Устройство для измерения характеристик выбросов случайных процессов Советский патент 1983 года по МПК G06F17/18 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для статистических измерений. Известны устройства анализа статистических характеристик случайных процессов, содержащие блоки выделени выбросов реализаций, сравнивающие ан логовые схемы, преобразователи параметров во временные интервалы и Цифровые измерители временных интераа лов О . Недостатком является то, что погрешность известных устройств относительно велика из-за нестабильности параметров аналоговых схем. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения временных пфаметров выбросов, содержащее вход ной каскад, формирователь прямоуголь ных импульсов, аналого-цифровой преобразователь, вход запуска которого соединен с выходом генератора выборок, последовательно соединенные пер ключатель, цифровой дискриминатор, частотомер, а также счетчик, преобразователь время - число, источник порогового напряжения, пиковый детектор, логические элементы z. Погрешность этого устройства опре деляется аналоговой частью, а более всего пороговой схемой. При аппаратурной реализации ее неизбежны погре ности, определяемые неточностью уста новки порогового напряжения, iiectaби 11ьноетью его во времени, конечной чувствительностью пороговой схемы, недостаточным быстродействием ее, отклонением формы выходных импульсов от прямоугольной. В результате т высок1 е метрологические характеристики, которые имеют цифровые блоки обработки ,не позволяют всему уст ройству в целом обеспечить высокую точность измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения характеристик выбросов случайных процессов; содержащее аналого-цифровой преобразбватель, вход запуска которого соединен с выходом генератора выборок, последовательно соединенные переключатель, цифровой дискриминатор частотомер, сведены блок пересчёта, блок ввода числа, первый и второй селёктдры, блок оп-i ределения экстремума, первый и вто|р6й триггеры, расширитель, причем вход блока пересчета соединен с первым входом первого селектора и с вЫг ходом аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход блока пересчета соединен с выходом блока ввода числа, вход которого соединен с первыми входами первого триггера, второго триггера, второго селектооа и с выходом генератора выборок, второй вход первого триггера соединен с выходом блока пересчета, а выход первого триггера подключен к второму входу первого селектора и через расширитель импульсов к второму входу второго триггера, первый вbiход которого соединен с вторым входом второго селектора, а второй выход второго триггера соединен с первым входом блока определения экстремума и с вторыми входами цифрового дискриминатора и частотомера, второй вход блока определения экстремума подключен к выходу первого селектора, выходы первого триггера, селекторов и блока определения экстремума через переключатель соединены с первым входом цифрового дис1фиминатора. На фиг. 1 показана структурная ; схема устройства; на фиг. 2- времен-, ные диаграммы, поясняющие .работу устройства,(а т реализация x(t) и пороговый уровень К; б - импульсы генератора выборок; в- сигнал с аналого-цифрового преобразователя; . г - пороговый уровень К в виде времяимпульсного кода; д - сигнал на выходе блока пересчета; е - сигнал на выходе триггера 6; ж сигнал на выходе расширителя импульсов; з - сигнал на выходе триггера 8} и- времяимпуЛьсный код па раметра 6 | к- времяимпульсный код параметра А). Устройство для измерения, характеристик выбросов случайных процессов содержит аналого-ци.фровой преобразователь, (АЦП) 1, генератор 2 выборок, блок 3 пересчета, блок j ввода числа, селектор 5, триггер 6, расширитель 7, триггер 8,селектор 9, блок 10 определения экст- ремума, переключатель 11, цифровой дискримиматор 12, частотомер 13. Устройство измеряет параметры выбросов реализаций случайных процессов: длит ельностей выбросов t

HKtepea/K B между выбросами 9 ,

амппмтуды выбросов А, площади выбросов S-. - -. -. / Устройство работает следующим Ьбраз0м. t

Напряжение исследуемой реализаццй t(t (фиг.2) noetynaer на АЦП 1, который запускается импульсами от reiHepaTppia 2 выборок.

При анаяйзе длительностей выбросов f переключатель 11 (фиг.1.) ставя в inepBoe положение. Формирование параметра йрбисходит следу кадим образом На вход бяока 3 е ЛЦП 1,;запускаемого импульсами выборок (фиг.26), поступают лачки импул| со1а (фиг.2в). Число импульср в в пачке пропор-ционально мгновенным значени1вм реализации x(t) в момент выборки (qwr, 2 и). Эти пачки следуют на блок 3 пересчета. Ввод в блок 3 пересчета числа К производится циклически импульсами-генератора выборок (фиг. 2г). Если число импульсов в пачке больше К, то на выходе блока 3 появляются пёреполнякадие ИМПУЛЬСЫ (фиг. 2д), Эти возвращают в нулевое состояние первый триггер 6 (фиг. 2е)., который :в единичное состояние вводится импульсам выборки. Поскольку импульсор Bf пачке всегда больше К когда выборки совпадают с выбросом (фиг.2а то на выходе первого триггера 6 будуТ импульсы (фиг. 2е), появляющиеся периодически (с периодом выборрк),число которых п пропорциональио длительности текущего выброса 1, -п-Т, где Tg- период импульсов, выборки, - .. ..- .- - --- -- . Для работы цифрового дискриминатсра 12 (фиг. Т) формйр 1ется управляяющий имПульс, определяющий начало выброса. Импульсы с.выхода первого триггера 6 через расширитель 7 импульсов (фИг. 2)к) изводят в единичное; состояние второй триггер 8. На другой ахо триггера ;8 следуют импульсы выборок. Поскольку расширенные импульсу ((.2ж перекрывают во времени импульсы выборки (фиг.26 то возврат триггера 8 в, исходное состояние возможен в отсутствие импульсов с триггера 6, т.е. когда окончится выброс. Триггер 8 формирует импульс 1 (фиг. 2з), положение которого с точностью интервала дискретизации совпадает с положением выброса реализации длительиостью С . Время, в течение крторого триггер 8 оста1втся в нулевом состоянии, соответствует (с точностью до интервала дискретизации) длительности интервала 0 (фиГ., 2а), управляющие импульсы аыбррсов во врёмя Импульсном коде (фиг. 2е), постул 1ют через переключателl 1 на вхрд цифрового дискриминатора 12. .

Для Формирования параметра в переключатель 11 (фиг.З) включают .во второе положение . Код:; Характеризующий параметр 3 выбрРйОв, рбразуётся на выходе второго временногр селектора 5 ари пропускании.через него импульсов выборрк и сёлёктиррвания их сигнапрм с плеча трнгге- ра 6, противоположного фррйирующе управляющий сигнал (фиг. 2и). При третьем положении переключателя 1t на

(Э ьгнальный выход расширителя 7 поступают коды, характеризующие выбррсов. Для ЭТРГР нз исходного сигнала .АЦП 1 выделяются пачки импульсрв, превышающий уровень К. Эту операцию рсуйдаствлйет перВЫЙ временной селектрр 5 (фиг. ), ; пропускающий часть времчимго льснык кодов АЦП 1, характерилзующих мгновенные значения реализаций, превыШд ющих пр|юг сравнения К:

га- (ti) - к ,

где Ь - коэффициент пропорцйрнально , сти :. . :. . ;-.;:ПлРщадь у -то выброса определяется, как:; ,. , . ,, . . V

Sv.E x(tO - к- TB

. . .

где Т0- периоджмпульсов выборок. Пусть за рдин выбррс через еменнрй селектрр 5 пррйдет Н импул ьсов, причем за выброс былр К выбрррк.тог|ца:

;.-;. и, . -

Ы bl|(ti) - к .

- -il -.; .; - ; .

При этрм площадь выброса равна :

. Т-. - .

S N --/f- .На четвертый .1вход пёрек

.,.,-, Ъ . . -. . ; .

лючателя 11 с определения экстре о ма 10 поступает код А x(ti) - KJ,максимальный среди Прочих за рдин выброс (фиг. 2к). Функция $лока 10 заключается в .выделении из времяимпульсных кодов, формируемых в АЦП 1 (и пропорциональных мгновенным значеS10ниям реализаций, превысивших уровень анализа К}, кода, соответствующего максимальному значению реализации за текущий выброс, или другими словами, соответствующего амплитуде выброса А. Эта операция осуществляется запоминанием кодов на один такт и сравнением их с последующим. Запоминание происходит во время выброса, для чего на блок 10 кроме кодов поступает управляющий импульс с триггера 8. После окончания выброса происходит выдача максимально го кода, соотв ет ст Вующе го амплитуде выброса на четвертый вход и сброс на ноль запоминающего устройства бло ка 10 определения экстремумов. В цифровом дискриминаторе 12 прои.сходит сравнение времяймпульсиых кодод, характеризующих в зависимости 0 от режима его работы, параметры выбросов , О , S или А, в цифровом виде . с определенным уровнем в двух режимах работы - определения фумк14ии распределения или плотности распределения вероятностей параметров выбросов. Цифровой дискриминатор и эяектронно-счетный частотомер являются типовыми элементами цифровой техники, использующимися в типоврм режиме. В устройстве отсутствует рсновНой источник погрешностей прототипа анбтогов схема формирования прямоyfoлЫ Ш} имлульсов. В Предлагаемом уст|9ойстве :пог| ёшность преобразования определяется погрешностью дискретизации, которая мбже т быть выбрана достаточно малой.

Ч

УСТРОЙСТЭО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫБРОСОВ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ, содержа|цее аналого-цифровой преобразователь, вход запуска которого соединен с выходом генератора Bbt6opoK, последовательно соединенные переключатель, цифровой дискриминатор, мастотомер, о тли ч а е с я тем, что, с целью повышения точности излучения ирасширения функциональных возможностей, в него введены блок пересчета, блок ввода числа, первый и второй селекторы, блок определения экстремума. первый, и второй триггеры, расширитель, причем вход блока пересчета соединен с первым входом первого селектора и с выходом аналбГо-цифрового преобразователя, управляющий вход блока пересчета соединен с выходом блока ввода числа, вход которого соединен с первыми входами первого триггера, второго триггера, второ го селектора и с выходом генератора выборок, второй вход первого триггера соединен с выходом блока пере-счета,а выход первого триггера подключен к второму входу первого селектора и через рас1ииритель импульсов к второму входу второго Триггера, первый выход которого соединен с втог СО рым входом второго селектора, а вто- рой выход второго триггера соедис: нен с первым входом блока определе- ния экстремума и с вторыми входами цифрового дискриминатора и частотомера, второй вход .блока определения экстремума/подключен к выходу .. первого селектора, выходы первого триггера, селекторов и блока опредеЬ5 10 ления экстремума через переключатель соединены с первым входом цифрового, дискриминатора.