Генератор инфранизкочастотных случайных сигналов

 

ГЕНЕРАТОР ИНФРАНИЗКОЧАСТОЧ НЫХ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ,содержащий .: источник радиоактивного излучения, -Последовательно соединенные счетчик/ частиц распада, усилитель, триггер Шйитта, делитель частоты на счетных триггерах, коммутатор, блок смещения уровня фильтр и делитель напряжения о т л и ча ющ и йс я тем, что. с целью уменьшения времени перестройки с-ратистических характеристик случайных сигналов, между выходом источника радиоактивного излучения и ; входом счетчика частиц распада ,введен регулятор связи, другой выход которого подключен через введённые последовательно соединенные датчик механического перемещения элементов регулятора связи, первый функциональный преобразователь, блок сравнения и управляющий элемент к управляюще входу регулятора связи, а. также введены последовательно соединенные задатчик статистических характеристик и второй функциональный преобразователь, выход которого подКлючей к управляющим входам коммута- (Л тора и задатчика статистических характеристик , другой выход которого подключен к другому входу блока сравнения .

(191 (Ш

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECllYEiËÈÍ.ЗШН 03 29 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3524457/18-09 (22) 30. 11 ° 82 (46) 07 02.84. Бюл. 9 5

:(72) В.A. Герасимов и Ю.Д, Новйк (71 ) Дальневосточный ордена Трудово го Красного Знамени политехнический:: институт им. В.В. Куйбышева (53) 621.373 ° 43(088 ° 8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 568143 кл, Н 03 В 29/00,. 1975»

2. Авторсксе свидетельство СССР

Р 440126, кл. Н 03 В 29/00, 1972 .(прототип) . (54)(57) ГЕНЕРАТОР ИНФРАНИЗКОЧАСТОТ- . НЫХ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий источник. радиоактивного излучения,,- ,последовательно соединенные счетчйк частиц распада, усилитель, триггер (йаитта, делитель частоты на счетных триггерах, коммутатор, блок смещении уровня Фильтр и делитель напряжения отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени перестройки статистических характеристик . случайных сигналов, между выходом источника радиоактивного излучения и входом счетчика частиц распада введен регулятор связи, другой выход которого подключен через введенные последовательно соединенные датчик механического перемещения элементов регулятора связи, первый функциональный преобразователь, блок сравнения и управляющий элемент к управляющему входу регулятора связи, а также введены последовательно соединенные задатчик статистических ха/ рактеристиК и второй Функциональный преобразователь, выход которого под- Я ключен к управляющим входам коммутатора и задатчика статистических характеристик, другой выход которого подключен к другому входу блока срав- С нения.

1072245

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к генераторам случайного процесса, и может быть использовано в качестве имитатора нерегулярного морского волнения при исследовании динамики судовых систем автоматического регулирования, работающих в условиях качки.

Известен генератор ийфранизкочастотных случайных сигналов, содержащий последовательно включенные Hc- 10 точник радиоактивного излучения, счетчик частиц распада, усилитель, триггер )йиитта, последовательно включенные первый делитель частоты, блок смещения уровня и полосовой .)5 фильтр, а также коммутатор, генератор импульсов, три элемента совпадения, реверсивный счетчик и второй делитель част6ты 1) .

В указанном генераторе ширина спектра обобщенного телеграфного сигнала (или время корреляции) регулируется изменением среднего в единицу времени числа oL4 смен знаков напряжения на выходе устройства смещения. Для обеспечения заданной формы характеристики спектральной плотности выходного сигнала регулирование производится вручную методом подбора, что увеличивает время исследований.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является генератор инфранизкочастотных случайных сигналов, содержащий источник радиоактивного излучения, последо- 35 вательно соединенные счетчик частиц распада, усилитель, триггер шмитта,:, делитель частоты на счетных тригге-: рах, коммутатор, блок смещения уровня, фильтр и делитель напряжения I. 2 . 4()

При использовании известного генератора в качестве, например имитатора нерегулярного морского волнения для получения выходного сигнала со статистическими характеристиками, 45 соответствующими заданным характеристикам морского волнения, должно соблюдаться условие. гр, О (d ((1)

7 где Pö — частота морского волнения определенной балльности, соответствующая максимуму спектральной характеристики;

d < - среднее в единицу времени число смены знаков напряжения на выходе блока смещения уровня;

ЧГ "- 3,141592á, для имитации выходного сигнала 6О генератора, действующего на судно и учитывающего скорость его движения

-V и курсовой угол относительно бега волн Я., необходимо соблюдать условие 65 — с о «(< (2! Hg.и У где P — кажущаяся частота морского волнения, соответствующая максимуму спектральной характеристики.

Выражение для определения, К имеет вид

Чсоэ Р к= "о Ро где 1g - ускорение силы тяжести.

Из выаеприведенного следует, что для получения выходного сигнала геиератора, соответствующего заданной балльности морского волнения, а также курсового угла Я и скорости движения судна Ч необходимо соответствующим образом изМенять количество импульсов на выходе делителя частоты генератора.

В известном генераторе эта операция может осуществляться изменением расстояния между источником радиоактивного излучения и счетчиком частиц распада (введением поглощающего экрана между ними) или изменением числа триггеров в делителе частоты.

При этом изменением указанного расстояния производится непрерывное перемещение максимума характеристики спектральной плотности вдоль оси, частоты, а изменением числа триггеров - дискретное. Указанные операции в известном генераторе производятся вручную методом подбора и каждое измерение установленного значе» ния аС„ требует длительного времени (300-400 c),à также применения дополйительных приборов(счетчика импуль- сов с .таймером) и, кроме этого, проведения необходимых расчетов. Это снижает оперативность перестройки параметров выходного сигнала генератора и увеличивает общее .время последования. При неточном выполне-. нии условий (1) и (2) снижается достоверность имитации нерегулярного морского волнения, Цель изобретения - уменьшение времени перестройки статистических характеристик случайных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор низкочастотных случайных сигналов, содержащий источник радиоактивного излучения, последова ельно соединенные счетчик частиц распада, усилитель, триггер

Шмитта, делитель частоты на счетных триггерах, коммутатор, блок смещения уровня, Фильтр и делитель напряжения между выходом источника радиоактивного излученйя и входом счетчика частиц распада введен регулятор связи, другой выход которого подключен через введенные последовательно

1072245 соединенные датчик механического перемещения элементов регулятора связи, первый функциональный преобразователь, блок сравнения и управляю° щий элемент к управляющему входу регулятора связи, а также введены последовательно соединенные задатчик статистических характеристик и второй функциональный преобразователь, выход которого подключен к управляющим входам коммутатора и задатчика статистических характеристик, другой выход которого подключен к другому . входу блока сравнения.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого генератора,: . Генератор инфранизкочастотных случайных сигналов содержит источник

1 радиоактивного излучения, счетчик

2 частиц распада, усилитель 3, триггер

Шмитта 4, делитель 5 частоты на счетных триггерах, коммутатор б, блок 7 смещения уровня, фильтр 8, делитель 9 напряжения, регулятор 10 связи, датчик 11 механического перемещения элементов регулятора связи, первый функциональный преобразователь

12, блок 13 сравнения, управляющий элемент 14, задатчик 15 статистических характеристик и второй функциональный преобразователь 16 °

Генератор инфранизкочастбтных случайных сигналов работает следую-: щим образом. . Перед началом работы оператор устанавливает в задатчике 15 требуемое значение аС, определяемое в соответствии с выражениями (1) и (2)

I, Характеристика вход - выход первого функционального преобразователя 12 настраивается в результате тарировки предлагаемого генератЬра и является неизменной для всего времени эксплуатации последнего в нор-. мальных условиях. Тарировка характеристики вход — выход произво» дится путем измерения значения среднего s единицу-времени числа смен . знаков выходного напряжении блока 7 смещения уровня для ряда механических перемещений элементов регулято-. ра 10 связи. Характеристика входвыход второго функционального преобразователя 16 имеет вид ступенчатой зависимости, причем число сту» пеней равно числу выходов счетных триггеров делителя 5 частоты .(числу каналов коммутатора 6) . Протяженность каждой ступени определяется возможностью установки На выходе блока 7 смещения уровня заданного значения оиру только изменением механи" ческого перемещения элементов регулятора 10 связи, а высота - уровнем переключения каналов коммутатора б, Задатчиком 15 задаются статистические характеристики в виде значения среднего. s единицу времени числа смен знаков выходного напряжения блока 7 смещения уровня.

При работе генератора инфранизкочастотных случайных сигналов от. источника 1 радиоактивного излучения поток .частиц радиоактивного распада .вызывает в счетчике 2 частиц распа® да появление импульсов, которые далее усиливаются усилителем 3, формируются триггером Шмитта 4 и посту- . пают в делитель 5 частоты на счетных триггерах. В это время с первого (5 выхода задатчика 15 сигнал, пропорциональный установленному значению са„, поступает на вход второго функцйонального преобразователя 16, на выходе которого формируется управляющий сигнал, уровень которого соответствует необходимому коэффициенту деления и делителя 5 частоты.

Управляющий сигнал поступает на уп- равляющий вход коммутатора 6, кото25 рый.подключает соответствующий выход делителя 5 частоты к входу блока

? смещения уровня, и одновременно на управляющий вход задатчика 15, на втором выходе которого формируется сигнал Хд=о А» . Этот сигнал посту.пает на первый вход блока 13 сравнения. Если сигнал Х С выхода первого функционального преобразователя .

12 не равен сигналу Х,(, то на выходе блока 13 сравнения появляется сиг- . нал рассогласования X3=X -Х .

Управляющий элемент 14 воздействует на регулятор 10 связи, элементы которого осуществляют отработку этого рассогласования путем изменения

40 расстояния между источником 1 радиоактивного излучения и счетчиком 2 частиц распада (или путем механического перемещения, например, поглощаю» щего экрана) .

Механическое перемещение элементов.регулятора 10 связи измеряется датчиком 11., и сигнал, пропорциональ ный этому перемещению, поступает на вход первого функционального преоб- .

5р разователя 12, на вйходе которого

I присутствует сигнал. Х<-п А„, где .Ф» - фактическое значение среднего в единицу времени числа смен знаков напряжения на выходе блока 7 смещения уровня. Изменение расстояния между источником 1 радиоактивного излу.чения и счетчиком 2 частиц распада прекращается при равенстве за (анного значения еСу фактическому значению

Таким образом на выходе фильтра

60 8 обеспечивается сигнал с заданными .статистическими характеристиками случайного процесса. Делителем 9 напряжения устанавливается требуемая амплитуда этого сигнала на выходе

65 -;генератора.

1072245

Составитель Н. Матвиенко

Редактор A. Лежнина Техред Т.Фанта Корректор И. Эрдейи

Тираж 862: Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 144/51

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

Введение задатчика 15 и второго функционального преобразователя 16 обеспечивает автоматический выбор необходимого коэффициента деления делителя 5.частоты, а ведение управляющего элемента 14, воздействующего на регулятор 10 связи, и первого фунйционального преобразователя 12 позволяет автоматически непрерывно изменявь. среднее в единицу времени .число смен знаков-.выходного напря.жения блока 7 смещения уровня и тем самым устанавливать на выходе предлагаемого генератора сигнал с заданными статистическими характеристика= ми. Поскольку отработка рассогласования Х осуществляется за малое вре-, мя (единицы секунд), то при этом достигается существенное уменьшение

5 времени (на 10-20 мин) перестройки статистических характеристик случайных сигналов предлагаемого генератора в процессе исследования систем автоматического управления.

30, Экономический эффект от использо-, вания предлагаемого устройства сос.тавит 40-50 тыс.руб.