Цифровой измеритель @ -нормы сигналов произвольной формы Советский патент 1984 года по МПК G06F17/00 

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и служи для измерения параметров интенсивнос ти сигналов произвольной формы, зада ных в виде функционала Р называемого р-нормой сигнала x(t), при р 1 3 характеризует среднее, при р 2 - среднеквадратичное и т.п знaчeн я входного сигнала. Известно устройство, содержащее сравнивающий блок, первый вход которого через Линейный детектор соедине с входной шиной устройства, а другие входы - с выходами двух генераторов случайных сигналов, выполненных в виде последовательно включенных гене раторов случайных однополярных процессов и ключей, входы стробирования которых соединены с выходом генерато ра тактовых импульсов, выход сравнивающего блока через ключ соединен с входом счетчика. Кроме того, устройство содержит усилитель-ограничитель, дифференцирующий блок, элемент НЕ, пересчетную схему, генератор временных ворот, ключ, контрольный сч.етчик,| основной и контрольный индикаторы Ci 3. Недостатками устройства являются его низкая точность и необходимость осуществления дополнительных вычислений для определения среднеквадратичеокого значения (р 2) входного сигнала. Низкая точность обусловлена влиянием инструментальных погрешностей генераторов случайных сигналов и сравнивающего устройства на резуль тат измерения. Дополнительные вычисления связаны с необходимостью вычисления отношения показаний основного и контрольного индикаторов и извлечения квадратного корня из полученного результата, что предполагается делать вручную или используя специализированные вычислительные блоки, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее два компаратора, первые входы которых через фо мирователь модуля и переключатель соединены с входной шиной устройств другие входы соединены с выходами генераторов случайных процессов 202 (снгналов), а выходы - с входами схемы совпадения, выход которой через схему И, стробируемую формирователем счетных импульсов (тактовым генератором), и второй переключатель соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов. Кроме того, устройство содержит третий переключатель, вход которого соединен с выходом генератора линейно-возрастающей частоты, а выходы - с вторым входом второго переключателя и вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов, второй вход первого переключателя соединен с общей шиной устройства L2J. Недостаток устройства - низкая точность, обусловленная непосредственным влиянием инструментальных погрешностей генераторов случайных сигналов, компараторов и генератора линейно-возрастающей частоты на результат измерения. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель, содержащий генераторы случайных сигналов, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И ивходу запуска i-ro (i }р) генератора случайных сигналов, выход которого подключен к первому входу i-ro компаратора первой группы, выход которого подключен к (1+1)-му входу первого элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, вторые входы компараторов первой группы подключены к выходу линейного детектора, вход которого является информационным входом измерителя, введены блок постоянной памяти, вторая группа компараторов, второй элемент И, регистр, сумматор, умножитель, дешифратор и цифроаналоговьй преобразователь, выход которого подключен к первому входу i-ro компаратора второй группы, выход которого подключен к i-му входу второго элемента И, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, информационный выход которого подключен к первому входу умножителя, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя и информапионному входу регистра, информационный выход которого подключен к второму входу сумматора, выход генератора тактовых импульсов подключен к (р+1)-му входу второго элемента И, входу синхронизации регистра и управляющему входу блвка постоянной памяти, информацион ный выход которого подключен к второ му входу умножителя и входу дешифратора, выход которого подключен к установочным входам реверсивного счет - 1 чика и регистра, а выход i-ro генератора случайных сигналов подключен чен к второму входу i-ro компаратора второй группы. На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого измерителя. Измеритель содержит линейный детектор 1, генераторы 2-1, 2-2, ..., 2-р случайных сигналов, генератор 3 тактовых импульсов, блок 4 постоянной памяти, группы 5 и 6 компараторов, элементы И 7 и 8, реверсивный счетчик 9, умножитель 10, сумматор 11 цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 12, регистр 13 и дешифратор 14 Цикл измерения начинается с выдачи блоком 4 последовательности чисел В блоке 4 в определенном порядке записана заданная числовая последовательность некоторого начального кода Этот код воспринимается дешифратором 14, который устанавливает реверсивньй счетчик 9 и регистр 13 в исходное состояние. С выхода линейного детектора 1 абсолютное значение входного сигнала lx(t)l поступает на входы компараторов 5. На другие входы компараторов 5 поступают от генераторов 2-1 ,2-2, ..., случайных сигналов р синхронные периодические последовательности однополярных импульсов, амплитуды V которых являются случайными величинами, независимы и равномерно распределены в диапазоне О - Vj & А. измерений, Если в момент сравнения п, задаваемый генератором 3, амплитуды всех ИМПУЛЬСОВ V не превосходят мгновенного значения |x(t)|, т.е. выполняется условие lx(t)l -V-, 0 или lx(t)l - V., 0 sip,(t)| - V,- 1, которое означает, что сработали все компараторы 5. ет, что сработали все компараторы 5, то П (t)| - Vj 1 и на выходе элемента И 7 появляется импульс, в 55 противном случае П (t)l- УЛ-О и инпульс на выходе элемента И 7 отсутствует. 204 Одновременно сигналы генераторов 2-1, 2-2, ..., 2-р поступают на входы компараторов 6, где сравниваются с сигналом ЦАП 12, однородным с сигналами генераторов 2 и одной с ними полярности, значение которого соответствует коду Z, образующемуся на выходе сумматора 11. Аналогично импульс на выходе элемента 8 появляется лишь в том случае, еслч в момент г сравнения п выполняется IIsi§n Z -V л i±1. - I. Импульсы с выхода элементов И 7 и 8 поступают соответственно на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 9, Таким образом, в нем фиксируется текущая разность П рf) , 51 П (t)|-v. .. (2) Код этой разности в умножителе 10 умножается на код j- , выдаваемый в тактовые моменты времени п блоком 4. Полученное произведение , поступая в сумматор 11, служит в качестве очередного приращения коду Z . , вычисленному аналогичньм образом в предьщущем (п-1)-м такте преобразования и хранящемуся в регистре 13, Таким образом, на выходе сумматора 11 образуется код .,-ГпДо ( который ВВОДИТСЯ В ЦАП 12, задавая очередное значение его выходного сигнала, и по окончании такта преобразования переписывается в регистр 13, Процесс, определяемый рекуррентным соотношением (3), устремляет значение разности дп к нулю, а по прошествии времени Т в момент достижения равенства лч нулю, т.е, в установившемся режиме ( , что следует из соотношения (2) или Г i Р i Г Р x4tll cJt - dt , ( JJ где Z - код, фиксируемый регистром 13 в установившемся режиме, Вынося Z за знак интеграла, после очевидных сокращений получим

т.е. значение р-нормы сигнала x(t).

Одновременное участие генераторов 2-1, 2-2, ..., 2-р случайных сигналов и процессе преобразования входного k(t) и компенсирующего Z сигналов

позволяет при идентичности параметров блоков 5 и 6 компараторов устранить влияние инструментальных погрешнос- тей генераторов 2 на результат измерения. При этом требование идентичности параметров предъявляется не в целом к компараторам 5 и 6, а лишь к паре компараторов, взаимодействующих с каждым генератором.. В результате повьшается точность.

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ Р-НОРМЫ. СИГНАЛОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ, содержащий генераторы случайных сигналов, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу .первого элемента И и входу запуска i-ro (i 1, р)генератора случайных сигналов, выход которого подключен к. первому входу i-ro -компаратора первой группы, выход которого подключен к