Устройство для определения распределений вероятностей параметров импульсных сигналов Советский патент 1986 года по МПК G06G7/52 

1 I

Изобретение относится к спедИали- зир ованным средствам вычислительной техтшки, предназначенным для измерения статистичесзсих характеристик случайных процессов, и может.быть использовано, например, при исследовании возвдгщений электромагнитного поля Земли, обусловленных разрядами молний..

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет определения распределений вероятностей относительных мгновенных значений импульсных сигналов, соответствующих максимальной крутиз не их переднего фронта.На чертелсе изображена структур 1ая схема,устройства.

Устройство для определения распределений вероятностей параметров импульсных сигналов содержит последовательно соединенные блок I дифферен- цирования, вход которог о является входом устройства, первый пиковый детектор 2, второй пиковый детектор 3, амплитудно-импульсный модулятор 4 и амплитудный анализатор 5. К выходу блока 1 подключен вход одновибра- тора 6 а также цепочка, содержащая последовательно соединенные ключ 7 - пороговый элемент 8 и формирователь 9 импульсов, выход которого соединен с управляюшгими входами второго ш-ткозого детектора 3 и амплитудно-им- пульсыого модулятора ,4., К управляющему входу ключа 7 подсоединен выход триггера 10, один из входов которого подключен к выходу одно.вибратора 6 а другой объединен с управляющим входом первого пикового детектора 2 и соединеьг с выходом порогового элемента 8. Выход ключа 7 соединен с входом дополнительного блока 11 дифференцирования, выход которого через дополнительный noporoBbtfi элемент 2 подключен к первому уста.но вочнону входу дополнительного триггера 13. Второй установочный вход триггер А .13 объегш- нен с управляющими входами первого 14 и второго 5 дополнительных пиковых детекторов, а также с входом дополнительного одновибратора 16 и подключен к выходу одновибратора 6. Информационный вход Первого дополнительного 1ШКОВОГО детектора 14 сое-- динен с выходом третьет о до п;ол1снтель - ного пикового детектора 17 .управляющий вход которого подключен к выхо20

241267 . 2

ду дополнительного триггера 13, а информационный вход oбъeд нeн с ин- формационньм вх.од.ом. второго дополнительного пикового детектора 15 и с 5 входом устройства. Выход дополнительного одновибратора 16 соединен с вхо.дом дополнительного формир ователя 18 импульсов, выход, которого подключен к управляющему входу дополнитель- 10 ного амплитудно-импульсного модулятора 19. Выход последнего соединен с входом дополнительного амплитудного анализатора 20, а информационный вход подключен к выходу блока 21 де- If, ления, п.ервый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого 14 и второго 1.5 дополни- те. пиковых детекторов.

Устройство работает следующим образом.

Иc iJIeдye aIЙ сигнал поступает на информационные входы ников ых детекторов 15 и 17j а также на вход блока 1 диф.ференцирования, Р апряжение на выходе которого пропорционально первой производной (крутизне) этого сигнала. Триггеры 10 и 13 собраны по схеме с раздельнь М запуском и авто- матичггской установкой в нулевое сос- то.яние при включении устройства. Сигналом с выхода триггера 10 управляется ключ 7, который в исходном состоянии открыт. Таким образом, сигнал с выхода блока 1 подается на информа- цисднный вход пикового детектора 2, н ; вход эдиовибратора 6, а также на входы порогового элемента 8 и дбпол-- 1-штельного блока I 1 дифферен дирова- г-мя. -1апряжение на ззыходе которого пропорционально второй производной исследуемого сигнала и .проходит че- р.ез .нулевое значение в тот момент, когда напряжение на выходе блока I (крутизна переднего фрон та исследуемого сигнала) проходит через макси- ьгум. Сигнал с выхода блока I. подается на ззход дополнительного порогового элемента 12, В качестве пороговых элзментов 8 и 12 могут быть использованы триггеры .Цмитта.

Когда мгновенное значение сигнала на выходе блокг: i дифференцирования превысит заданный пороговый уровень, на BbDi-оде одновибратора 6 появится хгрямоугольный импульс, длительность которого равна максимальной д.питепь.

ffi

31

ности исследуемых сигналов, а на выходе порогового элемента 8 - прямоугольный импульс, длительность которого соответствует времени до первого максимума сигнала на входе устройства. Последнее связано с тем, что напряжение сигнала на выходе бло ка 1 проходит через, нулевое значение в тот момент, когда напряжение сигнала на его входе проходит через максимум. Импульс с выхода порогового . элемента 8 поступает на управляющий вход первого пикового детектора 2 и переводит его в рабочее состояние на время-до первого максимума исследуемого сигнала;. После этого информация о максимальной крутизне переднег о фронта исследуемого сигнала хранится во втором пиковом детекторе 3. Передним фронтом импульса с выхода одно- вибратора 6 запускается одновибратор 16, на выходе которого появляется прямоугольный импульс. Длительность этого импульса выбирается равной максимальной длительности первого компонента исследуемых сигналов. Когда напряжение на выходе блока 11 перейдет через- нулевое значение (станет отрицательным), что соответствует достижению, крутизной переднего фронта сигнала максимального значения, и превысит заданный пороговый уровень, на выходе дополнительного порогового элемента 12 появляется прямоугольный импульс. Передним фронтом этого им- пуль са триггер 3 опрокидывается в единичное состояние. Сигналом с выхода триггера 13 разряжается и шунтируется третий дополнительный пиковый детектор 17., которьш успел зарядиться до мг новенного значения сигнала на его входе, соответствующего максимальной крутизне переднего фронта первого компонента исследуемого .сигнала. После этого информация об интересующем нас мгновенном значении -сигнала хранится в первом дополнительном пиковом детекторе 14.

Задним фронтом импульса с выхода порогового элемента 8 запускается фо рмирователь 9 импульсов, триггер 0 опрокидывается в единичное состояние , и сигнал с выхода триггера 10 закрывает ключ 7. Поспеднее обеспечивает анализ крутизны исследуемого сигнала только в тече ние времени до первого максимума этого сигнала. Формирователь 9 импульсов вырабатьг412674

вает нормализующий импульс, которьш поступает на управляющий вход амплитудно-импульсного модулятора 4, При этом на информационный вход модуля- 5 тора 4 с выхода второго пикового детектора 3 подается квазипостоянное напряжение, величина которого равна первой амплитуде сигнала на выходе блока 1 дифференцирования. Таким об10 разом, на .выходе модулятора 4 появляется импульс с нормализованными параметрами, амплитуда которого пропорциональна максимальной крутизне переднего фронта первого компонента ис- 15 следуемого сигнала. Этот импульс регистрируется в соответствующем канале анализатора 5. Задним фронтом импульса с выхода формирователя,9 импульсов второй пиковый детектор 3 20 возвращается в исходное состояние (разряжается).

На первый вход блока 21 депения с выхода Ш-1КОВОГО детектора 14 пода25 ется квазипостоянное напряжение, ве- личина которого равна мгновенному значеш-гю сигнала на входе устройства, соответствующему максимальной крутизне переднего фронта его первого компонента. При этом на второй вход блока. 21 деления с выхода пикового детектора 15 поступает квазипостоянное напряжение, величина которого равна максимальной амплитуде первого компонента сигнала на входе

5 устройства. Задним фронтом импульса с выхода одновибратора 16 запускается формирователь 18 импульсов и из напряжения с выхода блока 21 деления, величина которого равна мгновенному значению исследуемого сигнала в момент максимума крутизны переднего фронта его первого компонента, отнесенному к максимальной амплитуде последнего, вьфезается импульс с нормализованны я г па-раметрами, регист- рируемьш анализатором 20.

Задним фронтом импульса с выхода одновибратора 6 разряжаются пиковые

0 детекторы. 14 и 15, а триггеры 10 и 13 опрокидываются в нулевое состояние, что приводит к открыванию ключа 7 и третьего дополнительного пикового детектора 17. Устройство го5 тово к анализу следующего сигна.па. По окончании процесса измерения анализатор 5 содержит распределение вероятностей максимальных крутизн.

30

0

переднего фронта первых компонентов исследуемых сигналов, а анализатор . 20 - распределение вероятностей их относительных мгновенньпх значений, соответствующих этим максимальным крутизнам.

Крутизна переднего фронта сигнала , генерируемая молниями на расстоянии свыше примерно. 10 км,, от- ражает соответствующую крутизну импульсов тока молнии 5 а мгновенное знанение этих сигналов в пределах переднего фронта - соответствующее мгновенное значение импульсов тока молнии. Последствия поражения молнией опоры или грозозащитного троса линии электропередачи в значительной степени определяются сочетанием крутизны и соответствующего мгновенного значения импульса тока молнии. ТаЛим образом, для прогнозирования этих . последствий большое значение имеет правильный выбор указан1а,Х параметров..

Предварительные исследования показывают, что среднее мгновенное значение исследуеш гх сигналов, соответ- максимальной крутизне переднего фронта их первых компонентов составляет около 0,8 амплитудного 3качения.

и)

D К V Л- а

обретения

Устройство для определения распределений вероятностей параметров им- пульсньщ сигналов по авт.свЛР 11 1 П 83 отличающееся тем, что,, с целью pacnnipeifflH фу1П циональных возможностей за счет определения расг

Q 0 5

о

5

преде-,пений вероятностей относитель- ьсых мгнове -нных значений импульсных сигналов, оно -содержит блок деления и дополнительные пороговый элемент, блок дифференцирования, одковибратор, триггер, формирователь импуль-сов, первый, второй и третий пиковые детекторы , амплитудный анализатор и ам-. плитудно-импульсный модулятор, выход которого подключен к дополнительному гшплитудному анализатору, информа- 1ЩОННЫЙ В5:од соединен с выходом бло- i:a деления, а управляюпщй вход под- 1шючен к выходу дополнительного фор- гдарователя импульсов, вход которого соединен с выходом дополнительного одновибратора, вход которого объединен с входами пуска .первого и второго дополнительных пиковых детекторов, н с первым установочным входом дополнительного триггера и подключен к выходу одновибратора, выходы первого и второго дополнительных пиковых детекторов соедин€ 1- ы соответственно с первым и вторым входами блока деления,; информационный вход первого до- полнитешьного iif-tKOBoro детектора сое- ;танен с выходом третьего дополнительного пикового детектора, вход пуска ::соторого соединен с выходом дополнительного триггера, а информационный :зход объеданен с информационным входом второго дополнительного пиковог.о детектора и подключен к входу устрой- ства, при этом выход ключа через пос:ледоватёльно соединенные дополнительные блок дифференцирования и пороговый элемент подключен к второму- ус танов оч ногату входу дополнительного триггера.

Редактор Е.Копча

.Составитель Э.Сечина Техред В.Кадар Корректор С.Черни

Заказ 3601/45 . Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и-открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительг ной техники, предназначенным для измерения статистических характеристик случайных процессов, и является дальнейшим усовершенствованием изобретения по а.с. № 1111183, Изобретение позволяет дополнительно определить распределение- вероятностей относительных мгновенных значений импульсных сигналов, соответствующих максимальной крутизне их переднего фронта. Схема устройства дополнительно содержит блок деления, дополнительный блок дифференцирования, вхо которого подключен к выходу ключа, а выход- через дополнительный пороговый элемент к первому входу дополнительного триггера, второй вход которого объединен с управляюш 1ми входами первого и второго дополнительных пиковых детекторов, а также с входом дополга - тельного одновибратора и подключен к выходу одновибратора. Информационный вход первого дополни-тельного пикового детектора соединен с выходом третьего до.полнительного пикового детектора, управляющий вход, которого подключен к выходу дополнит ельного триггера, а информационный вход объединен с информационным входом второго дополнительного пикового детектора и с входом устройства. Выход дополнительного одновибратора среди 1ен с входом дополнительного формирователя импульсов, выход которого подключен к управляющему входу дополнительного амплитудно-импульсного модулятора, Выход последнего соединен с входом дополнительного амплитудного анализатора, а информационньш вход подключен к выходу блока деления, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго дополнительных пиковых де- детекторов. Получение одновременно цвук распределений вероятностей: максимальных крутизн переднего фронта исследуемых сигналов и соответствующих по времени их мгновенных значений, в свою очередь, позволяет авто- матизрфовать процесс измерения названных распределений (например при исследовании возмущений электромагнитного поля Земли, обусловленных .разрядами молний). 1 ил. I ю