Генератор инфранизкочастотных случайных сигналов Советский патент 1984 года по МПК H03B29/00 

1

ND О Ilib

:л Изобретение относится к радиотех нике/ в частности к .генераторам случайного процесса, и может быть использовано в качестве имитатора нерегулярного морского волнейия при исследовании динамики судовых систе автоматического регулирования, работающих в условиях качки. Известен генератор инфранизкочас тотных случайных сигналов, содержащий последовательно включенные источннк радиоактивного излучения, счетчик частиц распада, усилитель, триггер ИМитта, последовательно включенные первый делитель частоты, блок смещения уровня и полосовой фильтр, а также ко плутатор, ген ератор импульсов, три.элемента совпаде ния, реверсивный счетчик и второй делитель частбты tl. В указанном генераторе ширина спектра обобщенного телеграфного сигнала (или время корреляции) регу лируется изменением среднего в единицу времени числа оС смен знаков напряжения на выходе устройства сме щения. Дляобеспечения заданной фор мы характеристики спектральной плот ности выходного сигнала регулирование производится вручную методом подбора, что увеличивает время исследований. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является генератор инфранизкочастотных случайных сигналов, содержащий источни радиоактивного излучения, последоJвaтeльнo соединенные счетчик частиц распада, усилитель, триггер ИЫйтта, делитель частоты на счетных триггерах, KONwyTaTOp, блок смещения уров ня, фильтр и делитель напряжения t 2 При использовании известного генератора в качестве, например имита тора нерегулярного морского волнени для получения выходного сигнала со статистическими характеристиками, соответствующими заданным характеристикам морского волнения, должно соблюдаться условие. . где о частота морского волнения определенной балльности, соответствукнцая максимуму спектральной характеристик среднее в единицу времени . . число смены знаков напряже ния на выходе блока сметяе. ния уровня; 5 3,1415926. Для имитации выходного сигнала генератора, действующего на судно и учитывающего скорость его движения, V и | урсовой угол относительно везга волн . , необходимо соблюдать усаповиеРК 2i, -f.od,. ( где ц - кажущаяся частота морского волнения, соответствующая максимуму спектральной характеристики. Выражение для определения .i имеет вид где - ускорение силы тяжести. Из вышеприведенного следует, для получения выходного сигнала генератора, соответствующего заданной балльности морского волнения, а также курсового угла и скорости -движения судна V необходимо соответствующим образом изменять количество импульсов на выходе .делителя частоты генератора. В известном генераторе эта операция может осуществляться изменением расстояния между источником радиоактивного излучения и .счетчиком частиц распада (введением поглощающего экрана между ниМи) или изменением числа триггеров в делителе частоты. При этом изменением указанного расстояния производится непрерывное перемещение максимума характеристики спектральной плотности вдоль оси . частоты, а- изменением числа триггеров - дискретное. Указанные-операции в известном генераторе производятся вручную методе подбора и каждое измерение установленного значелия еС;, требует длительного времени , (300-400 с),а также применения дополнительных приборов (счетчика импульсов с таймером)и, кроме этого, проведения необходимых расчетов. Это снижает оперативность перестройки параметров выходного сигнала генератора и увеличивает общее время исследования, При неточном выполнении условий (1) и (2) снижается достоверность имитации нерегулярного морского волнения. Цель изобретений - уменьшение времени перестройки статистических характеристик случайных сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в генератор низкочастотных случайных сигналов, содержащий источник радиоактивного излучения, последовательно соединенные счетчик частиц распада, усилитель, триггер ШМитта, делитель частоты на счетных триггерах, ксаувдутатор, блок смещения уровня, ФИЛЬТР и делитель на1пряжения кюжду выходом источника радиоактивного излучения и входом счетчика частиц распада введен регулятор связи, другой выход которого подключен через введенные последовательно соединенные датчик механического перемещения элементов регулятора связи, первый функциональный преобр зователь, блок сравнения и управляю щий элемент к управляющему входу регулятора связи, а также введены последовательно соединенные задатчи статистических характеристик и .второй функциональный преобразователь, выход которого подключен к управляю щим входам коммутатора и задатчика статистических характеристик, друго выход которого подключен к другому входу блока сравнения. На чертеже представлена структур ная электрическая схема предлаг йемо го генератора. Генератор инфранизкочастотных случайных сигналов содержит источни 1радиоактивного излучения, счетчик 2частиц распада,усилитель 3, триггер Шмитта 4, делитель 5 частоты на счетных триггерах, коммутатор 6, блок 7 смещения уровня, фильтр 8, делитель 9 напряжения, регулятор 10 связи, датчик 11 механического пере моцения элементов регулятора связи, первый функциональный преобразовате 12, блок 13 Сравнения, управляющий элемент 14, задатчик 15 статистичес ких характеристик и второй функциональный преобразователь 16. Генератор инфранизкочастотных случайных сигналов работает следующим образом. , Перед началом-работы оператор устанавливает в задатчике 15 требуемое значение оС , определяемое в соответствии с выражениями (1) и (2). I. Характеристика вход - выход первого функционального преобразова теля 12 настраивается в результате тарировки предлагаемого генератЬра и является неизменной для всего вре мени эксплуатации последнегр в нормальных ус.ловиях. Тарировка характеристики вход - выход произврУдится путем измерения значения сред него в единицу:времени числа смея ; знаков выходного напряжения блока 7 смещения уровня для ряда механических перемещений элементов регулятора 1Q связи. Характеристика вход выход второго функционального пре образователя 16 имеет вид ступенчатой зависимости, причем число ступеней равно числу выходов счётных триггеров делителя 5 частоты (чиС лу каналов коммутатора 6). Протяженность каждой ступени определяетс возможностью установки ра выходе блока 7 смещения уровня заданного значения только изменением механ ческого перемещения элементов регулятора Ю связи, а высота - уровнем переключения каналов коммутатора 6, Задатчиком 15 задаются статистические характеристики в виде значения среднего в единицу времени числа смен знаков выходного напряжения блока 7 смещения уровня. При работе генератора инфранизкочастотных случайных сигналов от источника 1 радиоактивного излучения поток частиц радиоактивного распада вызывает в сче.тчике 2 частиц распада появление импульсов, которые далее усиливаются усилителем 3, формируются триггером Шмитта .4 и поступают в делитель 5 частоты на счетных триггерах. В эТо время с первого выхода задатчика 15 сигнал, пропорциональный установленному значению сС,, поступает на вход второго функ- ; ционального преобразователя 1-6, на выходе которого формируется управляющий сигнал, уровень которого соответствует необходимому коэффициенту деления п делителя 5 частоты. Упра;вляющий сигнал поступает на управляющий вход коммутатора 6, который подключает соответствующий выход делителя 5 частоты к входу блока 7смещения уровня, и одновременно на управляющий вход задатчика 15,; на втором выходе которого формируется сигнал . Этот сигнал поступает на первый вход блока 13 сравнения. Если сигнал Хд С выхода первого функционального преобразователя 12 не развей сигналу Х, то на выходе блока 13 сравнения появляется сиг- нал рассогласования . Управляющий элемент 14 воздействует на регулятор 10 связи, элементы которого осуществляют отработку этого рассогласования путем изменения расстояния между источником 1 радиоактивного излучения и счетчиксм 2 частиц распада (или путем механического перемещения, например, поглсяцаю щегО экрана) . Механическое перемещение элементов регулятора 10 связи измеряется датчиком 11, и сигнал, пропорциональный этому перемещенгао, поступает на вход первого функционального преобразователи 12, на выходе которого присутствует сигнал где (С - факт11ческое значение среднего в единицу времени числа смен знаков напряжения на выходе блока 7 смещения уровня. Изменение расстояния между источником 1 радиоактивного излучения и счетчиком 2 частиц распада прекращается при равенстве заданного значения сС фактическому значению , Таким образом на выходе фильтра 8обеспечивается сигнал с заданными статистическими характеристиками случайного процесса. Делителем 9 i aпряжения устанавливается требуемая амплитуда этого сигнала на выходе ; генератора.

Введение задатчика 15 и второго функционального преобразователя 16 обеспечивает автоматический выбор необходимого коэффициента деления ..вля 5,частоты, а ведение управляющего элемента 14, воздействующего на регулятор 10 связи, и первого функционального преобразователя 12 позвол1 ёт автоматически непрерывно Чзменяхь-сред нее в единицу времени .число смэн знаков-выходного напря-.жения блока 7 смещения уровня и тем самым устанавливать на выходе предлагаемого генератора сигнал с заданными статистическими характеристикацк. Поскольку отработка рассогласования Х осуществляется за малое врег мя (единицы секунд), то при этом достигается существенное уменьшение времени (на 10-20 мин) перестройки статистических характеристик случайных сигналов предлагаемого генератора в процессе исследования систем автоматического управления.

Экономический эффект от использования предлагаемого устройства сос.тавит 40-50 тыс.руб.

ГЕНЕРАТОР ИНФРАНИЗКОЧАСТОЧ НЫХ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ,содержащий .: источник радиоактивного излучения, -Последовательно соединенные счетчик/ частиц распада, усилитель, триггер Шйитта, делитель частоты на счетных триггерах, коммутатор, блок смещения уровня фильтр и делитель напряжения о т л и ча ющ и йс я тем, что. с целью уменьшения времени перестройки с-ратистических характеристик случайных сигналов, между выходом источника радиоактивного излучения и ; входом счетчика частиц распада ,введен регулятор связи, другой выход которого подключен через введённые последовательно соединенные датчик механического перемещения элементов регулятора связи, первый функциональный преобразователь, блок сравнения и управляющий элемент к управляюще входу регулятора связи, а. также введены последовательно соединенные задатчик статистических характеристик и второй функциональный преобразователь, выход которого подКлючей к управляющим входам коммута- (Л тора и задатчика статистических характеристик, другой выход которого подключен к другому входу блока сравнения.