Анализатор случайных процессов Советский патент 1959 года по МПК G01B7/16 

Предметом изобретения является анализатор случайных процессов, предназначенный для определения величины асимметрии и числа циклов деформаций, а также других величин, представленных в виде пропорционального им электрического сигнала.

Анализатор содержит амплитудный интегральный дискриминатор, схемы совпадений, триггерные схемы и пересчетные схемы с электроме-. ханическими счетчиками. Отличительная особенность предложенного анализатора заключается в том, что выходы его амплитудного дискриминатора электрически связаны со входом схемы выбора рабочих импульсов (триггерной схемой с двумя устойчивыми состояниями) и со входами схем совпадения. При этом выход схемы выбора рабочих импульсов электрически связан со вторыми входами схем совпадения. Такое выполнение анализатора обеспечивает выделение рабочих импульсов, соответствующих экстремальным значениям функции исследуемого про цесса.

Кроме того, в анализаторе для формирования выходного импульса применены триггер с двумя устойчивыми состояниями и диодная решетка сброса.

Решетка включена в цепь обратной связи формирующей схемы, посредством которой схема возвращается в исходное состояние.

На фиг. 1 приведена кривая, изображающая случайный процесс изменения напряжения детали во времени, выраженный в величине электрического напряжения (например деформация какого-либо узла, выраженная посредством тензодатчиков и усилителя); на фиг. 2 - блок-схема анализатора случайных процессов.

Буквами БВГ и т. д. (фиг. 1) на кривой отмечены экстремальные точки напряжения. Весь диапазон изменения напряжения может быть разделен на ряд поддиапазонов прямыми, параллельными оси времени. Эти прямые могут быть названы уровнями напряжения и занумерованы

М 124697- 2 -

в порядке возрастания. Ширина поддиапазона на этом графике обозначена At/, а уровень 3 является нулевым уровнем.

Если назвать размахом напряжения абсолютное значение разности ординат соседних экстремальных точек кривой, а асимметрией размаха - полусумму ординат экстремальных точек, то величина размаха и его асимметрия определяются тем, из какого поддиапазона и в какой переходит кривая напряжения между соседними экстремальными точками. Если экстремальная точка находится где-то между двумя уровнями, то условно считают, что ее ордината равна полусумме этих уровней. Следовательно, величина размаха будет кратна AU, асимметрия же крагна-.

Задача счета размахов с сортировкой их но величинам и асимметрии сводится к сортировке их по положению начала и конца размаха (экстремальных точек) в поддиапазонах напряжения. Основная идея, осуществление которой позволило сконструировать предложенный анализатор, заключается в следующем.

Для того, чтобы определить место размаха в системе уровней, достаточно определить ближайщие уровни, которые пересекаются кривой, напряжения после прохождения экстремальных точек начала и конца размаха. Разность этих уровней плюс щирина поддиапазона дает величину размаха, а полусумма уровней дает асимметрию. Так, например, размах БВ вполне характеризуется точками Б В , размах ДЕ-точками Д Е и т. д.

Схема прибора выделяет эти точки пересечения уровней из всех других, а последовательное прохождение напряжения через две такие точки вызывает срабатывание соответствующего счетчика, учитывающего размахи определенной величины и асимметрии. ,

Анализатор случайных процессов состоит из следующих основных узлов: / - интегральный амплитудный дискриминатор, // - схема выбора рабочих импульсов, /// - диодные схемы совпадения, IV - формирующие схемы, V - диодная решетка сброса, VI - диодные схемы совпадений выхода, VII - пересчетные схемы и электромеханические«Ьчетчики.

Интегральный амплитудный дискриминатор собран на схемах Шмитта. Применением диодных формирующих ячеек достигнуто получе.Ние на выходе коротких импульсов одной полярности (отрицательных) при пересечении входным сигналом порога ограничения как при возрастании, так и при спадании напряжения сигнала. Эти импульсы далее направляются в схему совпадения данного канала дискриминатора. Од-; повременно.с этим перепад напряжения с одного плеча схемы Шмитга каждого канала управляет работой схемы // выбора рабочих импульсов. Знак этого перепада зависит от того, возрастает или спадает ,найряжение входного сигнала при пересечении уровня срабатывания схемЫ; Шмитта.

, Схема // выбора рабочих импульсов представляет собой триггер с двумя устойчивыми состояниями, управление которым осуществляется, разнополярными импульсами, подаваемыми от дискриминатора / на одну из управляющих сеток. Таким образом, схема дыбора будет перебрасываться только первым из серии импульсов одного направления, посту-, пающих на нее от всех каналов дискриминатора, т. е. она будет перебрасываться в моменты пересечения входным напряжением ближайщега уровня вслед за экстремальными значениями напряжения. Схема как бы выбирает точки Б В Г и т. д. На выходе схемы, выбора также формиру-, ются короткие отрицательные импульсы, которые поступают на катодный

повторитель и с выхода его - на диодные схемы /// совпадений. На вы ходе схемы /// совпадения появляется сигнал только при условии одновременного получения входных сигналов от канала и от схемы // выбора рабочих импульсов.

-.Таким образом, совместная работа первых трех узлов /, //, ///прибора позволяет решить первую часть задачи - выделить рабочие импульсы, соответствующие началу и концу размаха входного напряжения, и направить эти импульсы по соответствующим каналам.

Далее рабочий импульс поступает на вход формирующей схемы IV. Эта схема представляет собой триггер с двумя устойчивыми состояниями с двойным управлением. По первой цепи управления поступает рабочий импульс от схемы /// совпадения, переводящий схему во второе состояние. В этом состоянии схема удерживается до тех пор, пока ко второй цепи управления не придет импульс сброса, поступающий через диодную рещетку V сброса при срабатывании любой другой формирующей схемы. Импульс сброса возвращает схему в исходное, первое, состояние. Диодная рещетка V обеспечивает избирательный сброс формирующих схем. Импульс сброса формируется из перепада напряжения на выходе формирующей схемы при ее переходе из первого состояния во второе и через диодную рещетку попадает на все другие формирующие схемы, кроме данной. Цепи задержки на входе диодной рещетки позволяют получить выходной сигнал необходимой длительности.

Диодные схемы VI совпадений выхода, получающие входные напряжения от формирующих схем, предназначены для сформирования окончательных выходных сигналов прибора, попадающих на пересчетныё Схемы и в конечном итоге считаемых электромеханическими счетчиками. Каждая диодная схема VI получает напряжение от двух формирующих схем. Количество этих диодных схем определяется количеством сочетаний по два из числа формирующих схем п, т. е. ,

для четырех уровней , а для двенадцати уровней . ,

Диодная схема VI совпадений выдает выходной импульс только з том случае, если формирующие схемы, к которым она присоединена, сработают непосредственно друг за другом. Последовательное срабатцванИе двух формирующих схем вызывает появление одного выходного импульса, Попадающего на определенный счетчик, подсчитывающий размахи определенной величины и асимметрии.

Таким образом, совместная работа узлов IV, V и VI рещает и вторую часть задачи - формирование из двух рабочих импульсов, соответствующих началу и концу размаха, выходного импульса,, поступающего на счетчик, двойной номер которого определяет как величину, так: и асимметрию размаха. Знак размаха, т. е. соответствие его возрастанию или падению напряжения, не учитывается и счет по счетчику производят для размахов обоих знаков.

Предмет изобретения

1. Анализатор случайных процессов для определения величины асимметрии и числа циклов деформаций и других величин, представленны. в виде пропорционального электрического сигнала, содержащий амплитудный интегральный дискриминатор, схемы совпадений, триггерньтё ехемы,.пересчетныё схемы с электромеханическими счетчиками, отли,чающийся тем, что, с целью выделения рабочих импульсов соответг ствующих экстремальным значениям функции исследуемого процесса, Выходы амплитудного дискриминатора электрически связаны со входом

- 3 № 124697

схемы выбора рабочих импульсов (триггерной схемой с двумя устойчивыми,состояниями) и со входами схем совпадения, а выход схемы выбора рабочих импульсов электрически связан со вторыми входами схем совпадения.

2. В устройстве по п. 1 применение для формирования выходного импульса триггера с двумя устойчивыми состояниями и диодной решетки сброса, включенной в цепь обратной связи формирующей схемы, посредством которой схема возвращается в исходное состояние.

63&U

Т

2-

l-ZuU 0-3uU

г1

D Jj

/-4

F3J

Ij

IJ

Фиг i