Анализатор функции распределения флуктуаций временных интервалов Советский патент 1993 года по МПК G04F10/04 

Измерит, канал

Применение: устройство относится к измерительной технике и может использоваться при исследовании кратковременных, флуктуации периодов повторяющихся колебательных процессов. Сущность изобретения: устройство содержит две входные шины 1, 2, два формирователя импульсов 3, 4, управляемую линию задержки 5. счетчик импульсов 6, выходную шину 7, приоритетный дискриминатор 8, блок дискретно-коммутируемой задержки 9, счетчик импульсов с постоянным коэффициентом деления 11, циф- роаналоговый преобразователь 12,элемент задержки 13, буферный регистр 14 с соответствующими связями. 1 ил.

оо -

xi

О

ел

xi

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при исследовании кратковременных флуктуации периодов повторяющихся колебательных процессов.

Цель изобретения-расширение области применения анализатора за счет обеспечения возможности анализа функции распределения кратковременных флуктуации временных интервалов.

Существенными отличительными признаками заявляемого объекта по сравнению сripofoTипом являются следующие: введение в устройство вместо схемы совпадений приоритетного дискриминатора и блока дй- скрётно коммутируемой задержки, введение в устройство дополнительный счётчиков импульсов, цифрЬаналогового преобразователя, элемента задержки и буферного регистра, а также связи введённых блоков с блоками устройства-прототипа.. .,;;:: ;

Предлагаемое устройство обладает следующими отличительными свойствами. Благодаря использованию в устройстве; в качеетее детектора временного положенияимпульсов приоритетного дискриминатора разрешаЬ- щёе время анализатора не ограничивается минимальной длительностью импульбрВ-йЬ- Торая можетбыт сфЬрмирбванй, каквслучаё применений схем совпадения, а осуществляется регистрация ЪчерейнЬЬш поступления им- пульсов, что примерно на порядок повышает разрешающее время анализатора. Примёнёние блока дискретно коммутируемой задер- жки;позволяет сдвигать На фиксированный временной интервал исследуемый флуктуа- цйонный процесс до совпадения его с опорным, что исключает необходимдсть широкодиапазонной перестройки правлйе- мой линии задержки. Остальные ДОполнитель- но введенные блоки позволяюторганизовать в анализаторе режим автоматического управления задержкой и выбор усреднения в реализациях исследуемого процесса, бЛёду- ющйх друг за другом. Все это в совокупности позволяет без промежуточного преобразования (например, время-ампл итуда-код) организовать анализ исследуемого процессе фактически в реальном масштабе времени с разрешающим временем, характерным для анализаторов, работающих на основе трансформации временного масштаба и многоканального амплитудного анализа.

На чертеже представлена функциональная схема анализатора.

Устройство содержит две входные ши- ны 1, 2, два формирователя импульсов 3, 4, управляемую линию задержки 5, счетчик импульсов 6 и выходную шину 7, причем входы формирователей импульсов 3, 4 сое0

5 0

; . 5 . - 0 / :; 5 0 , 5 : 0

5

динены соответствующими входными шинами 1,2, а выход второго формирователя импульсов 4 соединен с входом управляемой линии задержки 5. Устройство также содержит дополнительно введенные приоритетный дискриминатор 8, блок дискретно-коммутируемой задержки 9, счетчик импульсов с изменяемым коэффициентом деления 10, последовательно соединенные счетчик импульсов с постоянным коэффициентом деления 11 и цйфроаналоговый преобразователь 12, элемент задержки 13 и буферный регистр .14. Выход первого формирователя импульсов 3 через блок дискретно коммутируемой задержки 9 соединен с первым входом приоритетного дискриминатора 8, выход управляемой линий задержки соединен с вторым входом приоритетного Дискриминатора, выход приоритетного дискри- минатора подключен к входу счетчика импульсов б, выход которого через буферный регистр 14 соединен с выходной шиной, 7 устройства, выход счётчика импульсов с изменяемым коэффициентом деления 10 со- едийеН с входов счетчикаi импульсов с по- етоянным коэффициентом Деления 11, входом записи буферного регистра 14 и через элемент :заде ржки 13 с входом сброса счетчика импульсов 6, выход цйфроаналого- вого прербразОвателя 12 соединен с управляющим входом управляемой линии задержки 5, выход формирователя импульсов 4 гюд- ключён к входу счётчика импульсов С изменяемым коэффициентом деления 10.

Устройство работает следующим обра 3OM.:::.l:-; .;J ;:/4v ;:-: - -. --...:- ...: ; .; .В анализаторе осуществляется последовательная регистрация вероятности попадания исследуемого флуктуационнОго процесса в определенную временную область относительноимпульсов опорного колебания. На входную шину 1 подают исследуемый сигнал, а на шину 2 (вход опорного канала а нализато- ра) - сигнал опорного колебания относительно которого необходйМЬ- получить функцию распределения исследуемого флуктуационнОго процесса. Из сигналов, поступающих на входные шины 1,2 блоками 3, 4 осуществляется формирование стандартных по амплитуде и длительности импульсов. Относительное временное положение (очередность поступления) импульсов, прошедших блок дискретно коммутируемой задержки 9 и блок регулируемой задержки 5 определяется в приоритетном дискриминаторе 8. Пусть (для определенности) порядок работы приоритетного дискриминатора такой, что при ti-t2 0 (здесь ti и t2 - времена прихода импульсов, соответственно на первый и второй входы приоритетного дискриминатора) появляется импульс на

его первом выходе и, соответственно, при ti-t2 0 - на втором. Если первоначально в блоке 9 задержка выбрана такой, что для всех пар импульсов, поступающих на входы приоритетного дискриминатора 8 выполня- ется условие ti-t2 0, то на его выходе 1 импульсы отсутствуют. После поступления щ пар импульсов (щ - коэффициент деления счетчика 10) на входы анализатора счетчик 10 заполняется и его выходным импульсом осуществляется запись выходного кода счетчика 6 в буферный регистр 14, а через временной интервал,At(At - время распространения сигнала в элементе задержки 13) - обнуление (или подтверждение нулевого состояния) счетчика 6. Кроме того выходной гмпульс счетчика 10 засчитывается счетчиком 11, в результате чего, под действием выходного сигнала цифроаналоговогр преобразователя 12 задержка в блоке б изменя- ется на величину 6 ta. Если при этом для всех пар входных импульсов ti -ta 0. то описанный процесс повторяется и на выходной шине 7 и,в счётчике 6 устанавливается нулевой код; На некотором шаге изменения задер- жки для некоторых пар входных импульсов выполняется условие ti-t2 0, Число таких пар изчйсла щ регистрируется счетчиком 6и по импульсу с выхода счетчика 10 переписывается в регистр 14. Таким образом, коэффи- циент деления Щ счетчика 10 есть число реализаций, по которым осуществляется усреднение при определении вероятности Pi( Ј xi), где, |- случайная величина, Ј ti-ta; xi - задаваемое значение; Еще че- рез П1 пар импульсов в блоке 5 задержка изменится йа величину и аналогичным образом происходит определение вероятности Pi( Ј Х2), где ха -вновь задаваемое значение разности ti-ti. Таким образом no- следовательно определяя для калиброванных значений задержек 0, д 3,2 д ta,...,N д t3 вероятности Pi( Ј xi),P2(Ј Х2),Рз( Ј ХЗ)....,РМ(Ј XN) для исследуемой случайной величины Ј на выходной шине 7 в циф- ровом коде, получаем функцию распределения F(x)P(Ј х), где N - коэффициент деления счетчика 11,

В диапазоне временных сдвигов между импульсами исследуемого и опорного коле- бания - Дт/2 ti -12 Ar/2 могут наблюдаться переключения приоритетного дискриминатора не соответствующие очередности прихода импульсов на его входы, т.е. разрешающее время Дт приоритетного дискриминатора фактически ограничивает разрешающее время анализатора. Однако

учитывая, что Дгдля известных приоритетных дискриминаторов может составлять величину порядка 10 пс, разрешающее время предложенного анализатора примерно на порядок лучше известного.

Все блоки заявляемого устройства могут быть реализованы по общеизвестным схемам. Блок регулируемой задержки 5 может быть реализован, например, на основе схем с использованием Диодов с накоплением заряда или даже на основе быстродействующих компараторов с перестраиваемым в пределах линейного участка фронта входного импульса порогом,

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Анализатор функции распределения флуктуации временных интервалов.содержа- щий две входные шины, два формирователя импульсов, управляемую линию задержки, счетчик импульсов и выходную шину, причем входы формирователей соединены С соответствующими входными шинами, а выход второго формирователя импульсов соединён с входом управляемой линии задержки, от л и чаю щи и с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения анализа функций распределения кратковременных интервалов, в него дены приоритетный дискриминатор, блок дискретно-коммутируемой задержки, Счетчик импульсов с изменяемым коэффициентом Деления; последовательно соединённые счетчик импульсов с постоянным коэффициентом деления и цифроаналоговый преобразователь, элемент задержки и буферный регистр, при этом выход первого формирователя импульсов через блок дискретно-коммутируемой задержки соединён с первым входом приоритетного дискриминатора, выход управляемой линии задержки - с вторым1 вхо дом приоритетного дискриминатора, выход приоритетного дискриминатора подключен к входу счетчика импульсов; выход которого через буферный регистр соединен с выходной шиной анализатора, выход счетчика импульсов с изменяемым коэффициентом-деления соединен с входом счетчика им пульсов с постоянным коэффициентом деления, входом записи буферного регистра и через элемент задержки с входом сброса счетчика импульсов, выход цифроаналогового преобразователя соединен с управляющим Входом управляемой линии задержки, выход второго формирователя импульсов подключен к входу счетчика импульсов с изменяемым коэффициентом деления,