Стохастическии цифровой измеритель отношения двух сигналов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК 511 4 G 01 R 19/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ . СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3752062/24-21 (22) 13.06.84 (46) 15.01.86, Бюл. N 2 (71) Азербайджанский институт нефти и химии им, М. Азизбекова (72) Т. М. Алиев и Д. И. Дамиров (53) 621.317.77 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 488147, кл. G 01 R 19/10, 1975.

Авторское свидетельство СССР Р 1129528, кл. G 01 R 19/10, 1983. (54) (57) СТОХАСТИЧЕСКИЙ ЦИФРОВОЙ

ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ СИГНАЛОВ, содержащий цифроаналоговый преобразователь, вход которого объединен с входом регистра памяти, а выход соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с первым управляющим входом первого сумматора, информационный вход которого соединен с выходом блока задания шага, генераторы тактовых и случайных сигналов, о тличающийся тем,что,сцелью повышения точности за счет коррекции инÄÄSUÄÄ 1205040 A струментальных погрешностей и расширения функциональных возможностей, в него введены второй сумматор, формирователь импульсов, элемент задержки, триггер и переключатель, причем входы переключателя соединены с входами устройства, а его выход — с аналоговым входом цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого соединен с выходом второго сумматора, входы которого соединены с выходами регистра памяти и первогО сумматора, второй управляющий вход которого вместе с управляющими. входами переключателя, цифроаналогового преобразователя и формирователя импульсов подключен к прямому выходу триггера, инверсный выход которого соединен с третьим g управляющим входом сумматора, а счетный вход соединен с выходом тактового генератора и объединен с входом элемента задерж- ( ки, выход которого соединен с входом стробирования компаратора; выход формиро- Я вателя импульсов соединен с управляющими . входами генератора случайных сигналов, блока а> задания шага и регистра памяти. р (где 2„

1 12

Изобретение относится к информационноиэмерительной технике и может быть использовано для измерения как постоянных и переменных сигналов произвольной формы, так и их отношения, Цель изобретения — повышение точности измерения за счет коррекции инструментальных погрешностей путем сравнения входных сигналов со значениями выходного уровня генератора случайных сигналов и расШирение функциональных воэможностей.

Функциональная схема стохастического цифрового измерителя отношения двух сигналов изображена на чертеже.

Измеритель содержит переключатель 1, вхо ды которого соединены с входами устройства, а выход — с аналоговым входом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 2, цифровой вход которого соединен с выходом регистра

3 памяти, а выход — с входом компаратора

4, другой вход которого соединен с выходом генератора 5 случайных сигналов, а выход— с первым управляющим входом сумматора

6, информационный вход которого соединен с выходом блока 7 задания шага, а выход— с, входом второго сумматора 8, выход которого соединен со своим входом через регистр

3 памяти, и блок управления, состоящий из, тактового генератора 9, элемента 10 задержки, триггера 11 и формирователя 12 импульсов, при этом выход генератора 9 соединен с входами элемента 10 задержки и триггера 11, а выход элемента 10 соединен с входом стробирования компаратора 4, прямой выход триггера 11 соединен с управляющими входами переключателя 1, ЦАП 2, сумматора 6 и формирователя 12 импульсов, инверсный выход триггера 11 соединен с третьим управляющим входом сумматора б, а выход формирователя 12 импульсов соединен с управляющими входами генератора 5, регистра 3 и блока 7 задания шага..

Принцип работы устройства основан на сравнении взвешенных значений входных сигналов X и, в общем случае являющихся функциями времени, со значениями выходной величины генератора 5 случайных сигналов т ;, изменяющимися в тактовые моменты времени. При этом каждый цикл сравнения осуществляется s два такта, определяемых состоянием триггера 11.

Начало первого такта И -го цикла сравнения соответствует переходу триггера 1 1 в единичное состояние. Этот момент отмечает формирователь 12 импульсов, по сигналу которого подготавливаются новое значение случайного сигнала у„, генерируемого с по. мощью генератора 5, очередное значение ша05040 2 ra — кода У (к), задаваемого блоком 7, и регистр 3 памяти, фиксирующий код Zq полученный на выходе сумматора 8 в результате осуществлейия предыдущих (N -1) циклов сравнения, Кроме того, по сигналу триггера 11 сумматор 6 настраивается на режим сложения, в ЦАП 2 записывается некоторый код 2, а переключатель 1 устанавливается в верхнее положение, при котором сигнал ) „

1Î поступает на аналоговый вход ЦАП 2, где преобразуется к Виду х х максимальное значение кода 7, преобраэуемо .

ro с помощью ЦАП -2).

По прошествии некоторого времени, определяемого элементом 10 задержки и служащего для установления сигналов на входе компаратора 4, производится сравнение сигналов

ЦАП 2 и генератора 5. При этом, если

1 .Z >>1, т. е. если з р

Х Г x„ о 1(7 О срабатывает компаратор 4 и код (п), эада25 ваемый блоком 7, слагается с содержимым сумматора 6, накопленным в результате осуществления всех предьщущих циклов сравнени

В противном случае, т. е. если g s n. x

30 „,2,) ) 2о " ) О компаратор 4 не срабатывает и сложение не производится.

Следующий импульс генератора 9, перебрасывающий триггер 11, фиксирует начало вто рого такта преобразования. При этом сумматор 6 перестраивается на вычитание, в ЦАП 2 вводится код 2„, с выхода регистра 3 памяти, а переключатель 1 переводится в нижнее положение, соответствующее подключению сигнала К . Состояние же регистра 3, генератора 5 и блока 7 остается прежним. На выходе ЦАП 2 при этом формируется сигнал, значение которого равно + „. Этот

h„,Ф2-ч сигнал сравнивается компаратором 4 с тем же значением случайной величины д>,, Если

С х, —, т.е. если 3" у то компаратор 4 срабатывает снова и код 1

$ (и) вычитается из содержимого сумматора б; в противном случае вычитание не производится.

Таким образом, код, накопленный в сумматоре 6 к концу h -го цикла сравнения, раве

У() St h - - 7.о 4

1205040

Рассмотрим влияние инструментальных погрешностей измерительного тракта на результат преобразования. Лля этого представим с учетом относительной мультипликативной с и абсо5 лютной аддитивной Р погрешностей характе, ристики преобразования:

ЦАП 2 в виде (1-. ) — 2 " „, ) 2 а на выходе cvMMRToDa 8 (2.2

20

Х ) и A — 2. А-1э- $

2 hl

Тогда в соответствии с (3) получим

25 откуда

М (х„) 2) =2o М (х ) где 2 определяет коэффициент взвешивания

30 измеряемого отношения.

Отметим, что если переключателем 1 управлять так, чтобы в первом такте всех циклов сравнения подключался сигнал Х., а во втором

XÄ, то код 2..„, фиксируемый в регистре 3, равен

И (X,) z =z, —

o М(Х вЂ” ь н(» z„, - J)) (<) С ростом 1 код 2.„„2. Z (где

2. „— код, соответствующий установившемуся режиму), а значение йИ - О, При этом И-кратная сумма выражения в, фигурных скобках (1) пропорциональна разности математических ожиданий первых слагаемых аргумента под знаком йр(° ) . .Следовательно, в установившемся режиме получим

)4 20 -М ХЪ z% О или, вынося постоянные за знак математического ожидания, - м1х„) = — "- М (х ) (3)

2„, " 2т генератора 5 — (""+ < ) + Рt компаратора 4 —,6 .

При этом выражение под знаком М и (° ) примет вид .+4(1 х 2 Р» 2,3 1

3» „Z 1+А или

М (А —. Z )+ М(В) =M(A. — Z„)+M(B) откуда найденое для 2,„выражение тождественно (4), Таким образом, результат преобразования в предлагаемом устройстве не зависит от инструментальной погрешности измерительного тракта, включающего ЦАП 2, компаратор 4 и генератор 5 случайных сигналов. Измерению при этом могут быть подвержены как постоянные, так и гармонические переменные и эргодиакжие. случайные сигналы.

1205040

Составитель В, Щубин

Техред Т. Дубинчак

Редактор И. Рыбченко

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 8522/46

Тираж 747

ВНИИПО Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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