Устройство для определения распределений вероятностей параметров случайного процесса Советский патент 1987 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для измерения статистических характеристик случайных процессов, может быть использоваЕЮ при исследовании возмущений электромагнитного поля Земли, обусловленных разрядами молний, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 968826.

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для определения распределений вероятностей параметров случайного процесса содержит последовательно соединенные датчик 1 сигналов, одновибратор 2, элемент И 3, формирователь 4 импульсов, амплитудно-импульсный модулятор 5 и многоканальный амплитудный анализатор 6, а также последовательно соединенные фильтр 7, пиковый детектор 8, блок 9 вычитания и пороговый элемент 10, последовательно соединенные фильтр 11 и пиковый детектор 12, кроме того, устройство содержит одновибратор 13, пиковый детектор 14, дополнительный одновибратор 15, счетчик 16, ключ 17, генератор 18 тактовых импульсов и дополнительный одновибратор 19.

Фильтр 11 настроен на максимум спектральной плотности электромагнитных сигналов, генерируемых наземными молниями, а фильтр 7 - на максимум спектральной плотности сигналов, генерируемых облачными молниями. Сигнал на выходе счетчика 16 появляется только в том случае, если число импульсов на его счетном входе превышает заданное значение, соответствуюшее длительности импульса на управляюш,ем входе ключа, равной 100 мкс.

Устройство относит молнию к наземным и регистрирует соответствуюш,ий сигнал при одновременном выполнении трех условий: величина сигнала на выходе фильтра 11 превышает выбранный заранее пороговый уровень; величина сигнала на выходе фильтра 11 больше величины сигнала на выходе фильтра 7 на выбранную заранее величину; длительность импульса на выходе дополнительного порогового элемента 19 превышает 100 МКС.

В ряде случаев при измерении распределения вероятностей параметров случайного процесса, например амплитуду электромагнитных сигналов, генерируемых молниями, регистрируются сигналы, генерируемые молниями несоответствующего типа, но большие по амплитуде. При регистрации наземных молний могут частично регистрироваться близкие облачные молнии. Поэтому задача сводится к исключению регистрации сигналов длительностью менее 100 МКС.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал с выхода датчика 1 сигналов поступает одновременно на

входе фильтров 7 и 11, одновибратора 2, пикового детектора 14 и порогового устройства 19. Когда величина сигнала превышает порог срабатывания одновибратора

2 на выходе последнего появляется прямоугольный импульс, длительность которого равна максимальной длительности исследуемых сигналов и может быть установлена равной 1,5 с. Передним фронтом этого

импульса пиковые детекторы 8, 12 и 14 переводятся в рабочее состояние (в исходном состоянии пиковые детекторы защунтиро- ваны).

Если величина сигнала на выходе фильтра 11, настроенного на максимум спект5 ральной плотности электромагнитных сигналов, генерируемых наземными полниями, превышает порог срабатывания одновибратора 13, последний выдает разрешающий импульс на один из управляющих входов элемента И 3. Длительность этого импульса

0 может быть выбрана равной длительности импульса на выходе одновибратора 2. Сигналы с выходов фильтров 7 и 11 поступают на входы пиковых детекторов 8 и 12 соответственно, с помощью которых наи5 большие амплитуды этих сигналов запоми- наются до момента окончания времени, равного максимальной длительности исследуемых сигналов. Сигналы с выходов пиковых детекторов 8 и 12 подаются на соответствующие входы блока 9 вычитания. Раз0 ностный сигнал с выхода последнего поступает на вход порогового элемента 10, в качестве которого может быть использован триггер Шмитта. Если величина сигнала, на выходе пикового детектора 12 больше величины сигнала на выходе пикового детек5 тора 8 на величину, превышающую порог срабатывания порогового элемента 10 последний выдает разрешающий импульс на второй управляющий вход элемента И 3. Когда величина сигнала с выхода датчика 1 сигналов превыщает заданный пороговый уровень, срабатывает также пороговое устройство 19, в качестве которого может быть использован триггер Шмитта. На его выходе появляется прямоугольный импульс, длительность которого равна длительности сигнала

5 на выходе датчика I сигналов. Этот импульс поступает на управляющий вход ключа 17 и вход обнуления счетчика 16. Генератор 18 тактовых импульсов вырабатывает последовательность коротких импульсов с заданным периодом следования, например

0 5 МКС. В течение времени, равного длительности импульса на выходе порогового элемента 19, эти импульсы проходят через открытый ключ 17 и подсчитываются счетчиком 16. Когда их число превышает заданное значение (например, 20 при периоде

5 следования 5 мкс), на выходе счетчика 16 появляется прямоугольный импульс, передним фронтом которого запускается одновибратор 15, выдающий разрешающий импульс на третий управляющий вход элемента И 3.

В этом случае задним фронтом импульса с выхода одиовибратора 2 запускается формирователь 4 импульсов, который вырабатывает нормализующий импульс, поступающий на управляющий вход амплитудно- импульсного модулятора 5. При этом на информационный вход модулятора 5 подается квазипостоянное напряжение с выхода пикового детектора 14, величина которого равна максимальной амплитуде сигнала на входе пикового детектора 14. Таким образом, на выходе модулятора 5 появляется импульс с нормализованными параметрами, амплитуда которого равиа максимальной амплитуде исследуемого сигнала. Этот импульс в зависимости от его амплитуды регистрируется в соответствующем канале амплитудного анализатора 6. После того, как одновибратор 2 возвращается в исходное состояние (им пульс на его выходе закончится), напряжение на выходе пикового детектора 14 начинает снижаться и при достижении им определенного уровня пиковые детекторы 8, 12 и 14 возвращаются в исходное состояние. Задним фронтом импульсов с выходов порогового элемента 19 и формирователя 4 импульсов возвращаются в исходное состояние счетчик 16 и дополнительный одновибратор 15 соответственно.

Устройство не регистрирует электромагнитные сигналы, если имеет место хотя бы одна из следующих ситуаций: величина сигнала на выходе фильтра 11 не превышает выбранный заранее пороговый уровень; величина сигнала на выходе фильтра 11 не превышает величины сигнала на выходе

фильтра 7 на выбранную заранее величину; длительность импульса на выходе дополнительного порогового элемента меньше 100 мкс Во всех случаях формирватель 4 импульсов не запускается и, следовательно, сигнал, генерируемый такой молнией, не регистрируется анализатором 6.

При исследовании электромагнитных сигналов, генерируемых наземными молниями, полоса пропускания фильтра 11 может быть (выбрана равной 5-10 кГц, а фильтра 7 - 25-50 кГц.

Формула изобретения

15 Устройство для определения распределений вероятностей параметров случайного процесса по авт. св. № 968826, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно содержит дополнительный одновибратор, счетчик, генератор тактовых импульсов, ключ, и дополнительный пороговый элемент, вход которого соединен с выходом датчика сигналов, а выход - соединен с входом сброса счетчика и с управляющим входом ключа, информационный вход которого под25 ключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход ключа соединен со счетным входом счетчика, выход переполнения которого подключен к информационному входу дополнительного одновибратора, вход установки исходного состояния которого соеди30 нен с дополнительным выходом формирователя импульсов, а выход дополнительного одновибратора подключен к дополнительному входу элемента И.

20

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для измерения статистических характеристик случайных процессов, и является дополнительным к авт. св. № 968826. Цель изобретения - повышение точности. С этой целью устройство содержит дополнительный пороговый элемент 19, генератор 18 тактовых импульсов, ключ 17, счетчик 16 и дополнительный од- новибратор 15. Это позволяет дополнительно повысить селективность устройства при измерении распределений вероятностей амплитуд электромагнитных сигналов, генерируемых наземными молниями. Эти сигналы в неявном виде содержат сведения о распределении электрических зарядов и их пространственно-временном изменении при развитии разрядов молний. В связи с этим распределения их амплитуд отражают соответствующие распределения токов молнии, С, 1едвательно, предлагаемое устройство дает возможность получать также распределения вероятностей амплитуд токов молнии, которые необходимы для расчетов молниезащи- ты.1 ил. о (Л со ьо ел сл со о го