Устройство для определения распределений вероятностей параметров импульсных сигналов

 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительг ной техники, предназначенным для измерения статистических характеристик случайных процессов, и является дальнейшим усовершенствованием изобретения по а.с. № 1111183, Изобретение позволяет дополнительно определить распределениевероятностей относительных мгновенных значений импульсных сигналов, соответствующих максимальной крутизне их переднего фронта. Схема устройства дополнительно содержит блок деления, дополнительный блок дифференцирования, вхо которого подключен к выходу ключа, а выходчерез дополнительный пороговый элемент к первому входу дополнительного триггера, второй вход которого объединен с управляюш 1ми входами первого и второго дополнительных пиковых детекторов , а также с входом дополга - тельного одновибратора и подключен к выходу одновибратора. Информационный вход первого дополни-тельного пикового детектора соединен с выходом третьего до.полнительного пикового детектора , управляющий вход, которого подключен к выходу дополнит ельного триггера , а информационный вход объединен с информационным входом второго дополнительного пикового детектора и с входом устройства. Выход дополнительного одновибратора среди 1ен с входом дополнительного формирователя импульсов, выход которого подключен к управляющему входу дополнительного амплитудно-импульсного модулятора, Выход последнего соединен с входом дополнительного амплитудного анализатора , а информационньш вход подключен к выходу блока деления, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго дополнительных пиковых дедетекторов. Получение одновременно цвук распределений вероятностей: максимальных крутизн переднего фронта исследуемых сигналов и соответствующих по времени их мгновенных значений , в свою очередь, позволяет автоматизрфовать процесс измерения названных распределений (например при исследовании возмущений электромагнитного поля Земли, обусловленных .разрядами молний). 1 ил. I ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 7 А2 (m 4 С 06 С 7/5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) l l!1183 (21) 3823829/24-24 (22) 10.12.84 (46) 30,06.86.Вюл. ¹ 24 (71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им.С.M.Кирова (72) B.À.Ðàêîâ (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1111183, кл. G 06 G 7/52, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ PAC—

ПРЕДЕЛЕНИЙ ВЕРОЯТНОСТЕЙ ПАРАМЕТРОВ

ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к специализированным средствам вычислитель-, ной техники, предназначенным для измерения статистических характеристик случайных процессов, и является дальнейшим усовершенствованием изобретения по а.с. ¹ 1111183. Изобретение позволяет дополнительно определить распределение-вероятностей относительных мгновенных значений импульсных сигналов, соответствующих максимальной крутизне их переднего фронта.

Схема устройства дополнительно содержит блок деления, дополнительный блок дифференцирования, вход которого подключен к выходу ключа, а выходчерез дополнительный пороговый элемент к первому входу дополнительного триггера, второй вход которого абъединен с управляющими входами первого и второго дополнительных пиковых детекторов, а также с входам дополнительного адновибратора и подключен к выходу одновибратора. Информационный вход первого дополнительного пикаво— га детектора соединен с выходом третьего дополнительного пикового детектора, управляющий вход когораго под— ключен к выходу дополнительного триггера, а информационный вход объединен с информационным входом второго допалнитЕльного пикового детектора .и с входом устройства. Выход дополнительного одновибратора соединен с входом дополнительного формирователя импульсов, выход которого подключен к управляющему входу дополнительного амплитудно-импульсного модулятора.

Выход последнего соединен с входом дополнительного амплитудного анализатора, а инфармационньп вход подключен к выходу блока деления, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго дополнительных пиковых дедетекторов. Получение одновременно двух распределений вероятностей: максимальных крутизн переднего фронта исследуемых сигналов и соответствующих по времени их мгновенных значений, в свою очередь, позволяет автоматизировать процесс измерения названных распределений (например при исследовании возмущений электромагнитного поля Земли, обусловленных ,разрядами молний). 1 ил.

Р

Изобретение относится к спет;Иальтзирананным (ñpÐðñTÂÂM вычислительной техники, предназначенным для измере-.. ния статистических характеристик случайных процессов, и может быть использонано, напРимер, при исслецова-. нии возьг5тцений электромагнитного Doля Земли, обусловленных разрядами молний.

Цель изобретения — расширение 111 функциональных возможностей устройства за счет определения распределений вероятностей относительных мгновенных значений импульсных сигналов, соответствующих максимальной крутиз. — 15 не их переднего фронта.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройства для определения распре"0 делений вероятностей параметров импульсных сигналов содержит последовательно соединенные блок 1 дифференцирования, вход которого является входом устройства, первый пиконый де2 ) тектор 2, второй пиконый детектор 3, амплитудно-импульсный модулятор 4 и амплитудный анализатор 5. .К выходу блока 1 подключен Вход однавибратора 6 а также цепочка, содержащая ч() последовательна соединенные ключ 7 т пороговый элемент 8 и формирователь

9 импульсов, выход которого соединен с управлятоцими входами второго пикового детектора 3 и амплитудно — им— пульснаго модулятора,4. К упрявля!още- "-"5 му входу !<люча 7 подсоединен выход триггера 10, .один из входан которого подключен к Выходу одпогвибратора 6, а другой обьед1!Не!! с управляюцим нхадам первого пико-..îãà детектора 2 и соединен с выходом порогового элемента 8. Выход гключа 7 соединен с Входом дополнительнога блока 11 Дифференцирования, выход которого через дс!талнительный порогоньг элемент 12 подключен к первому "О I BíoHo÷IIOió вхо1!у дополнительнсго тг.нггера 13. Второй установочный вход триггерА .13 обьегтгинен с упранляюцими входами первого 1А и второго 15 дополнительных пиковых 5Г детекторов, а также с входом дополнительного одновибратара 16 и подключен к выходу однавибратора 6. Ин-формационный вход Первого дополнительного пикового „IeTeKTopH !4 сое-динен с выходом третьего доополнительного пикового детектора 17, .управляющий вход которого подклю ен к выхо267 2 д>" дополнительного триггера 13, а !!нформационный вход обгьединен с ин,150p1I÷ÖHÎH÷L1ì ВхОДОм, В 1 QpэГО ДОпО "Iни т(альнОГО IIIIKOБОI" О Детектора 1 5 и с

ВХОДОМ УСТ15 ОЙС1 В а. 15(ь!ХО т(«,OГ(ОЛ (П!ТЕ(1ЬIrn ro О ЦнавибратОр а 1 6 00Ð(:„èHñH с

13хОдо5! дОпОлцительнОГО фармирОвателя !

8 импульсов,. выход которого подклюттЕН "К УПРаВЛЯЮЦЕМУ ВХОД j ДОПГ(ЛНИТЕЛЬ наг0 амплитудна-имцульсногÎ модул тора 19. Выход поспеднега соединен с входом дополнительного амг;литуднаго анализатора 20, а информаттионный вход подключен к выхоцу олока 21 деления, первый и Второй входы которого соединены с выхддями ссотг.етственно первого 1ч и второго 15 допални.! пьы,!х пиковых детекторов

: c TooéñTío pà(oo Tàåò следуюцим Об т яз Ом .

Исследуемый сигнал ноступае.: на

И«(фаРМаГ(ИОННЫ«З ВХОДЫ IIHKOBbiX,ЦЕТЕК торов 15 и 17 а также на вход блока 1 дифференцирования, напряжение ня Выходе которого пропорционально

Етнр ВОЙ ПрОИЭВОДНОЙ (Кр тТИЗНЕ j ЭТОГО сигнала. Триггеры 1 0 и 13 собраны по

OХ MP С Эа-.i(ДЕ(T H«IM 3BI! òn.<011 H QEIO матическэй установкой в нулевое состояние при включении устройства. Сигналом с выходя триггера 10 управляется к11!оч 7, который В исходном состоянии открыт, Таким образом, сигнал с выходя блока (подается на инфармаци(знньгй вход гиковога детектора 2„ .! ; вх(зд эд;товибратора б, а также ня .:,ходы порогового элемента 8 и дттг!Ол:-и!тельного бттокя 11 дифференцирова«ия. напряженке на Выходе которого пропорционально второй производной исследуема! О сигнала и проходит че рез нулевое значение в ТоТ момент, ::- :Огдя напряжение на выходе блэка 1 т,-;рутизна переднего фронта исследуеЬI(i: О (. !!гнат!Я) ПРОХОДИТ -IЕРЕ".1 МаКСИ !.,ум. Сигнал с Выхода блока ! подаеть.т; пя Вхэд дополнительного порогово".-О эл:-;eHта 12. В качестве пороговых элз:!е!!тов (5 и 12 могут быть использованы T-ðèi"ãåðû.ÍìèTTà.

Когда мгновенное значение гигнала ня зыходе блока. (Диффер енциравания

:.-:РЕНЬ!Снт Задаивий ттоРОГОВЫй УРОВЕНЬ ня ьтьтъ о .(cт Одновитбратара 6 паянт!Тая !

1вят!о -гольный импульс, длительнос-,ь

:".аТОРОГO Ранна МЯКСттМаЛЬНай ДЛИтЕПЬ1241267 ности исследуемых сигналов, а на выходе порогового элемента 8 — прямоугольный импульс, длительность которого соответствует времени до первого максимума сигнала на входе устройства. Последнее связано с тем, что напряжение сигнала на выходе блока 1 проходит через нулевое значение в тот момент, когда напряжение сигнала на его входе проходит через мак- 10 симум. Импульс с выхода порогового элемента 8 поступает на управляющий вход первого пикового детектора 2 и переводит его в рабочее состояние на время до первого максимума исследуемого сигнала. После этого информация о максимальной крутизне переднего фронта исследуемого сигнала хранится во втором пиковом детекторе 3. Перед-. ним фронтом импульса с выхода одно в 211 вибратора 6 запускается одновибратор

16, на выходе которого появляется прямоугольный импульс. Длительность этого импульса выбирается равной максимальной длительности первого компо- 2S нента исследуемых сигналов. Когда напряжение на выходе блока 11 перейдет через нулевое значение (станет отри- цательным), что соответствует достижению крутизной переднего фронта сиг- >О нала максимального значения, и превысит заданный пороговый уровень, на выходе дополнительного порогового элемента 12 появляется прямоугольный .импульс. Передним фронтом этого им35 пульса триггер 13 опрокидывается в единичное состоякие. Сигналом с вы— хода триггера 13 разряжается и шунтируется третий дополнительный пиковый детектор 17, который успел заря40 диться до мгновенного значения сигнала на его входе, соответствующего максимальной крутизне переднего фронта первого компонента исследуемого сигнала. После этого информация об интересующем нас мгновенном значении сигнала хранится в первом дополнительном пиковом детекторе 14.

Задним фронтом импульса с выхода порогового элемента 8 запускается БО о формирователь 9 импульсов, триггер

l0 опрокидывается в единичное состояние, и сигнал с выхода триггера

10 закрывает ключ 7. Последнее обеспечивает анализ крутизны исследуемо- 55

ro сигнала только в течение времени до первого максимума этого сигнала.

Формирователь 9 импульсов вырабатывает нормализующий импульс, которыи поступает на управляющий вход амплитудно-импульсного модулятора 4. При этом на информационный вход модулятора 4 с выхода второго пикового детектора 3 подается квазипостоянное напряжение, величина которого равна первой амплитуде сигнала на выходе блока 1 дифференцирования. Таким образом, на выходе модулятора 4 появляется импульс с нормализованными параметрами, амплитуда которого пропорциональна максимальной крутизне переднего фронта первого компонента исследуемого сигнала. Этот импульс регистрируется в соответствующем канале анализатора 5. Задним фронтом импульса с выхода формирователя,9 импульсов второй пиковый детектор 3 возвращается в исходное состояние (разряжается}.

На первый вход блока 21 деления с выхода пикового детектора 14 подается квазипостоянное напряжение, величина которого равна мгновенному значению сигнала на входе устройст-. ва, соответствующему максимальной крутизне переднего фронта его первого компонента. При этом на второй вход блока 21 деления с выхода пикового детектора 15 поступает квазипостоянное напряжение, величина которого равна максимальной амплитуде первого компонента сигнала на входе устройства. Задним фронтом импульса с выхода одновибратора 16 запускается формирователь 18 импульсов и из напряжения с выхода блока 21 деления, величина которого равна мгновенному значению исследуемого сигнала в момент максимума крутизны переднего фронта его первого компонента, отнесенному к максимальной амплитуде последнего, вырезается импульс с нормализованными параметрами, регистрируемый анализатором 20.

Задним фронтом импульса с выхода одновибратара 6 разряжаются пиковые детекторы .14 и 15, а триггеры 10 и !

3 опрокидываются в нулевое состояние, что приводит к открыванию ключа 7 и третьего дополнительного пикового детектора 17. Устройство готово к анализу следующего сигнала.

По окончании процесса измерения анализатор 5 содержит распределение вероятностей максимальных крутизн.

12«I2б7 переднего фронта первых компонентов исследуемых сигналов, а анализатор

20 — распределение вероятностей их относительных мгновенных значенИй, ) соответствующих этим максимальным крутизнам.

Крутизна переднего фронта сигнала, генерируемая молниями на расстоянии свьппе примерно 10 км,, отражает соответствующую крутизну импульсов тока молнии, а мгновенное значение этих сигналов в пределах переднего фронта — соответствующее мгновенное значение импульсов тока молнии, Последствия поражения молнией опоры или громозащитного троса линии электропередачи в значительной степени опрецеляются сочетанием кру-, тизны и соответствующего мгновенного значения импульса тока молнии. Таким образом, для прогнозирования этих последствий больное значение имеет правильный Выбор указанных парамет— ров. 7Q

Предварительные исследования показывают, что среднее мгновенное значение исследуем:.х сигналов, соответствующее максимальной крутизне переднего фронта их первых компонентов, о составляет около 0.,8 амплитудного значения.

Фс рмула из о бр е т ения

35 . стройство для определения распределений вероятностей параметров импульсных сигналов по aar.св.Р )|11183 о т л и ч а ю щ е с я тем, что, с целью расшззрения функциональных возможностей за счет определения распрецепений вероятностей Относительных мгновенных значений импульсных сигналов, Оно содержит блок деления и дополнительные пороговый элемент, блок дифференцирования, Одновибратор, триггер, формирователь импульсов, первый, второй и третий пиковые де"..екторы,амплитудныи анализатор и амплитудна-импульсный модулятор, выход которого подключен к дополнительному амплитудному анализатору, информационный вход соединен с выходом блока деления, а управляющий вход под-, ключен к выходу дополнительного формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом дополнительного одновибратора, вход которого объединен с входами пуска. первого и.второго дополнительных пиковых детекторов, и с первым установочным Входом дополнительного триггера и подключен к зыходу одповибратора, выходы первого и втОрогО дОполнительных пикОВых де текторов соединены соответственно с первым и вторым входами блока деления., информационный вход первого дополнительного пикового детектора соединен с выходом третьего дополнитель.Ного пикового детектора, вход пуска зоторого соединен с ВыхОДОм допОлни тельного триггера, а информационный

:зход объединен с информационным входом Второго дополнительного пикового детектора и подключен к входу устрой ства, при этом вь|ход ключа через последовательно соединенные дополнительные блок дифференцирования и пороговый элемент подключен к |зторому устано зочному ьходу дополнительного триггера.

1241267.Составитель Э.Сечина

Текред В.Кадар Корректор С.Черни

Редактор E.Êoï÷à

Заказ 3601/45 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,r.ужгород,ул.Проектная,4