Анализатор амплитудных характеристик динамических процессов Советский патент 1979 года по МПК G01D1/14 G01B19/18 

Изобретение относится к технике измерения случайных или сложных поли гармонических процессов предстарлен ных в виде электрических сигналов, и может быть использовано для анализа вшрокого круга процессов - сейсмичес ких колебаний, кардиограмм, кривых солнечной активности, радиолокационных сигналов и других динамических процессов. Известны устройства для анализа характеристик разного рода электриче ких сигналов, содержащие амплитудные дискриминаторы, измерители временных интервалов, коммутаторы, счетчики, генераторы измерительных импульсов и другие блоки, связанные таким образом, чтобы обеспечить анализ амплитудных или временных характеристик исследуемых сигналов 1. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является анализатор случайных процессов, содержа щий блок формирования рабочих импуль сов, соединенный со счетчиком рабочих импульсов, и пересчетнуто схему 2 . Однако известный анализатор не по ЯЕОЛяет определять такие характеристики функции исследуемого процесса. как абсолютные значения экстремумов, число экстремумов определенной величины, т.е. он имеет узкие функциональные возможности. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей анализатора. Это достигается тем, что в анализатор введены блок фиксации и измерения экстремумов, блок выделения исследуемых характеристик, две дополнительные пересчетные схемы, счетчик общего числа экстремумов и блок индикации, причем блок фиксации и измерения экстремумов и блок вьщеления исследуемых характеристик включены последовательно между выходом блока формирования рабочих импульсов и входами всех пересчетных схем и счетчика общего числа экстремумов, выходы которых и первый выход счетчика рабочих импульсов соединены с блоком индикации, а второй выход счетчика -рабочих импульсов соединен с отдельными входами всех включенных в анализатор блоков. К тому же блок фиксации и измерения экстремумов содержит временной дискретизатор,преобразователь напряжения в цифру,вычислитель знаков разностей, первый и второй элементы памяти. 6 перемножитель,элемент стробирования и элемент задержки, причем вход преобразователя напряжения в цифру через временной дискретизатор, связанный со 1входом анализатора, соединен с блоком формирования рабочих импульсов, выход подключен через элемент задержки к элементу стробирования, а непосредственно и через первый элемент памяти к вычислителю знаков разностей, вы ход которого непосредственно и через второй элемент памяти соединен со вхо дами перемножителя, выходом связанного со счетчиком общего числа экстремумов, и через элемент стробирования с блоком выделения исследуемых характеристик, соединенным также с выходом вычислителя знаков разностей, а вторые входы первого и второго элемен тов памяти подключены к второму выходу счетчика рабочих импульсов. Кроме того, блок выделения исследуемых характеристик содержит вентиль третий ,и четвертый элементы памяти и разностную схему, причем первый выход вентиля связан со второй пересчетной схемой и через третий элемент памяти - с первым входом разностной схемы, второй выход вентиля связан с третьей пересчетной схемой и через четвертый элемент памяти - со вторым входом разностной схемы, выход которой соединен с первой пересчетной схемой, а вторые входы третьего и четвертого элементов памяти подключены к второму выходу счетчика рабочих импульсов. При этом пересчетные схемы анализа тора содержат элементарные линейки, каждая из которых содержит элемент сравнения, элемент И,отсутствующий в последней по номеру линейке,и счетчик соединенные последовательно,причем входы всех элементарных линеек соединены с соответствующим данной пересчетной сгхеме выходом блока выделения исследуемых характеристик,выход каждой из элементарных линеек подключен к блоку индикации,второй вход каждого элемента И соединен с выходом элемента сравнения,включенного в последующую по номеру элементарную линейку через элемент НЕ, а вторые входы всех счетчиков подключены к второму выходу счетчика рабочих импульсов. На чертеже дана структурная схема предложенного устройства. Устройство содержит блок 1 формирования рабочих импульсов; блок А фик сации и измерения экстремумов, состоящий из временного дискретизатора 2, преобразователя 3 напряжения в цифру вычислителя 4 знаков разностей, первого элемента 5 памяти., перемножител 6, второго элемента 7 памяти, элемен та 8 стробирования и элемента 9 задержки; блок Б выделения исследуемых характеристик фун-кции исследуемого процесса, состоящий из вентиля 10, 74 ретьего элемента 11 памяти, четвертого элемента 12 памяти и разностной схемы 13; первую пересчетную схему , состоящую из М элементарных линек, содержащих элементы сравнения 14 (первая линейка), 14 (вторая линейка) ,...14 (М-я линейка), элементы НЕ 15 , 15 , ... , элементы И I6j , 16 ,f.. , счетчики , 17j2, ... вторую Г и третью Д пересчетные схемы, состоящие соответственно из N и -К элементарных линеек, аналогичных линейкам в схеме В; счетчик 18 общего числа экстремумов; счетчик 19 рабочих импульсов; блок 20 индикации. Исследуемый процесс в виде временной реализации S(t) поступает на вход временного дискретизатора 2 блока А фиксации и измерения экстремумов, где из него импульсами, формируемыми блоком 1 формирования рабочих импульсов, осуществляется дискретная по времени выборка , значения которой S; после преобразования в цифровую форму в соответствующем преобразователе 3 поступают на вход первого элемента 5 памяти и на вычисли ,ль 4 знаков разностей. В последнем определяется знак А 5ign (S S,, ) разности между текущим Sj и предшествующим ему значением дискретной выборки ), которое поступает с выхода первого элемента 5 памяти. Определенный в вычислителе 4 знак разности поступает на перемножитель 6 и на второй элемент 7 памяти, с выхода которого хранящийся там знак разности поступает на второй вход перемножителя 6, на выходе которого в случае, если полученное произведение отрицательно, т.е., О, появляется импульс, открывающий элемент 8 стробирования, и через последний с выхода элемента задержки, связанного с преобразователем 3, на вентиль 10 блока В выделения исследуег иых характеристик поступает дискретное значение Sj-. S( исследуемого процесса.Это значение принимается за экстремум и че-. рез вентиль 10 поступает в виде Sj если Д| О ,или в виде 5;„.„ ,если Д, О , соответствующие элементы 14 сравнения второй г или третьей Д пересчетных схем. Одновременно импульс поступает на счетчик 18 общего числа экстремумов, значение зафиксированного локального максимума исследуемого процесса S/ с выхода . вентиля 10 поступает на третий элемент 11 памяти, а значение зафиксированного локального минимума на четвертый элемент 12 памяти . При поступлении на элементы 11 и 12 памяти последующих экстремумов и S(J + I;M, соответственно значения экстремумов Sj и последовательно поступают на разностную схему 13, где вычисляется разность ,т.е. локальный размах функции исследуемого процесса, и полученное значение поступает на все элементы сравнения i4j , j.4 / пересчетной схемы В, Выбором величин пороговых уровней пUAt |1 ,....V, ;v w V ,...V элементов 14 сравнения Л V обеспечивается требуемое разбиение возможных значений исследуемых характеристик на поддиапазоны. Если исследуемая характеристика, например локальный м 1ксимум, превьшает пороговый уровень v , но не превышает уровень , то на выходе элемента НЕ имеется положительное напряж.ение, на выходе элемента и ibj присутствует.импульс, поступающий на счетчик 11 , который определяет общее число максимумов, уровень которых лежит в данном поддиапазоне, т.е. общее число для которых таких максимумов, су S7 С ВЫХОДОВ счетчиков г г 7пересчетнойI/J , 1 /J , 17 мы В, счетчиков 17 2 г « счётчиков 17J пересчетной схемы Г .J ,... -i. пересчетной схемы Д определенные за данное время числа со ответствующих исследуемых характеристик, попавшие в разные поддиапазоны, поступают на блок 20 индикации. В по следнем фиксируются и высвечиваются на табло-указанные выше числа (о&дее число экстремумов, оадее число характеристик определенного уровня, интервал времени анализа исследуемого процесса) а также формируются, фиксируются и высвечиваются на соответствующих табло распределения по времени экстремумов вообще, максимумов,.минимумов и размахов заданных уровней, а также средние значения временных интервалов между экстремумами вообще, максимумами, минимумами и размахами заданных -уровней и другие требуемые характеристики функции исследуемого процесса. Формула изобретения 1. Анализатор амплитудных характе ристик динамических процессов, содер жащий блок формирования рабочих импульсов, соединенный со счетчиком ра бочих импульсов, и пересчетную схему отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей анализатора, в него включе ны блок фиксации и измерения экстрем мов, блок выделения исследуе1 1ых хара теристик, две дополнительные пересче ные схемы, счетчик общего числа экст ремумов и блок индикации, причем бло фиксации и измерения экстремумов и блок выделения исследуемых -характери тик включены последовательно между

выходом блока формирования рабочих импульсов и входами всех пересчетных первой

щую по номеру элементарную линейку

(i5 через элемент НЕ, а вторые входы всех схем и счетчика общего числа экстремумов, выходы которых и первый выход счетчика рабочих импульсов соединены с блоком индикации, а второй выход счетчика рабочих импульсов соединен с отдельными входами всех включенных в анализатор блоков, 2.Анализатор по п, 1, о т л и-чающийся тем, что блок фиксации и измерения экстремумов содержит временной дискретизатор, преобразователь напряжен-ия в цифру, вычислитель знаков разностей, первый и второй элементы памяти, перемножитель, элемент стробирования и элемент задержки, причем вход преобразователя напряжения в цифру через временной дискретизатор, связанный со входом анализатора, соединен с блоком формирования рабочих импульсов, выход подключен через элемент задержки к элементу стробирования, а непосредственно и через первый элемент памяти к вычислителю знаков разностей, выход которого непосредственно и через второй элемент памяти соединен со входами перемножителя, выходом связанного со счетчиком ойцего числа экстремумов, и через элемент стробирования - с блоком выделения исследуемых характеристик, соединенным также с выходом вычислителя знаков разностей, а вторые входы первого и второго элементов памяти подключены к второму выходу счетчика рабочих импульсов. 3.Анализатор по пп, 1 и 2, о тличающийся тем, что блок выделения исследуемых характеристик содержит вентиль,третий и четвертый элементы памяти и разностную схему, причем первый выход вентиля связан со второй пересчетной схемой и через третий элемент памяти - с первым входом разностной схемы, второй выход вентиля связан с третьей пересчетной схемой и через четвертый элемент памяти - со вторым входом разностной схемы, выход которой соединен с первой пересчетной схемой, а вторые входы третьего и четвертого элементов памяти подключены к второму выходу счетчика рабочих импульсов. 4.Анализатор по пп. 1, 2 и 3, о тличающийся тем, что пересчетные схемы анализатора содержат элементарные линейки, каждая из которых содержит элемент сравнения, элемент И, отсутствующий в последней по номеру линейке, и счетчик, соединенные последовательно, .причем входы всех элементарных линеек соединены с соответствующим данной пересчетной схеме выходом блока ВЕДделения исследуемых характеристик, выход каждой из элементарных линеек подключен к блоку индикации, второй вход каждого элемента И соединен с выходом элемента сравнення, включенного в последую669187а

счетчиков подключены к второму выхо.ду счетчика рабочих импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 172534, кл. & 01 В 19/18, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР № 124697, кл, а 01 В 19/18, 1957,