ПАТЕНТНО-ТЕХНЙНЕСНАЕБИБЛИОТЕКА Советский патент 1972 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к области слециалйзирова«ных средств вычислительной техники для аппаратуриого определен-ия статистических xaipактерИОТИ.К случайных гфоцессов.

Известно многоканальное устройство, измеряющее корреляционные функции, дисиерсию и Qpeднee значение случайного процесса, содержащее входные устройства, аналогоцифровой преобразователь, регистр 1сдвига, гене(ратО|р тактовых , генератор пилообраз«ого .напряжения, генератор счетных импульсов И измерительные каналы, каждый из которых образовал умножителем, усреднителем, сравнивающим устройствам, триггером, В1ремен:ным селектором и счетчиком импульсов.

Однако такое устройство «е позволяет прямым путегм измерять снектр мощности исследуемого процесса.

Изве1стны также спектральные анализаторы, в которых исследуемые юроцессы умножаются на Синус и косинус заданной частоты с квадратичньим суммированием составляющих.

Предложено многокаиальное устройство для измерения статистических :ха1рактеристик, которое помимо прямого назначения позволяет непооредствекно изме;рять спектр адощиости случайного процесса путам совмеще1н«я .некоторых вычислительных операций. С этой целью в устройстве включены генераторы, Бырабатыеающие гар.монические колебания частот, на которых измеряются спектральные плотности мощности, электронные переключатели, объединяющие два соседних канала устройства

в один канал измерения спектральной плотности мощности, и единый для всего устройства нелинейный преобразователь.

Предлагаемое устройство отличается от нзйестного тем, что первые |Входы всех умпожителей присоединены к ,выходу аналого-цифрового преобразователя, второй вход .калсдого нечетного умножителя подключен к синусоидальному выходу генератора гармонических колебаний частоты, соответствующей определяелюй спектральной плотности, а второй вход каждого четного умнолсителя соединен с косинусоидальным выходом того же генератора. К выходам двух уср-еднителей данного канала из мерения спектральной ллотности подключен

электронный переключатель, присоединенный управляющим входом к генератору тактовых Импульсов и выходом через одну линию двухполюсного двухлинейного переключателя к первому входу канального сравнивающего

устройства, между вторым входом которого и выходом генератора пилообразного напряжения включен посредством второй линии двухполюсного двухлинейного переключателя общий для всего устройства нелинейный преобНа чертеже показа на блок-схема устройства, где обозначено:

1,2 - .входные клеммы, 3,4 - входные устройства, 5 - основной вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП), 6 - АЦП, 7 - управляющий вход АЦП, 8 - переключатель с контакталги 9 и 10, 11 - генератор тактовых импульсов, 12 - 1Пврбклю4атель с контактами 13 и 14, 15 - регистр сдвига, 16 и 17 контакты переключателя 18, 19 и 20 - контакты переключателя 21, 22 и 23 входы канальных умножителей 24, 25 - выход генератора гармонического сигнала 26, 27 - второй выход генератора гармонического сигнала, 28 - усреднители, 29-31 входы электронного переключателя 32, 33 - двухполюсный двухлинейный переключатель с контактами 34 и 35, 36 - двухполюсной двухлкнейиый переключатель с контактами 37 и 38, 39 - генератор пилообразного напряжения, 40 - нелинейный преобразователь, 41 - сравнивающее устройство, 42 - триггеры, 43 - генератор счетных импульсов, 44-46 входы временных селекторов 47, 48 - схема, задающая продолжительность измерений и 49 - счетчики импульсов.

Входные клеммы и 2 подсоединены соответственно к входным устройствам 3 и 4. ВхоДНое устройство 3 связано со входом 5 аналого-цифрового преобразователя 6, имеющего второй вход 7, и через однолинейный переключатель 8 в положении 9 - с регистром сдвига 15, а в положении 10 - с контактами 16 однолинейных переключателей 8, к которым присоединены первые входы 22 умножителей (ЧИСЛО умножителей определяется числом М каналов устройства). Управляющий вход 7 преобразователя 6 подключен к выходу генератора 11, соединенного также с переключателем 12, который в полол ении 13 включен на регистр сдвига 15.

Входы /7 регистра сдвига 15 через переключатель /8 связаны с канальными умножителями 24, которые, в свою очере.: через переключатель 21 в полиженци 20 соединены с генератором 26 (схемы умножения 24 с порядковым номером /2г-1/ с выходом 25 генератора 26, а схемы умножения с порядковым номером 2г - с выходом 27 геператора 26, ).

К выходам умнолсителей 24 подключаются усреднители 28, выходы которых в нечетных каналах связаны со входом 29 электронного переключателя 32 и с контактом 34 (2г-1)-го двухполюсного переключателя 5.3, а в четных каналах (2г) подключены ко входу 30 переключателя 32 и контакту 34 (2/-)-го двухполюсного переключателя 33. Выход переключателя 32 присоединен к коптакту 35 переключателя 33 в нечетноА (2г-1) канале, а управляющий вход 31 связан через контакт 14 переключателя 12 с генератором //. Выход последнего соединен с единичным входом триггера 42, управляющим входом генератора

пилообразного напряжения 39 и схемой 48.

В четных (2г) каналах контакт 35 замкнут с контактом .38 переключателя 36, в то время как в нечетных (2г-1) каналах контакт 38 5 присоединен к выходу нелинейного преобразователя 40, вход которого связан с выходом генератора 39, подключенного также к контакту 37 всех переключателей 36. Двухполюсные переключатели 3.3 и 36 подсоединены 10 к соответствующим входам сравнивающего устройства 41. Выход последнего подключен к нулевому входу триггеру 42. Единичный выход триггера 42 соединен с входом 44 временного селектора 47, 1вход 45 которого присоеди15 нен к генератору 43, а управляющий вход 46- к схеме 48. Выходы временных селекторов 47 связаны со счетчиками импульсов 49. Устройство работает следующим образом. При определении корреляционных функций 0 переключатели 8, 12, 18, 21, 33 и 36 находятся в положении 9, 13, 17, 19, 34 и 37 соответственно. Сигнал x(t) подается на клеммы 1 и 2 входных устройств 3 и 4. С выхода устройства 3 сигнал поступает на преобразователь 6, 5 который по входу 7 управляется генератором 11 и преобразует входной сигнал в нараллельный двоичный код, подаваемый на регистр сдвига 15 через переключатель 8. Интервалы сдвига двоичного кода в регистре сдвига 15 за0 даются генератором //. Сигнал, снимаемый с каждого элемента регистра сдвига, оказывается задержанным на время г-Тч, где Тс - период следования тактовых импульсов, а г - номер канала.

С выхода каждого элемента регистра сдвига задержанный сигнал подается через соответствующий переключатель 18 на соответствующий умножитель 24, второй вход которого подключен через переключатель 21 ко второму 0 входному устройству 4. Умножители 24 перемножают задержанные сигналы, представленные в виде параллельного двоичного кода, на незадерл анный аналоговый сигнал x(t). Выходное напрял ение каждого умнол ителя поступает на соответствующИЙ усреднитель 28. Напряжение на выходе каждого г-го усреднителя 28 Пропорционально соответствующей г-й ординате корреляционной функции.

Для получения отсчета Ординат корреляционной функции в цифровой форме используются цифровые индикаторы, состоящие из генератора тактовых импульсов 11, генератора пилообразного напряжения 39, сравнивающих устройств 41, триггеров 42, геператора 5 счетных импульсов 43, временных селекторов 47, схемы 48 и счетчиков 49. Напряжение с выхода усреднителя 28 преобразуется во временной интервал в результате сравнения с пилообразным напрял ением генератора 39, запускаемого тактовыми импульсами, которые также устанавливают триггеры 42 в нулевое положение. Сравнение осуп1,ествляется в сравнивающем устройстве 41. Импульс, возникающий в момент равенства двух напряжений.

поступает ка кулевой вход триггера 42 и перебрасывает триггер в единичное положение. Импульсы, снимаемые с единичного выхода триггера, подаются на вход 44 временного селектора 47, где заполняются счетными импульсами, число которых подсчитывается счетчиком 49. Временной селектор 47 управляется схемой 48. По истечении заданного времени показание счетчика г-го канала соответствует (оценке определяемой ординаты функции корреляции.

Для .измерения спектра мощности переключатель 12 устанавливается в положение 14, переключатель /8 - в положение 16, переключатель 21 - в положение 20, переключатель 33 - в положение 35, переключательЗб - в положение 38. При этом получается многоканальный анализатор с числом каналов, равным М/2.

Общими для всего устройства являются входные устройства 5 и 4, аналого-цифровой преобразователь 7, генератор пилообразного напряжения 39, нелинейный преобразователь 40, генератор счетных импульсов 43 и схема 48.

Каждый канал анализатора образуется из двух соседних умножителей 24, генератора гар монических сигналов 26, с одного выхода 25 которого снимается синусоидальное напряжение, а с другого выхода 27 - косинусоидальное напряжение, двух усреднителей 28, электронного переключателя 32, сравнивающего устройства 41, триггера 42, временного селектора 47 и счетчика 49.

Работа во всех каналах происходит параллельно. Поэто у действие прибора ясно из рассмотрения работы одного (г-го) каиала.

Напряжение реализации x.(t) исследуемого случайного процесса подается через входную клемму 1 и входное устройство 3 на вход 5 преобразователя 6. Выходной сигнал преобразователя в виде двоичного параллельного кода поступает через переключатели 8 и 18. находящиеся соответственно в положениях 10 л 16, .на входы 22 умножителей 24. На вход 23 первого умножителя подается си«усоидальное напряженке с выхода 25 генератора 26, а ко входу 23 второго умножителя подводится косинусоидальное напряжение с выхода 27 того же генератора 26. Выходные сигналы умножителей интегрируются усреднителям.и 28. Если /-п выборка осуществляется в момент ti, то через интервал Т напряжение на выходе первого усреднителя пропорционально величине

/г

x(t)-smK)itdt.

tj

Оно подается на в.ход 29 переключателя 32. Выходное напряжение второго усреднителя 28,

J .J-T

пропорциональное величине lx(t):Qs&itdt, цоПереключатель 32 попеременно (через интервал следования тактовых импульсов)

tr подает либо напряжение k I x(t)sin()itdt,

ti tf

либо напряжение (jcos( вход

t

аналого-цифрового квадратора. Последний со10стоит из сравнивающего устройства 41, генератора нелинейного напряжения Ун с уТ, (который представляет собой сочетание генератора пилообразного напряжения 39, запускаемого та.ктовыми импульсами, « нелиней5ного преобразователя 40), тр.иггера 42, временного селектора 47, генератора счетных импульсов 43. ВходоМ аналого-цифрового квадратора служит вход 33 сравнивающего устройства 41.

0

При поступлении первого тактового импульса на управляющий вход 31 переключателя 32 и на генератор 39, аналого-цифровой квадратор преобразует входное напряжение в .импульсы, число которых mi пропорционально квадрату

5

ti напряжения, т. е. mi (t)s{nu)itdt.

tj

Эти импульсы поступают в счетчик 49 (при условии), что временной селектор открыт по

0 входу 46). С приходом второго тактового импульса «а выходе аналого-цифрового квадратора появляются импульсы, число которых

f: + r

/7j (y л-(0-coscoiWfp. Это число фиксирует5

ся тем же счетчиком 49. По истечении 2iV тактовых импульсов в счетчике будет наN N

коплено число /l,: 1П;.

hi Отнощение числа Л,- к числу выоорок i пропорционально оценке спектральной плотности мощности G((0;). Для ТОГО, чтобы число Ai непосредственно давало оценку спектральной плотности мощности G(«ii), число Л выбирают равным 10/ (это достигается с помощью схемы . задающей продолжитдльность измерений. Тогда G((0i) Ai-iO и устройство получается прямопоказывающим (число b определяет положение занятой в показании ечетчика).

Аналогичным образом работают остальные М/2-1 каналов.

П р е д л; е т н 3 о б р е т е н и я

Многоканальное устройство для измерения статистических характеристик случайных про0цессов, содержащее два входных устройства, одно из которых соединено с аналого-цифровым преобразователем, двухполюсный переключатель, электронные переключатели, генератор тактовых импульсов, генератор пилообразного напряжения, генераторы гармонических сигналов, иелинейный преобразователь, умножители, соединенные с усреднителями, сравнивающие устройства, триггеры и счетчики импульсов, отличающееся тем, что, с целью получения оценки спектральной плотности, .первые входы всех умножителей присоединены к выходу аналого-цифрового преобразователя, второй вход каждого нечетного умножителя подключен к синусоидальиому выходу соответствующего генератора гармонических колебаний заданной частоты, а второй вход каждого четного умножителя соединен с косинусоидальным выходом того же генератора,, к выходам двух усреднителей данного канала измерения подключен электронный переключатель, соединенный управляющим входом с генератором тактовых импульсов, а выходом связанный через одну группу контактов двухполюсного переключателя с первым входом канального сравнивающего устройства, второй ВХОД которого соединен через вторую группу контактов и нелинейный преобразователь с выходом генератора пилообразного напряжения.

/s be