Устройство для определения распределений вероятностей амплитуд импульсных сигналов Советский патент 1984 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к специал зированным средствам вычислительной техники, предназначенным для измерения статистических характери тик случайных процессов. По основному авт. св. № 987637 известно устройство для определения распределений вероятностей амплитуд импульсных сигналов, содержащее фор мирователь импульсов, амплитудно-им пульсный модулятор, выход которого соединен с входом амплитудного анал затора, а первый вход - с выходом п вого пикового детектора, управляющи вход которого объединен с входом бл ка задержки и подключен к выходу пе вого одновибратора,первый вход кото -рого является первым входом устрой ства, второй пиковый детектор, второй одновибратор и элемент И, выход которого подключен к второму входу амплитудно-импульсного модулятора, первый вход - к выходу первого одно вибратора, второй вход которого объединен с входом формирователя им пульсов и подключен к выходу второго одновибратора, вход которого является вторым входом устройства, выход формирователя импульсов соединен с .вторым входом элемента И, при этом выход блока задержки подключен к первому входу второго пико вого детектора, выход которого соединен с вторым входог; первогопикового детектора, а второй вход второго пикового детектора.-является первым входом устройства ij Такое устройство позволяет определять распределение вероятностей, соответствующее разрядам молнии в пределах заданного круга радиуса R. Поскольку амплитуда каждого из -регистрируемых сигналов зависит от соответствующей даль ности до разряда молнии, получаемое распределение будет отражать не только распрзде-пение параметров молнии, ко и распределение этих дат.ьмостеП Таким образом, при исследовании параметров молнии нужно каки,м-либо образом исключить влияние различия дальностей до разрядов. Это может быть достигнуто посредством регистрации разрядов в кольце, ширина (Р.-г) которого много меньше расстояния г до него от места регистрации. Цель изобретения - расиирение функциональных возможностей за счет получения одновременных двух распределений вероятностей, соответствующих рядам молнии в двух территориаль;-5ых ::снах различной фо МЫ (круговой и КОЛЬЬЭВОЙ ) . Указанная цель достигается тем, что 3 устройсг1 о для определения распг;е;:1еленкй вероятностей амплитуд импульсных сигналов введены третий одновибратор, элемент запрета и дополнительный амплитудный анализатор, вход которого подключен к выходу элемента запрета, информационный вход которого подключен к выходу амплитудно-импульсного модулятора, а вход запрета соединен с выходом третьего одновибратора, вход которого подключен к выходу первого одновибратора. На фиг. 1 представлена структурная схема предла гаемого устройства/ фиг. 2 поясняет принцип его рабо- ты. Устройство для определения распределений вероятностей амплитуд импульсных сигналов содержит последовательно соединенные первый одновибратор 1, блок 2 задержки, пиковые детекторы 3 и 4, амплитудно-импульсный модулятор 5 и амплитудный анализатор б. К одному из входов амплитудно-импульсного модулятора 5 подключена цепочка, содержащая последовательно соединенные второй одновибратор 7, формирователь 8 импульсов и элемент И 9. Один из входов первого одновибратора 1 соединен 1C выходом второго одновибратора 7, вход которого является вторым входом устройства. Выход первого одновибратора 1 соединен с одним из входов элемента И 9, с одним из входов первого пикового детектора 4 и входом третьего одновибратора 10. Один из входов второго пи-кового детектора 3 объединен с одним из входов первого одновибратора 1 и .является первым входом устройства. К выходу амплитудноимпульсного модулятора 5 подключена цепочка, содержащая последовательно соединенные элемент 11 запрета и дополнительный (многоканальный) амплитудный анализатор 12. Один из входов элемента 11 соединен с выходом третьего одновибратора 10. Длительность импульса на выходе первого одновибратора 1 равна интервалу времени между мoмeнтa 1и прихода электромагнитного сигнала молнии и сигнала грома от разряда на расстоянии R от места регистрации. Таким образом, одновибратор 1 задает радиус R внешней окружности кольца (а также круга). Аналогично, одновибратор 10 залает радиус г внутренней окружности кольца (фиг. 2). Сигнал электромагнитного поля молнии поступает на первый вход устройства и подается одновременно на информационный вход второго пикового детектора 3 и на один из входов первого одновибратора 1. Когда величина этого сигнала превысит выбранный заранее пороговый уровень, на одновибратора 1 появляется прямоугольный импульс, открывающий элемент И 9 на время,равное времени до момента прихода сигнала грома с расстояния R от места регистрации (фиг. 2). Например, длительность этого импульса 45с соответствует R 15 км. Передним фронтом импульса с выхода одновибратора 1 запускаются одновибратор 10 и блок 2 задержки (в качестве которого может быть использован также одновибратор). На выходе одновибратора 10 появляется прямоугольный импульс, закрывакиций схему 11 запрета на время, равное времени до момента прихода сигнала грома с расстояния г от места регистрации (фиг. 2). Например, длительность этого импульса 42с соответствует г 14 км.

На выходе блока 2 задержки появляется прямоугольный импульс, длительность которого устанавливается равной максимальной длительности исследуемых сигналов или их отдельных компонентов. В первом случае эта длительность может быть выбрана равной 1,5 с, а во втором случае 5 мс. Передним фронтом импульса с выхода блока 2 задержки второй пиковый детект-ор 3 переводится в рабочее состояние и выделяет максимальную амплитуду исследуемого сигнала (или его первого компонента), последняя запоминается пиковым детектором 4. После того, как импульс на выходе блока 2 закончится, второй пиковый детектор 3 возвращается в исходное состояние.

Сигнал грома поступает на второй вход устройства и подается на вход второго одновибратора 7, который служит для исключения многократного запуска формирователя 8 импульсов сигналом грома одного и того же разряда. Если величина сигнала грома превышает порог срабатывания одновибратора 7, на выходе последнего появляется прямоуголвный импульс, длительность которого устанавливается. максимальной продолжи|гел ности грома и может быть выбрана равной 20 с. Передним фронтом этого импульса запускается формирователь 8 импульсов, вырабатывающий нормализующий импульс.

Если разряд молнии произошел в пределах окружности радиуса R (фиг. 2), элемент И 9 в этот момент открыт и нормализующий импульс проходят на управляющий вход амплитудно-импульсного модулятора 5. При этом на информационный вход модулятора 5 с В лхода пикового детектора 4 поступает кпазипостоянное напряжение, величина которого равна максимальному зяачейию сттгнала на его входе. Таким образом, на выходе модулятора 5 появляется иппульс с нормализованными параметрами, амплитуда которого равна амплитуде исследуемого сигнала. Это импульс рег;;стрируется в одном из каналов амплитудного анализатора 6 При этом, если разряд молнии произошел за пределами окружности радиуса г (в пределах кольца шириной (R-r), элемент 11 запрета оказывается ОТК13ЫТЫМ и импульс с.цухода модулятора 5 регистрируется также дополнительным амплитудным анализатором 12.

Задним фронтом импульса с выхода второго одновибратора 7 первый одновибратор 1 возвращается в исхоное состояние (если импульс на его выходе еще.не закончился). Импульс с выхода одновибратора 1 своим задним фронтом -переводит пиковый детектор 4 в исходное состояние. Устройство готово к регистрации следующего сигнала.

Таким образом, если разряд мол:НИИ происходит за пределами окружности радиуса R (фиг. 2), в момент прихода сигнала грома (формирования нормализующего импульса) элемент И 9 закрыт (так как импульс н выходе одновибратора 1 уже закончился)

следовательно, этот рази,

ряд ни одним из анализаторов 6 и 12 не регистрируется. Бели разряд молнии происходит в пределах окружности радиуса г,, в момент прихода сигнала грома элемент И 9 открыт и такой разряд регистрируется анализатором 6. При этом элемент 11 запрета закрыт (так как импульс на выходе одновибратора 10 еще не закончился) и анализатор 12 в рассматриваемом случае в работе не участвует. И, наконец, если разряд происходит в пределах кольца шириной (R-r) (фиг. 2), в момент прихода сигнала грома импульса на выходе одновибратора 10 он уже закончился, а на выходе одновибратоа 1 еще нет. Следовательно, элемент И 9 и схема 11 запрета при этом ткрыты и такой разряд регистрируется обоими анализаторами б и 12.

По окончании процесса измерения анализатор 6 содержит распределение вероятностей, соответствующее разрядам в пределах круга радиуса R, а анализатор 12 - в пределах кольца шириной R-r (фиг. 2).

Предлагаемое изобретение обеспейвает супестВенное расширение функциональных возможностей по сравнению с базовым объектом, в качестве которого принят прототип, позволяя определять одновременно два аспределения вероятностей, соответствующие разрядам молнии в двух

территориальных зонах различной формы (круговой и кольцевой). Если ширину кольца (R - г) выбрать Nmoro меньше расстояния г до него, то можно считать, что измеренное распределение вероятностей соответствует разрядам молнии, происходя цим на фиксированном расстоянии от места регистрации. Получение таких распределений представляет значительный интерес с точки зрения исследования грозовой деятельности и параметров молнии, а также разработки молниезащиты различных объектов.

. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ВЕРОЯТНОСТЕЙ АМПЛИТУД ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ по авт. св. №987637, отличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей за счет определения одновременно двух распределений вероятностей, введены третий одновИбратор, элемент запрета и дополнительный ам11литудный анализатор, вход которого подключен к выходу элемента запрета, информационный вход которого подключен к выходу амплитудно-импульсного модулятора, а вход зап15ета соединен с выходом третьего одновибратора, вход которого подключен к выходу первого одновибратора.