей способностью (при t И → ∞) Предположим, что интегратор заменен RC-фильтром с пос­тоянной времени τ = RC. Коэффициент передачи фильтра

. (2.46)

Пусть входной сигнал

, (2.47)

тогда напряжения на выходе переумножителей

Если принять ω ≈ ω r то на выходе RC-фильтра напряжение суммарной частоты (ω + ω r) будет значительно меньше напряжения разностной частоты. Поэтому можно написать, что

, (2.50)

. (2.51)

После возведения в квадрат, суммирования и извлечения корня получаем

. (2.52)

Это выражение подобно выражению для простого колебатель­ного контура. В качестве таких генераторов используют LC-генераторы, RC-генераторы и релаксационные. У релаксационных генераторов можно получить хорошую линейность модуляционной характеристики.

Рис. 2.29. Структурная схема генератора качающейся частоты

с обратной связью

Для получения синусоидальной формы кривой на их выходе ставится фильтр нижних частот.

В ИАЧХ эти генераторы не распространены в связи со слож­ностью получения широкой полосы качания частот при синусо­идальной форме выходного напряжения. Рассмотрим способы улучшения линейности модуляционной характеристики ИАЧХ.

Другим способом является использование отрицательной об­ратной связи. В качестве звена обратной связи применен частотный детектор ЧД. Так как характеристики этой схемы определяются в основном звеном обратной связи, то к частотному детектору предъявляются жесткие требования: он должен обладать высокой стабильностью и хорошей линейностью в диапазоне качания частоты.

Кроме рассмотренных методов для улучшения линейности модуляционной характеристики используют коррекцию модулирующего напряжения с помощью нелинейных элементов.

Для получения частотных меток на экране индикатора применяется метод нулевых биений или метод остановки частоты. Схема ИАЧХ, построенная с использованием метода нулевых биений, представлена на рис. 2.30.

Рис. 2.30. Структурная схема формирователя меток

К входным параметрам прибора относятся: чувствительность; полоса пропускания; динамический диапазон; входное сопротивление.

Погрешность ИАЧХ по амплитуде определяется неравномер­ностью выходного напряжения в полосе качания, неравномер­ностью АЧХ и нелинейностью детектора и усилителя вертикального отклонения, погрешностью отсчета амплитуды. Неравномерность выходного напряжения оценивается выраже­нием

, (2.53)

где U max и U min – максимальное и минимальное значения выходного напряжения в полосе качания.

Неравномерность собственной частотной характеристики ИАЧХ в полосе качания определяется по изображению на экране индикатора выходного напряжения прибора, измеренного собственным детектором, и рассчитывается по формуле

, (2.54)

где l max и l min – максимальное и минимальное отклонения луча в полосе качания.

Погрешность ИАЧХ по частоте определяется погрешностью узла меток и нелинейностью частотного масштаба, которую можно определить по формуле

, (2.55)

где Δ f max – максимальное отклонение частоты от линейного закона ее изменения; f В – f Н высокая и низкая полосы качания.

При исследовании полосы пропускания резонансных устройств удобно иметь на экране три метки: центральная соответствует резонансной частоте, а две крайние отмечают полосу пропускания устройства. Для получения этих меток и нужен генератор низкой частоты ГНЧ, который модулирует амплитуду калибровочного генератора. Метод остановки частоты заключается в том, что модулирую­щее напряжение имеет не пилообразную, а пилообразно-ступенчатую форму (Рис. 2.31).

Рис.2.31. График линейно-ступенчатого напряжения

В момент времени 1 , остановки изменения частоты на экране появится яркая точка и в этот момент измеряется частота. Для получения высокой точности используют цифровой частотомер. Меняя момент остановки, можно измерить частоту любой точки АЧХ.

Анализаторы человека – виды, характеристика, функции

Анализаторы человека помогают в получении и обработке информации, которую органы чувств получают из окружающей или внутренней среды.

Как человек воспринимает окружающий мир – поступающую информацию, запахи, цвета, вкусы? Все это обеспечивается анализаторами человека, которые расположены по всему телу. Они бывают разных видов и обладают различной характеристикой. Несмотря на различия между собой в строении, они выполняют одну общую функцию – воспринимать и перерабатывать информацию, которая затем передается человеку в понятном ему виде.

Анализаторы являются всего лишь аппаратами, через которые человек воспринимает окружающий мир. Они работают без сознательного участия человека, порой поддаются его контролю. В зависимости от полученной информации, человек понимает, что он видит, кушает, нюхает, в какой среде находится и т. д.

Анализаторы человека

Анализаторами человека называют нервные образования, обеспечивающие прием и переработку полученной из внутренней среды или внешнего мира информации. Вместе с , которые выполняют конкретные функции, они образуют сенсорную систему. Информация воспринимается нервными окончаниями, которые расположены в сенсорных органах, затем проходит по нервной системе прямо в мозг, где обрабатывается.

Анализаторы человека делятся на:

1. Внешние – зрительные, тактильные, обонятельные, звуковые, вкусовые.
2. Внутренние – воспринимают информацию о состоянии внутренних органов.

Анализатор разделяется на три отдела:

1. Воспринимающий – орган чувств, рецептор, который воспринимает информацию.
2. Промежуточный – проводящий информацию далее по нервам в головной мозг.
3. Центральный – нервные клетки в коре больших полушарий, где поступившая информация обрабатывается.

Периферический (воспринимающий) отдел представлен органами чувств, свободными нервными окончаниями, рецепторами, которые воспринимают определенный вид энергии. Они переводят раздражение в нервный импульс. В корковой (центральной) зоне импульс перерабатывается в ощущение, которое понятно человеку. Это позволяет ему быстро и адекватно реагировать на изменения, которые происходят в окружающей среде.

Если все анализаторы человека работают на 100%, тогда он адекватно и вовремя воспринимает всю поступающую информацию. Однако проблемы возникают тогда, когда ухудшается восприимчивость анализаторов, а также теряется проводимость импульсов по нервным волокнам. Сайт психологической помощи сайт указывает на важность слежения за своими органами чувств и их состоянием, поскольку это влияет на восприимчивость человека и его полное понимание того, что происходит в окружающем мире и внутри его тела.

Если анализаторы повреждены или не функционируют, то у человека возникают проблемы. К примеру, индивид, который не чувствует боли, может не заметить, что он серьезно поранился, его укусило ядовитое насекомое и т. д. Отсутствие моментальной реакции может привести к гибели.

Виды анализаторов человека

Человеческий организм полон анализаторов, которые отвечают за прием той или иной информации. Вот почему сенсорные анализаторы человека подразделены на виды. Это зависит от характера ощущений, чувствительности рецепторов, назначения, скорости , природы раздражителя и т. д.

Внешние анализаторы направлены на восприятие всего, что происходит во внешнем мире (вне тела). Каждый человек субъективно воспринимает то, что находится во внешнем мире. Так, дальтоники не могут знать о том, что они не различают некоторых цветов, пока другие люди им не скажут о том, что цвет конкретного предмета другой.

Внешние анализаторы делятся на такие виды:

1. Зрительный.
2. Вкусовой.
3. Слуховой.
4. Обонятельный.
5. Осязательный.
6. Температурный.

Внутренние анализаторы занимаются сохранением здорового состояния организма внутри. Когда состояние отдельного органа изменяется, человек понимает это через соответствующие неприятные ощущения. Ежедневно человек испытывает ощущения, согласующиеся с естественными потребностями организма: голод, жажда, усталость и т. д. Это побуждает человека на совершение определенного действия, что позволяет привести организм в равновесие. В здоровом состоянии человек обычно ничего не ощущает.

Отдельно выделяют кинестетические (двигательные) анализаторы и вестибулярный аппарат, которые отвечают за положение тела в пространстве и его передвижение.

Болевые рецепторы занимаются оповещением человека о том, что произошли конкретные изменения внутри организма или на теле. Так, человек ощущает, что поранился или ударился.

Нарушение работы анализатора приводит к уменьшению восприимчивости окружающего мира или внутреннего состояния. Обычно проблемы возникают с внешними анализаторами. Однако нарушение вестибулярного аппарата или повреждение болевых рецепторов тоже вызывает определенные трудности в восприятии.

Характеристика анализаторов человека

Первостепенной характеристикой анализаторов человека является его чувствительность. Существуют высокий и низкий пороги чувствительности. У каждого человека он свой. Обычное надавливание на руку может вызывать боль у одного и легкое покалывание у другого, что полностью зависит от чувствительного порога.

Чувствительность бывает абсолютной и дифференцированной. Абсолютный порог указывает на минимальную силу раздражения, который воспринимается организмом. Дифференцированный порог помогает в узнавании минимальных различий между раздражителями.

Латентный период – это промежуток времени от начала воздействия раздражителя до появления первых ощущений.

Зрительный анализатор участвует в восприятии окружающего мира в образном виде. Этими анализаторами являются глаза, где меняется размер зрачка, хрусталика, что и позволяет видеть предметы при любом освещении и расстоянии. Важными характеристиками данного анализатора являются:

1. Изменение хрусталика, который позволяет видеть предметы как вблизи, так и в дали.
2. Световая адаптация – привыкание глаза к освещению (занимает 2-10 секунд).
3. Острота – разделение предметов в пространстве.
4. Инерция – стробоскопический эффект, который создает иллюзию непрерывности движения.

Расстройство зрительного анализатора приводит к различным заболеваниям:

• Дальтонизм – неспособность воспринимать красный и зеленый цвета, иногда желтый и фиолетовый.
• Цветовая слепота – восприятие мира в сером цвете.
• Гемералопия – неспособность видеть в сумерках.

Тактильный анализатор характеризуется точками, которые воспринимают различное воздействие окружающего мира: боль, тепло, холод, толчки и т. д. Главной особенностью является кожного покрова к внешней среде. Если раздражитель постоянно воздействует на кожу, тогда анализатор снижает собственную чувствительность на него, то есть привыкает.

Обонятельным анализатором является нос, который покрыт волосками, выполняющими защитную функцию. При респираторных заболеваниях прослеживается невосприимчивость запахов, которые поступают в нос.

Вкусовой анализатор представлен нервными клетками, расположенными на языке, которые воспринимают вкусы: соленый, сладкий, горький и кислый. Также отмечается их комбинация. У каждого человека прослеживается своя восприимчивость тех или иных вкусов. Вот почему у всех людей разные вкусы, которые могут отличаться до 20%.

Функции анализаторов человека

Основной функцией анализаторов человека является восприятие раздражителей и информации, передача в головной мозг, чтобы возникли конкретные ощущения, побуждающие к соответствующим действиям. Функция – сообщить, чтобы человек автоматически или осознанно принял решение, что ему делать дальше или как устранить возникшую проблему.

У каждого анализатора своя функция. В совокупности все анализаторы создают общее представление о том, что происходит во внешнем мире или внутри организма.

Зрительный анализатор помогает воспринимать до 90% всей информации окружающего мира. Она передается картинками, которые помогают быстро сориентироваться во всех звуках, запахах и прочих раздражителях.

Тактильные анализаторы выполняют оборонительно-защитную функцию. На кожу попадают различные инородные тела. Их различное воздействие на кожу заставляет человека быстро избавляться от того, что может нанести вред целостности. Также кожей регулируется температура тела за счет оповещения о том, в какой среде человек оказался.

Органы нюха воспринимают запахи, а волоски выполняют защитную функцию по избавлению воздуха от инородных тел, находящихся в воздухе. Также человек через нос воспринимает окружающую среду по запаху, контролируя, куда идти.

Вкусовые анализаторы помогают в распознавании вкусов различных предметов, которые попадают в рот. Если по вкусу что-то является съедобным, человек кушает. Если что-то не соответствует вкусовым рецепторам, человек это выплевывает.

Соответствующее положение тела определяется мышцами, которые посылают сигналы и напрягаются при движении.

Функцией болевого анализатора является защита организма от причиняющих боль раздражителей. Здесь человек либо рефлекторно, либо осознанно начинает защищаться. Например, отдергивание руки от горячего чайника является рефлекторной реакцией.

Слуховые анализаторы выполняют две функции: восприятие звуков, которые могут оповещать об опасности, и регуляция равновесия тела в пространстве. Заболевание органов слуха могут привести к нарушению вестибулярного аппарата или искажению звуков.

Каждый орган направлен на восприятие определенной энергии. Если все рецепторы, органы и нервные окончания здоровы, тогда человек воспринимает себя и окружающий мир во всей красе одновременно.

Прогноз

Если человек утрачивает функциональность своих анализаторов, тогда прогноз его жизни в некоторой степени ухудшается. Возникает необходимость в восстановлении их функциональности или замещении, чтобы компенсировать недостаток. Если человек теряет зрение, тогда ему приходится воспринимать мир через другие органы чувств, а «его глазами» становятся другие люди или собака-поводырь.

Врачи отмечают необходимость соблюдения гигиены и проведения профилактики лечения всех своих органов чувств. К примеру, необходимо чистить уши, не кушать то, что не считается едой, беречь себя от воздействия химических веществ и т. д. Во внешнем мире есть множество раздражителей, которые могут причинить вред организму. Человек обязан научиться жить так, чтобы не повреждать свои сенсорные анализаторы.

Итогом потери здоровья, когда внутренние анализаторы сигнализируют о боли, что говорит о болезненном состоянии конкретного органа, может стать смерть. Таким образом, работоспособность всех анализаторов человека помогает в сохранении жизни. Повреждение органов чувств или игнорирование их сигналов может значительно повлиять на продолжительность жизни.

К примеру, повреждение до 30-50% кожного покрова может привести к смерти человека. Повреждение органов слуха не приведет к смерти, однако снизит качество жизни, когда человек не сможет полноценно познавать весь мир.

За некоторыми анализаторами необходимо следить, периодически проходить проверку их работоспособности и проводить профилактику. Существуют определенные меры, которые помогают в сохранении зрения, слуха, тактильной чувствительности. Многое зависит еще и от генов, которые передаются детям от родителей. Именно они определяют, насколько острыми по чувствительности будут анализаторы, а также их порог восприятия.

Анализатор гармоник представляет собой высокоизбирательное устройство, при помощи которого можно измерить амплитуду и частоту одной гармонической составляющей в присутствии всех других.

Рис. 10.2.

По схемным решениям анализаторы гармоник подразделяют на анализаторы с избирательными контурами и гетеродинные (рис. 10.2 рис. 10.2). В диапазоне низких частотах избирательные контуры выполняют в виде узкополосных фильтров, в диапазоне высоких частот используют колебательные контуры, на СВЧ – объемные резонаторы.

При параллельном анализе исследуемый сигнал после входного устройства поступает одновременно на n каналов, состоящих из узкополосных фильтров, настроенных на основную частоту и ее гармоники (рис. 10.3 рис. 10.3). Напряжения соответствующих гармонических составляющих после квадратичного детектирования через коммутирующее устройство попадают на индикатор , регистрирующий абсолютные или относительные значения напряжения гармоник. При малом числе каналов (например, 3 или 5) коммутатор не обязателен, можно использовать необходимое количество индикаторов.

Рис. 10.3.

Анализаторы гармоник применяются в основном для исследования гармонических составляющих несинусоидальных сигналов низкой частоты.

Анализаторы спектра

Анализатор спектра представляет собой панорамное устройство, при помощи которого можно наблюдать на экране электроннолучевой трубки спектр исследуемого сигнала. Наиболее распространенная структурная схема спектра представлена на рис. 10.4 рис. 10.4 . Исследуемый периодический сигнал сложной формы поступает через входное устройство на смеситель, к которому подводится напряжение генератора качающейся частоты. Линейное изменение частоты во времени производится изменением напряжения генератора развертки. Вследствие этого отклонение электронного луча по горизонтали пропорционально отклонению частоты от среднего значения и горизонтальная ось является осью частот. На выходе смесителя образуются напряжения комбинационных частот. Составляющие, частота которых лежит в полосе пропускания усилителя промежуточной частоты усиливаются и после детектирования в квадратном детекторе и усиления в видео усилителе поступают на вертикально отклоняющие пластины электроннолучевой трубки. Таким образом, отклонение луча по вертикали пропорционально мощности определенной узкой полосы спектра исследуемого сигнала (от до ), удовлетворяющему равенство

(10.7)

В некоторых анализаторах спектра используют логарифмические усилители, которые дают возможность наблюдать составляющие спектра с большим отношением амплитуд (100:1 или 1000:1). В таких анализаторах логарифмический режим можно менять на линейный.

Рис. 10.4.

Калибратор предназначен для создания на экране трубки частотных меток.

Основным недостатком анализаторов представленного действия является большая продолжительность анализа.

Диапазон качания частоты гетеродина определяется шириной исследуемого спектра. Для измерения основного или трех боковых лепестков диапазон качания должен быть равен . (рис. 10.5 рис. 10.5)

Частотна развертки определяет количество циклов качания частоты гетеродина в секунду. Минимальная величина периода развертки характеризуется временем последовательного анализа T посл При анализе спектра периодических импульсных сигналов период развертки Т раз связан с периодом следования сигналов T c соотношением: , где m – число линий спектра, наблюдаемых на экране трубки.

Промежуточная частота анализатора спектра должна быть такой, чтобы при минимальной длительности исследуемого импульса? изображение спектра, получаемое по зеркальному каналу, не накладывалось на спектрограмму основного канала (рис. 10.5 рис. 10.5).

Рис. 10.5.

Измерение нелинейных искажений

Нелинейным искажение гармонического сигнала называется изменение его формы, возникающее в результате прохождения сигнала через устройство, содержащее нелинейный элемент. Искаженный сигнал можно представить в виде суммы постоянной составляющей, первой гармоники с частотой f и высших гармоник к частотам .

Мерой нелинейного искажения гармонического сигнала является коэффициент гармоник, характеризующий отличие формы данного периодического сигнала от гармонического

(10.8)

где A i – амплитуда i -й гармоники сигнала.

Нелинейные искажения измеряют двумя методами: гармоническим и комбинационным. При гармоническом методе на вход испытуемого устройства подают один гармонический сигнал, при комбинированном – два (или три) сигнала разных частот. Существует статистический метод, при котором на вход подают шумовой сигнал.

Измерение нелинейных искажений гармоническим методом осуществляется при помощи прибора – измерителя нелинейных искажений. Входное устройство предназначено для согласования выходного сопротивления исследуемого объекта с входным сопротивлением измерителя нелинейных искажений. Широкополосный усилитель обеспечивает усиление сигнала до величины, удобной для отсчета и дальнейших вычислений. Полоса пропускания усилителя охватывает диапазон частот от нижней рабочей частоты до пятикратного значения верхней частоты, на которой измеряются нелинейные искажения.

Диапазон рабочих частот устанавливается переключением резисторов R , плавная настройка осуществляется сдвоенным блоком конденсаторов переменной емкости.

Для наблюдения формы сигнала или его высших гармоник предусмотрен выход на осциллограф. Выпускают для работы в диапазоне низких (звуковых частот).

На практике применяются простые устройства, использующие метод последовательного спектрального анализа. К таким устройствам относятся панорамные радиоприемники, поисковые устройства обнаружения и измерения частоты сигналов, анализаторы спектра, измерители амплитудно- и фазо-частотных характеристик и т. д.

Основной принцип работы устройства данного типа заключается в том, что в смесителе 2 с помощью перестраиваемого по частоте гетеродина 8 происходит преобразование частоты сигнала, затем сигнал анализируется по промежуточной частоте избирательной системой 3. После детектирования и дополнительной фильтрации (4, 5) сигнал поступает на специальный решающий блок 6, который принимает решение о наличии сигнала.на входе устройства. Одновременно сигнал можно наблюдать на экране индикатора 7. Закон изменения частоты гетеродина может быть любым. Причем следует отметить, что нелинейный поиск может оказаться целесообразным только при неравномерном, распределении частоты сигнала внутри диапазона поиска. Кроме того, поиск может выполняться в виде однократной операции, производимой за заданное время, или в виде многократно повторяющихся циклов.

Общая структурная схема устройства последовательного спектрального анализа приведена на рисунке 7.

Структурная схема устройства последовательного спектрального анализа

1- Входное устройство; 2- Смеситель; 3- Избирательная система;

4- Амплитудный детектор; 5- Фильтр нижних частот; 6- Решающий блок;

7- Индикатор; 8- ЧМ гетеродин.

Для двухступенчатых поисковых устройств алгоритм поиска обычно выбирается таким образом, что превышение порога на первой ступени обнаружения вызывает остановку поиска на время t в течение которого происходит анализ во второй ступени обнаружения. Решение о наличии или отсутствии сигнала в данной точке диапазона принимается безошибочно второй ступенью обнаружения через время t. При отсутствии сигнала в точке остановки поиск или продолжается по истечении времени t в прежнем направлении, или происходит сброс в исходное состояние. Обнаружение сигнала может произойти как при первом просмотре диапазона поиска, так.и после некоторого случайного числа просмотров. Поскольку время Т, равное интервалу между началом поиска и моментом остановки поискового устройства в точке расположения сигнала, представляет собой случайную величину встает вопрос об отыскании закона распределения, математического ожидания и дисперсии этой случайной величины. В задаче о нахождении закона распределения времени поиска намечаются два подхода. Первый - это непосредственный анализ реальной, непрерывной системы. Второй подход заключается в разбиении всего диапазона на конечное число ячеек и замене непрерывного поиска дискретной процедурой.

21. Цифровой анализатор спектра: структурная схема, принцип действия.

Анализаторы спектра можно классифицировать по способу анализа :

с последовательным, одновременным или смешанным анализом; по схемному решению : одноканальные, многоканальные; по типу индикаторного или регистрирующего устройства : осциллографические, с самописцем; по диапазону частот : низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные, широкодиапазонные.

Анализаторы спектра – выполняются по обобщённой схеме вида входное устройство – преобразователь – показывающее или регистрирующее устройство. Конкретные схемы и конструкции приборов, осуществляющих анализ методом фильтрации разнообразны, но основным узлом является узкополосная система, выделяющая спектральные составляющие или участки спектра.

Современный цифровой анализатор спектра представляет собой качественно новый тип аппаратуры, в которой специфические функции многочисленных приборов моделируют с помощью набора компьютерных программ: для изменения характера функционирования достаточно вызвать соответствующую программу обработки без аппаратурной перестройки устройств. Комплекс программ цифрового анализатора спектра позволяет сочетать в одном приборе практически все функциональные возможности, необходимые для всестороннего исследования различных сигналов и процессов. Принцип действия цифрового анализатора спектра основан на вычислительных процедурах определения параметров и характеристик различных процессов.

Исследуемые сигналы по одному (А) или двум (А,Б) каналам подают на соответствующие усилители с переменным коэффициентом усиления, которые приводят различные уровни входных сигналов (от 0,01 до 10 В) к значению, необходимому для нормальной работы последующих трактов. Затем сигналы поступают на ФНЧ, который выделяет подлежащую анализу полосу частот.

Исследователь может включать и выключать фильтры. С выхода которых сигналы поступают на АЦП, где они преобразуются в параллельный 10-разрядный двоичный код. Может работать как один, так и оба канала одновременно. В последнем случае выборки сигнала проходят параллельно по обоим каналам, что позволяет сохранить в цифровом коде информацию о фазовых соотношениях сигналов, необходимую для измерения взаимных характеристик. Частота выборки задается встроенным кварцевым генератором и может изменяться исследователем в пределах 0,2 – 100 кГц. Эта частота определяет отсчетный масштаб анализатора спектра сигналов во временной и частотной областях.

Тракты прохождения сигналов от входов усилителей до выхода АЦП имеет калиброванные значения коэффициента передачи во всем диапазоне частот и уровней напряжений. Информация о значении коэффициента передачи и частота выборки АЦП вводятся в вычислительное устройство (микропроцессор) и учитывается при формировании конечного результата исследований. Микропроцессор работает в соответствии с заложенной в его память программой. Программа состоит из ряда подпрограмм, организующих ту или иную вычислительную операцию (вычисление спектра или корреляционной функции, определение вероятностных характеристик, построение гистограммы и т. д.). Результаты вычислений выводят на индикаторное или регистрирующее устройство, в качестве которого могут быть использованы цифровой магнитофон, дисковый накопитель, осциллограф или самописец. Последние два подключают через ЦАП. Все результаты сопровождают масштабным коэффициентом для перевода их в физические единицы.

Рис.4. Структурная схема цифрового анализатора спектра.

При анализе сигналов, представленных в цифровом виде, данные вводятся непосредственно в вычислительное устройство с помощью устройства ввода цифровых данных с наборного табло пульта управления в десятичном коде.

Основные режимы работы цифрового анализатора спектра; спектральный, цифровая фильтрация, статистический и корреляционный анализ; измерение спектра мощности, взаимного спектра двух сигналов.