Устройство для измерения характеристик пересечений случайных процессов Советский патент 1985 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к радио- измерениям. Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения разброса значений измеряемых характеристи пересечений случайных процессов на пороговых уровнях, отличных от нулевого . На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для измерения характеристик пересечений случайных процессов; на фиг. 2 пример реализации адаптивного форми рователя порогового напряжения. Устройство содержит последовательно соединенные формирователь функции 1, формирователь и шyльcoв инвертор 3, преобразователь интервал-код 4, алресньй счетчик 5, N-вьгходовый дешифратор 6, логически элементы И 7 и счетчики импульсов 8 а также генератор стробирующих импульсов 9, выход которого через переключатель 10 соединен с входом элемента задержки 1 1 и входом дифференцирующей цепи 12 и непосредственно с первьм Еходом триггера с раздельным запуском 13, второй вход которого подключен к выходу формиро вателя импульсов 2 и одному из входов переключателя 10, остальные входы которого соединены с выходом триггера с раздельным запуском 13, при этом выход элемента задержки 11 подключен ко второму входу адресног счетчика 5, а выход дифференцирующе цепи 12 соединен с вторыми входами логических элементов И 7, а также адаптивньй формирователь порогового напряжения 14, вход которого соединен с дополнительным выходом формирователя функции 1, а выход подключен ко второму входу формирователя импульсов 2, переключатель 10 имеет контакты 15-24. Принцип работы устройства заключается в следующем. Четыре положения переключателя 1 соответствуют измерениям следующих характеристик пересечений случайных процессов: распределение длительностей интервалов пересечений; распре деление длительностей интервалов, содержащих :заданный момент времени; распределение длительностей интервалов обратное время возвращения, распределение длительностей интервалов прямое время возвращения. 22 Исследуемый сигнал с выхода формирователя функции 1 поступает на вход формирователя импульсов 2 и на вход адаптивного формирователя порогового напряжения 14, выход которого соединен с вторым входом формирователя импульсов 2. При этом формирователь импульсов 2 формирует короткие испульсы в моменты пересечений (в данном случае с цоложительной производной) случайным процессом порогового уровня, формируемого адаптивным формирователем порогового напряжения 14. Величина порогового уровня задается в относительных единицах (в данном случае в процентах по отношению к амплитудному значению исследуемого сигнала). Серия импульсов (импульсов пересечений) с выхода формирователя 2 подается на инвертор 3, который преобразует ее в серию импульсов, длительности которых соответствуют длительностям интервалов пересечений, Прямоугольньй им11ульс длитель- ностью L с выхода инвертора 3 поступает на вход преобразователя интервал-код 4 и преобразуется в пакет импульсов, число га; которых пропорционально TT . Полученный пакет импульсов подается на счетный вход адресного счетчика 5. Предварительно на вход сброса адресного счетчика 5 подается короткий импульс, приводящий счетчик в исходное состояние. Число, зафиксированное в адресном счетчике 5, пропорциональное длительности С , параллельным кодом подается в N-вьгходовой дешифратор 6 и определяет появление напряжения на соответствущем данному числу выходе дешифратора. Выходы N-выходного дешифратора 6 соединены с первыми входами логиче- ских элементов И 7 и напряжение на i-M выходе дешифратора служит решающим для них. На вторые входы логргческих элементов И 7 поступает с выхода дифференцирующей цепи 12 короткий импульс, который соответствует спаду импульса, поступающего на вход дифференцирующей цепи 12 и совпадает с концом временного интервала, подлежащего измерению. Выходы логическик элементов И 7 соединены с входами счетчиков 8 и импульс с выхода соответствующего логического

элемента И поступает в соответствующш счетчик импульсов.

Таким образом, происходит регистрация поступающего импульса соответственно его длительности в одном из счетчиков импульсов 8. При этом регистрируется длительность временного интepвaJ a между импульсом Сброс и Считывание,

При измерении распределения длительностей интервалов пересечений контакт 24 замкнут на контакт 15, а контакт 19 - на контакт 20. При этом с выхода формирователя импульсов 2 импульсы пересечений через кон такты 24, 15 и элемент задержки 11 подаются на вход сброса адресного счетчика 5. Эти же импульсы, но не задержанные, через контакты 19, 20 и дифференцирующую цепь 12 подаются на первые входы логических элементов И 7 и являются считывающими. При этом измеряются все без исключения временные интервалы между импульсами пересечений.

При измерении распределения длительностей интервалов, содержащих заданный момент времени, контакт 24 замкнут на контакт 16, а контакт 19 - на контакт 21. При этом на вход элемента задержки 11 подаются импульсы пересечений с выхода формирователя импульсов 2, а на вход дифференцирующей цепи 12 подаются импульсы, сформированные триггером 13 с раздельным запуском, приэтом пуск триггера осуществляется импульсами с генератора 9 стробирующих импульсов, а остановка - первым, следующим за стробирующим импульсом импульсом пересечений, подающимся .на второй вход триггера 13 с раздельным запуском с выхода формирователя 2. С выхода дифференцирующей цепи 12 на входы логических элементов И 7 подается короткий импульс (считывания) в момент, соответствующий концу интервала, в который попал стробирующий импульс. При этом измеряются длительности лишь тех временных интервалов между импульсами пересечений, в которые попадают стробирующие импульсы.

При изменении распределения длительностей интервалов обратное время возвращения контакт 24 замкнут на контакт 17, а контакт 19 - на контакт 22. При этом на вход элемента задержки подаются импульсы пересечений с выхода формирователя импульсов 2, а на вход дифференцирующей цепи 12 - импульсы с генератора стробирующих импульсов, т.е. стробирующие импульсы в данном режиме являются считывающими. При этом измеряются длительности интервалов импульсов пересечений до стробирующего.

При измерении распределения длительностей интервалов прямое время возвращения контакт 24 замкнут на контакт 18, и контакт 19 - на контакт 23, при этом на вход элемента задержки 11 подается импульс с генератора 9 стробирующих импульсов (команда Сброс), а на вход дифференцирующей цепи 12 - с триггера 13 с раздельным запуском. При этом измряется длительность интервалов от стробирующего импульса до первого импульса пересечений.

По окончании измерений счетчик i-ro канала будет показывать число п. Общее число измеренных импульсо п

п. Плотность распределения

тельности выбросов определяется выражением

-I

(i,-At;

1 1

где u) - частота;

At - временньй интервал.

Электрическая схема адаптивного формирователя порогового напряжения (фиг. 2) содержит выпрямитель 25, конденсатор 26, повторитель 27, переключатель 28, контакты переключателя 29-31, переменные резисторы 32 и 33 и измерительный прибор 34.

Два положения переключателя 28 соответствуют следующим образом режимам работы схемы: установка относительной величины порогового уровня; формирование адаптивного порогового уровня.

Сначала производится установка относительной величины порогового уровня, при которой контакты переключателя 30 и 31 замкнуты и на переменный резистор 32 подается эталонное напряжение. Установка производится перемещением подвижного

контакта резистора 32, величина напряжения на котором контролируется измерительным прибором 34 и выражена в процентах относительно эталонного напряжения. Таким образом, между величинами напряжения, подаваемого на резистор 32 и снимаемого с его подвижного контакта, устанавливается процентное соотношение, справедливое и для тех случаев, когда на резистор 32 будет подано напряжение, величина которого отлична от эталонного.

При формировании адаптивного порогового уровня сигнал поступает на вход схемы, выпрямляется вьшрямителем 25, выпрямленный сигнал сглаживается конденсатором. 26, на котором вьщеляется напряжение сгибающей исследуемого сигнала, и подается на вход повторителя 27, которьй предотвращает разряд конденсатора

26током нагрузки, а с повторителя

27через замкнутые контакты переключателя 29 и 31 на резистор 32 и с подвижного контакта резистора 32 зад;51: ная часть напряжения огибающей исследуемого сигнала (адаптивный пороговый уровень) поступает на выход схемы.

Таким образом, предлагаемое устройство за счет исиользования адаптивного формирователя порогового

0 напряжения, который вырабатьгоает адаптийный пороговый уровень, изменяющийся по закону изменения огибающей исследуемого сигнала (следит за изменением уровня (амплитуды)

5 исследуемого сигнала) и представляющий собой заданную часть напряжения огибающей исследуемого сигнала, достигается неизменность относительно значения уровня порогового напряжения от уровня (амплитуды) исследуемого сигнала при изменений последнего во времениJ что ведет к уменьшению разброса значений измеряемых характеристик пересечений и повышению точности определения параметров распределений этих характеристик.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕСЕЧЕНИЙ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ по авт.св. № 658494, отличающееся- тем, что, с целью повышения точности, в него введен адаптивный формирователь порогового напряжения, вход которого соединен с дополнительным выходом формирователя функции, а выход подключен к второму входу формирователя импульсов.

Syo3

i4iet.