Устройство для определения коэффициента затухания узкополосного случайного процесса

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ УЗКОПОЛОСНОГО СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее одновибратор , выход которого соединен.с информационным входом счетчика, о тл и чающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены ключ, генератор тактовых импульсов, Первый и второй интеграторы, фазовый детектор, усилитель-ограничитель, сумматор , квадратор, блок извлечения ква:дратного корня, аналого-цифровой преобразователь и блок деления, первый вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а второй вход - к выходу счетчика, управляющий вход которого объединен с управляющим входом ключа и подключен к выходу генератора тактовых импульсов , информационнь1й вход ключа объединен С входом Первого интегратора и является информационным входом устройства, а выход ключа через фазовый детектор подключен к первому входу усилителя-ограничителя, второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, а выход сое- Q динен с входом одновибратора, первый s и второй входы суь алатора подключены (Л соответственно к выходам ключа и nepi вого интегратора, а выход сумматора через последовательно соединенные квадратор, второй интегратор и блок извлечения квадратного корня подключен к входу аналого-цифрового преобразователя , причем выход блока деления является выходом устройства.

09) 01) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Ц 06 Q 7/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ч", Ь ,г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ8,, .",.:р

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ -"--- -:: " ": /

«1 (21 ) 3471269/18-24 (22)16.07.82 (46) 07. 02. 84. Вид. Р (72)A.A. Зыков, И.Н. Колзеев, Ю.Г. Кравченко и Г.Г. Прошкин (53)621.3(088.8) (56)1. Авторское свидетельство СССР

9 332233778866, кл. 9 06 Ц 7/52, 1972.

2. Прянишников В.A. Установка для измерения коэффициента корреляции.

"Электросвязь", 1964, 9. 8, (прототип ) °

;3. Тихонов В.И. Выбросы случайных процессов. М., "Наука", 1970, с. 121. (54)(57) УСТРОЙСТВО дЛЯ ОПРВдрдВНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ УЗКОПОЛОСНОГО

СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее одновибратор, выход которого соединен с информационным входом счетчика, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены ключ, генератор тактовых импульсов, йервый и второй интеграторы, фазовый детектор, усилитель-ограничитель, сумматор, квадратор, блок извлечения квадратного корня, аналого-цифровой преобразователь и блок деления, первый вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а второй вход — к выходу счетчика, управляющий вход которого объединен с управляющим входом ключа и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, информационный вход ключа объединен с входом первого интегратора и является информационным входом устройства, а выход ключа через фазовый детектор подключен к первому входу усилителя-ограничителя, второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, а выход соединен с входом одновибратора, первый g и второй входы сумматора подключены соответственно к выходам ключа и пер вого интегратора, а выход сумматора через последовательно соединенные квадратор, второй интегратор и блок извлечения квадратного корня подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, причем выход блока деления является выходом устройства.

1072067

Изобретение относится к измери-! тельной технике и может найти применение при измерении статистических характеристик случайных процессов, в частности в машиностроении, турбиностроении, железнодорожном транспорте, медицине.

Известно устройство для измерения коэффициента затухания случайных процессов, предназначенное для исследования процессов с лю10 бым законом распределения. Устройство содержит два входных блока, ана.-. лого-цифровой преобразователь (АЦП), двухполюсный переключатель, генератор тактовых импульсов, генератор пилообразного напряжения, генераторы гармонических сигналов, умножители соединенные с усреднителями, сравнивающие устройства триггеры и счетчики импульсов (1 20

Недостатками устройства являются значительные погрешности при измере нии коэффициента затухания, аппаратурная сложность и невозможность измерения коэффициента затухания в ре- 25 альном масштабе времени.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, состоящее из последовательно соединенных модулятора ампли- щ тудно-импульсной модуляции (АИМ), амплитудного селектора, формирующего.одновибратора, схемы совпадения и первого счетчика импульсов.

Генератор импульсов соединен одним 35 выходом с входом модулятора АИМ, а вторым входом — с входами второго счетчика импульсов и схемы за;..:, держки, выход которой соединен с входом схемы совпадений. Выход формирующего одновибратора соединен с вхор-. дом схемы задержки. Модулятор АИМ преобразует сигнал в равномерную последовательность импульсов. Этот сигнал поступает на амплитудный селектор.

Импульсы, превысившие побог селек- 45 ции (среднее значение сигнала), воздействуют на одновибратор, который и формирует стандартные импульсы .

Эти импульсы поступают на схему совпадения и линии задержки. На выходе 50 схемы совпадения сигнал появляется только при одновременном появлении импульса одновибратора и дифференцирующей цепи линии задержки. Общее количество импульсов подсчитывают55 счетчики. Устройство вычисляет корре ляционную функцию случайного процесса. При измерении коэффициента затухания случайного процесса осуществляют аппроксимацию корреляционной функции математическим выражением„ из которого определяют коэффициент затухания $2), Р3Недостатки указанного устройстваниэкая точность и невозможность измерения коэффициента затухания случайных процессов в реальном масштабе времени. Это связано с необходимостью при измерении коэффициента затухания случайных процессов предварительного измерения корреляционных функций, их усреднения и измерения коэффициентов затухания исследуемого процесса по графикам.

Цель изобретения — повышение точности определения коэффициента затухания.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения коэффициента затухания узкополосного случайного процесса, содержащее одновибратор, выход которого соединен с информационным входом счетчика, введены ключ, генератор тактовых импульсов, первый и второй интеграторы, фазовый детектор, усилитель-ограничитель, сумматор, квадратор, блок извле -.-.. чения квадратного корня, аналого-цифровой преобразователь и блок деления, первый вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя; а второй вход подключен к выходу счетчика, управляющий вход которого объединен с управляющим входом ключа и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, информационный вход ключа объединен с входом первого интегратора и является информационным входом устройства, а выход ключа через фазовый детектор подключен к первому входу усилителя-ограничителя, второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, а выход соединен с входом одновибратора,первый и второй входы сумматора подключены соответственно к выходам ключа и первого интегратора, а выход сумматора через последовательно соединенные квадратор, второй интегратор и блок извлечения квадратного корня подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, причем выход блока деления является выходом устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг. 2 эпюры напряжения на выходах блоков. устройство (фиг. 1) содержит ключ

1, вход которого является информационным входом устройства, а выход через фазовый детектор 2 подключен к первому входу усилителя-ограничителя 3, второй вход которого соединен с источником постоянного напряжения, а выход через одновибратор 4 подключен к информационному входу счетчика 5, выход которого соединен с первым входом блока б деления, выход которого является выходом устройства, выход генератора 7 тактовых импульсов соединен с управляющими входами ключа 1 и счетчика 5, первый вход сумматора 8 подключен к выходу ключа 1>

1072067 а выход через квадратор 9, интегратор 10 и блок 11 извлечения квадратного корня подключен к входу аналогоциФрового преобразователя 12, выход которого подключен к второму входу блока б .деления. Вход другого интегратора 13 соединен с информационным входом ключа 1, а выход — с нторым входом сумматора 8.

Известно, что среднее число положительных выбросов случайной фазы узкополосного процесса в единицу времени равно

30 (4) Усилитель-ограничитель 3 состоит из последовательно соединенных усилителя и схемы сравнения амплитуд, на второй вход которой подается пороговое напряжение 717 . Второй вход схемы сравнения амплитуд, входящей

65

Й (×Î) 4 Г РО 7

11 где |7 — вторая производная корреляционной Функции узкополосного процесса 3

Дпя процессов 7 корреляционной функцией вида81 "1 сони можно напи- 20 сать и я 2

PO = 17 Х ° (2)

Подставив (2) в (1), получают

046 х

N«(q0) g .ã

Следовательно, коэффициент затухания определяют по формуле 11 Б М„ (ж,j (СУстройство работает следующим образом.

Случайный Узкополосный процесс 35 в виде электрического сигнала поступает через ключ. 1 на вход фазового детектора 2, который выделяет напряжение, пропорциональное случайной фазе узкополосного сигнала ° Напряжение с фазового детектора 2 в виде пилообразных импульсов подается на вход усилителя-ограничителя 3. Фазовый детектор 2 состоит из последовательно соединенных дифференцирующей цепочки, усилителя и генератора пило 45 образного напряжения.

На фиг. 2Ь представлена последовательность коротких импульсов, которую получают с выхода усилителя, входящего в состав фазового детектора 2. Эти импульсы используются для запуска генератора пилообразного напряжения, при этом генерация "пилы" срывается следующим импульсом.

На фиг. 2q. приведено пилообразное35 .напряжение с выхода фазового детектора, соответствующее величине случайной фазы анализируемого процесса. в состав усилителя-ограничителя одновременно янляется и его вторым нходом. Напряжение Ч соответствует обратной величине от граничной частоты диапазона измерения. С выхода усилителя-ограничителя 3 электрический сигнал подается на вход одновибратора 4, который формирует прямоугольные импульсы в моменты достижения пилообразными импульсами максимумов.

Счетчик 5 подсчитывает число пилообразных импульсов за время действия разрешающего напряжения от генератора 7 тактовых импульсов.

В сумматоре 8 происходит центрирование электрического сигнала, прошедшего ключ 1. На второй вход сумматора 8 подается сигнал с выхода второго интегратора 13, который является текущим средним процесса.

С выхода сумматора 8 центрирован ный сигнал, прошедший ключ 1, квадра тируется квадратором 9, затем интегрируется первым интегратором 10. Сигналы с выхода первого интегратора 10 подаются на вход блока 11 извлечения квадратного корня, где и измеряется среднеквадратичное значение процесса.

Затем электрический сигнал с выхода блока 11 извлечения квадратного корня подается на вход аналого-цифрового преобразователя 12, где преобразуется в цифровой код.

На первый вход блока 6 деления по; дается число с выхода счетчика 5, которое соответствует среднему числу по ложительных выбросов случайной Фазы у узкополосного процесса в единицу времени.

На второй вход блока б деления подается код, пропорциональный средне" кнадратичному значению исследуемого случайного процесса. Соответственно, на выходе блока б деления получают коэффициент затухания этого процесса.

Единичные интервалы времени формируются в генераторе 7 тактовых импульсов, который выполнен в виде мультивибратора.

Проведенные сравнительные испытания макетного образца, по изобретению и базового устройства, в качестве коO торого выбран прототип показали, что за счет исключения аппроксимации косвенных результатов точность измерения коэффициента затухания для широкополосного класса случайных процессов повысилась на 1БЪ, при этом результаты измерений жестко привязаны к текущему времени испытаний.

Предлагаемое устройство также можно включать в контур управления, что позволяет обеспечить автоматическую защиту от разрушения при возникновении аварийных ситуаций, связанных с возникновением различных мощных

10720á7 узкополосных составляющих в исследуемых процессах.

Положительный эффект заключается в прямом измерении коэффициента затухания, что существенно упрощает процесс измерения, так как при этом не требуется получение корреляционных функций и т.п.

1072067

Составитель A. Иванова

Техред Т.Маточка Корректор М. Демчик

Редактор A. Kypax

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

Заказ 128/42 Тираж 699- Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5