Устройство для определения распределений вероятностей параметров случайного процесса

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3 511; С 06 4 7/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н: ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

))4ВД@ру,- .:.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТКРЫТИЙ (61) 968826 (21) 3404719/18 24 (22) 05.03. 82 .(46) 23.09.83. Бюп. Р 35 (72) В.A. Раков и В.И. Потапкин (71) Научно-исследовательский инсти тут высоких напряжений при Томском ардена Октябрьской Революции и орде. на Трудового Красного Знамени, политехническом институте им. С .И. Кирова . (53 ) 681, 3(088 ° 8 ) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР .Р 968826, кл. G 06 G 7/52, 1981 (прототип ). (541 (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ВЕРОЯТНОСТЕЙ IIAPANETPOB . СЛУЧАЙНОГО, ПРОЦЕССА по авт.cs.

968826, о тли ч ающе е с я

„„su„„1043685 A тем, что, с цепью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности определения одновременно двух распределений вероятностей, оно содержит цепочку иэ последовательно соединенных дополнительных порогового элемента и формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом дополнительного амплитудно-импульсного модулятора, выход которого подключен к входу дополнительного амплитудного анализатора, информационный вход дополни,тельного амплитудно-импульсного модулятора соединен с информационным .выходом первого пикового детектора, вход дополнительного порогового эле- S мента соединен с выходом блока вычит ания .

1043685

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для измерения статистических характеристик случайных процессов.

По основному авт.св . Ф 968826 известно устройство для определения распределений вероятностей параметров случайного процесса, содержащее датчик сигналов, выход которого соединен с входом первого одновибратора и с информационным входом первого пикового детектора, информационный выход которого подключен к информационному входу амплитудно-импульсного модулятора, управляющий вход которого соеди- 35 ней с выходом формирователя импульсов, а выход — с входом амплитудного . анализатора, пороговый элемент, элемент И, второй одновибратор, второй и третий пиковый детекторы, блок вычи-ъО тания, первый и второй фильтры, входы которых объединены и подключены к вы-. ходу датчика сигналов, выходы фильтров через соответствующие второй и третий пиковые детекторы подключены сооТветственно к первому и второму входам б блока вычитания, выход которого через пороговый элемент соединен с первым входом элемента И, выход котерого подключен к входу формирователя импульсов, которой вход элемента И объ-. единен с входом включения первого пикового детектора и соединен с выходом первого одновибратора, управляющий выход первого пикового детектора подключен к входам включения .второго и третьего пиковых детекторов, нри этом вход второго одновибратора подключен к вйходу первого фильтра, а выход соединен с третьим входом элемента И (11. 40

Такое устройство позволяет определять распределение вероятностей, соответствующее либо только наземным, либо только облачным разрядам.

Недостатком: его является|, невоз- 45 можност ь пол уче ния одновр еме н но (во время одной и той же грозы ) двух названных распределений.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей ,устройства за счет обеспечения воз:можности получения одновременно двух распределений вероятностей, одно из которых соответствует только наземным, а другое — только облачным разрядам.

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения распределений вероятностей параметров случайного процесса снабжено последовательно соединенными допоЛнитель- 60 ными пороговым элементом, формирователем импульсов, амплитудно-импульсным модулятором и многоканальным амплитудным анализатором; вход дополнительного порогового элемента подключен к выходу блока вычитания; информационный вход дополнительного амплитудно-импульсного модулятора соединен с информационным выходом первого пикового детектора.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для ойределения распределений вероятностей параметров случайного процесса содержит последовательно соединенные датчик 1 сигналов, первый одновибратор 2 элемент Й 3, формирователь 4 имйульсов,, амплитудно-импульсный модулятор 5 и многоканальный амплитудный анализатор -6. Между датчиком 1 сигналов и одним из входов элемента И

3 включены последовательно соединенные второй фильтр 7, третий пиковый детектор 8, блок 9 вычитания и пвроговый элемент 10. Между датчиком

1 сигналов и одним и8 входов блока

9 вычитания включены последовательно соединенные первый фильтр 11 и второй пиковый детектор 12. Между выходом первого фильтра 11 и одним из входов элемента И. 3 включен второй одновибратор 13. Между датчиком 1 сигналов и информационным входом амплитудно-импульсного модулятора 5 включен первый пиковый детектор 14.

Управляющие входы пиковых детекторов

8 и 12 объединены и соединены с

|управляющим выходом первого пикового детектора 14, управляющий вход которого соединен с выходом первого одновибратора 2. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные дополнительные пороговый элемент 15, формирователь 16 импульсов,- амплитудно-импульсный модулятор 17 и многоканальный амплитудный анализатор 18. Вход дополнительного порогового. элемента 15 подключен к выходу блока 9.вычитания. Информационный вход дополнительного амплитудно-импульсного модулятора 17 соединен с информационным выходом первого пикового детектора 14, .

Фильтр 11 настроен на максимум спектральной плотности электромагнитных сигналов, генерируемых наземными разрядами,. а фильтр 7 - на максимум спектральной плотности сигналов, генерируемых облачными.разрядами °

Устройство относит разряд к наземным, если величина сигнала на выходе фильтра 11 превышает выбранный заренее пороговый уровень, а также больше величины сигнала на выходе фильтра 7 на заданную величину.

В этом случае разряд регистрируется анализатором 6. Если величина сигнала на выходе фильтра 7 больше величины сигнала на выходе фильтра 11 на заданную величину, разряд относит1043685 ся к облачным и регистрируется ана- .лизатором 18.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемюй сигнал с выхода датчика 1 сигналов поступает одновременно на-входы фильтров 7 и 11, одновибратора 2 и пикового детектора

14. Когда величина сигнала превысит 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 запуска 15 ются .пиковые детекторы 8, 12 и 14 (в исходном состоянии они зашунтированы ).

Если величина сигнала на выходе фильтра 11, настроенного на максимум 70 спектральной плотности электромагнитных сигналов, генерируемых наземными разрядами, превышает порог срабатывания одновибратора 13, последний выдает разрешающий импульс на . 25 один из. входов элемента И 3. Длительность этого импульса 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 наибольшие амплитуды этих сигналов запоминаются до момента истечения времени, равного максимальной длительности исследуемых сигналов. Сигналы с выходов пиковых детекторов 8 и 12 Подаются на блок вычитания. Разностный сигнал с выхода последнего поступает на входы пороговых элементов 10 и 15, в ка- 40 ,честве которых могут быть использо ванЫ триггеры Шмитта. Пороговый элемент "10 запускается только положительным сигналом, а пороговый элемент

15 - только отрицательным. 45

Если величина сигнала на выходе пикового детектора 12 больше величины сигнала на выходе пикового детектора 8 (сигнал на выходе блока 9 вычитания положительный ) на величину, превышающую порог срабатывания порогового элемента 10, последний выдает разрешающий импульс на второй вход элемента И 3.

В этом случае задним фронтом импульса с выхода одновибратора 2 запускается формирователь 4 импульсов, который вырабатывает нормализующий импульс, поступающий на управляющий вход амплитудно-импульсного модулятора 5. При этом на информацион- 60 ный вход модулятора 5 подается квазипостоянное напряжение с информационного выхода пикового детектора

14, величина которого равна макси .

Мальной амплитуде сигнала ни инфор-, мационном. входе пикового детекто.», ра 14.

Таким образом на выходе модулятора

5 появляется импульс с нормализован-» ными параметрами, амплитуда которого равна максимальной амплитуде исследуемого сигнала. Этот импульс в зависимости от его амплитуды регистрируется в соответствующем канале амплитудно го а н али з атор а 6 .

После того, как одновибратор 2 возвратится в исходное состояние (импульс на его выходе закончится ), пиковые детекторы 8 и 12 возвращаются в исходное состояние сразу, а пиковый детектор 14 - спустя время, необходимое для работы модулятора 5.

Пороговый элемент 15 положительным сигналом запуститься не может, поэтому амплитудный анализатор 18 в рассмотренном случае в работе не .участвует.

Если величина сигнала на выходе фильтра 11 не превышает порога срабатывания одновибратора 13 или не превышает величины сигнала на выходе фильтра 7 на величину, достаточную для запуска порогового элемента 10, или то и другое вместе, элемент И 3 не открывается. В этом случае формирователь 4 импульсов не запускается и, следовательно, такой сигнал регистрироваться. анализатором 6 не будет °

Если величина сигнала на выходе пикового детектора 8 больше сигнала на выходе пикового детектора 12 (сигнал. на выходе блока 9 вычитания отрицательный ) на величину, превышающую порог срабатывания порогового элемента 15, на выходе последнего появляется прямоугольный импульс. В .момент окончания импульса на выходе одновибратора 2 пиковые детекторы

8 и 12 переводятся в исходное состояние. Это приводит к тому, что заканчивается и импульс на выходе noporosoro элемента 15. Задним фронтом этого импульса запускается формирователь

16 импульсов. Последний вырабатывает нормализующий импульс, поступающий на управляющий вход модулятора 17, и из квазипостоянного напряжения с информационного выхода пикового детектора 14 "вырезается" импульс с нормализованными параметрами, регист руеьый амплитудным анализатором 18;

Пиковый детектор 14, как и в рассмот-1 ренном случае, возвращается в исходное состояние задним фронтом импульса с выхода одновибратора 2 с задержкой, необходимой для работы модулятора 17.

Пороговый элемент 10 отрицательным сигналом запуститься не может и, следовательно, в данном сЛучае амплитудный анализатор 6 в работе не участвует.

1043685

Составитель Э. Сечина

ТехредС. Мигунова Корректор A. Зимокосов

Редактор. Н ° Егорова

Закаэ 7341/54 Тираж 706 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 35, Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

По окончании процесса измерения анализатор 6 содержит распределение . верятностей, соответствующее только

1 наземным, а,анализатор. 18 - только облачным разрядам.

Полоса пропускания фильтра 11 выбирается в области 5-10 кРц, а фильт- ра 7 - в области 25-:50 кГц.. .Одновибратор 13 предназначен для исключения регистрации низкочастотных электромагнитных помех, которые могут иметь соотношение составляющих, на которые настроены фильтры 7. и 11, характерное для наземных разрядов, что может привести к запуску порогового элемента 10 ° !5

Предлагаемое устройство обеспечивает существенное расширение функциональных возможностей по сравнению с известным, позволяя определить одновременно два распределения веро- уО. ятностей, одно иэ которых соответствует наземным разрядам, а другое облачным. Известное устройство дает воэможность измерять только одно из названных .распределений.

Наземные.разряды наибольшую опасность представляют для наземных объектов, а облачНЫе — для летательных аппаратов. Распределения вероятностей амплитуд электромагнитных сигналов, генерируемых молниями, отражают:соответствующие распределения для токов, необходиьие для расчетов молниеэащиты любых объектов. Получение одновременно (во время одной и той же грозы ) двух распределений, одно .из которых соответствует наземным разрядам, а другое — облачным, позволяет исследовать особенности указанных двух типов разрядов, что представляет значительный интерес c точки.зрения исследования грозовых процессов и молниезащиты.