Измеритель характеристик распределения вероятностей импульсных случайных процессов

 

Изобретение может быть использовано при исследовании статических характеристик стационарных эргодических импульсных помех. Цель изобретения - увеличение числа измеряемых характеристик и повьппение точности измерения. Измеритель содержит п пороговых элементов 4, коммутатор 5, блок 7 индикации, счетчики 11 и 12, схему 14 измерения суммарной длительности импульсов и электронные часы 15. Б устройство введены источники (Л с со ел 4 О 00 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (511 4 G 01 D 1/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4064080/24-21 (22) 05,05.86 (46) 23.11.87. Бюл. Ф 43 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) В.М.Попов, А.И.Ревякин и Г.П.Башкирцев (53) 621.317 (088.8) (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ХАРАКТЕРИСТИК РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ ИМПУЛЬСНЫХ

СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение. может быть использовано при исследовании статических характеристик стационарных эргодических импульсных помех. Цель изобретения — увеличение числа измеряемых характеристик и повышение точности измерения. Измеритель содержит и пороговых элементов 4, коммутатор 5, блок 7 индикации, счетчики 11 и 12, схему 14 измерения суммарной длительности импульсов и электронные часы

15, В устройство введены источники импульсного случайного процесса, плотность распределения длительностей импульсов, плотность распределения интервалов между импульсами, общее время измерения, суммарную длительность измерения импульсов.

1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1354036

2 и 3 опорных напряжений, световое табло 6, схема 9 запуска, и селекторов 10 длительности, п — 1 реверсивных счетчиков 13 и образованы новые функциональные связи. Благодаря этому устройство измеряет дополнительную функцию распределения амплитуд

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано при исследовании статических характеристик стационарных эргодических импульсных помех.

Целью изобретения является увеличение числа измеряемых характеристик и повышение точности измерений.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 — осциллограммы, поясняющие принцип работы устройства; на фиг.3 — схема многоканального коммутатора.

Предлагаемое устройство содержит управляемый усилитель 1, источники

2 и 3 опорных напряжений, набор пороговых элементов 4, коммутатор 5, световое табло 6 пересчетного коэффициента, блок 7 индикации, шину 8 источника питания, схему 9 запуска, набор селекторов 10 длительности, два счетчика 11 и 12, набор реверсивных счетчиков 13, схему 14 измерения суммарной длительности импульсов, электронные часы 15. Схема 9 запуска состоит из кнопки 16 запуска и схемы 17 блокировки первого импульса.

На входе устройства установлен управляемый усилитель 1, выход которого соединен с первыми входами пороговых элементов 4, а управляющий вход соединен с выходом счетчика 12 и входом остановки электронных часов 15, выход которых подключен к первому входу блока 7 индикации, второй вход которого соединен с выходом схемы 14 измерения суммарной длительности импульсов, вход которой объединен с установочными входами селекторов 10 длительности, входом счетчика 12, входом схемы 9 запуска и подключен к первому входу первого селектора 10 длительности, выход каждого селектора 10 длительности, кроме последнего, соединен с суммирующим входом соответствующего реверсивного счетчика

Б 13, выходы, которых соединены с соответствующими входами блока 7 индикации, последний вход блока 7 индикации подключен к выходу счетчика 11, вход которого соединен с выходом

10 последнего селектора 10 длительности, установочные входы всех реверсивных счетчиков 13, электронных часов 15, счетчиков 11 и 12, схемы 14 измере— ния суммарной длительности импульсов

15 объединены и подключены к ыходу схемы 9 запуска, на выходе которой установлена выполненная в виде триггера схема 17, второй вход которой через кнопку 16 запуска соединен с общей шиной, а первый вход является входом схемы 9 запуска.

Коммутатором 5 в режиме измерения дополнительной функции распределения °

2. амплитуд вторые входы пороговых элементов 4 подключены к соответствую— щим входам первого источника 2 опорHbIX H eHHH, Mme BbIXODb1 nOPOrOвых элементов 4 подключены к первым входам селекторов 10 длительности, 30 вторые входы которых подключены к одному из выходов второго источника 3 опорных напряжений.

В режиме измерения плотности распределения длительностей импульсов

35 коммутатором 5 вторые входы пороговых элементов 4 подключены к одному из выходов первого источника 2 опорных напряжений, первые входы селекторов

4О

10 длительности подключены к прямым выходам пороговых элементов 4, вторые входы селекторов 10 длительности подключены к соответствующим выходам второго источника 3 опорных напряже4036

10

25

3 135 ний, выход каждого из селекторов 10 длительности, кроме первого, подключен к вычитающему входу предыдущего реверсивного счетчика 13, световое табло 6 пересчетиого коэффициента подключено к шине 8 источника пита- ния.

В режиме измерения плотности распределения интервалов между импульсами коммутатором 5 вторые входы пороговых элементов 4 подключены к одному из выходов первого источника

2 опорных напряжений, первые входы селекторов 10 длительности подключеFIbI к инверсным выходам пороговыхэлементов 4, вторые входы селекторов

10 длительности подключены к соответствующим выходам второго источника 3 опорных напряжений, выход каждого из селекторов 10 длительности, кроме первого, подключен к вычитающему входу предыдущего реверсивного счетчика 13, световое табло 6 пересчетного коэффициента подключено к шине 8 источника питания.

Коммутатор 5 можно выполнить в виде многополюсного галетного переключателя на три положения с числом групп контактов, равным 4 (n-1) + 2 (фиг.3), где и — число пороговых элементов 4. Левому по схеме положению движка переключателя соответствует режим измерения дополнительной функции распределения амплитуд, среднему — режим измерения плотности распределения длительностей импульсов, правому — режим измерения плотности распределения интервалов между импульсами.

Первый столбец групп контактов обеспечивает подключение первых входов селекторов 10 длительности к пря мым выходам пороговых элементов 4 в первых двух режимах работы и к инверсным выходам пороговых элементов 4 в третьем режиме работы. Второй столбец групп контактов, кроме первой (нижней по схеме) группы контактов, обеспечивает подключение вторых входов пороговых элементов 4 в первом режиме работы к соответствующим выходам источника 2 опорных напряжений, а во втором и третьем режимах работы — объединению вторых входов пороговых элементов 4 и подключение их к первому выходу источника 2 опорных напряжений. Первая группа контактов из второго столбца обеспечивает подключение светового табло во втором и третьем режимах работы к шине 8 источника питания. Третий столбец групп контактов обеспечивает подключение вторых входов селекторов 10 длительности во втором и третьем режимах работы к соответствующим выходам источника 3 опорных напряжений, а в первом режиме работы — объединение вторых входов селекторов 10 длительности и подключение их к первому выходу источника 3 опорных напряжений.

Четвертый столбец групп контактов обеспечивает подключение вычитающих входов реверсивных счетчиков 13 во втором и третьем режимах работы к выходам последующих селекторов 10 длительности.

На световом табло изображены знаки X и значения пересчетного коэф3 фициента, например, Х 10 С ; изображения символов расположены рядом с индикаторами соответствующих счетчиков. Таким образом, в режиме измерения плотности распределения длительностей импульсов и плотности распределения интервалов между импульсами прибор индицирует непосредственно значения соответствующих плотностей распределения вероятностей, например

О, 173x i 0 С

Устройство работает следующим

35 образом

В режиме измерения дополнительной функции распределения амплитуд контактами коммутатора 5 (фиг.3) вторые входы пороговых элементов 4 подклю"

40 чены к соответствующим выходам первого источника 2 опорных напряжений, прямые выходы пороговых элементов 4 подключены к первым входам селекторов 10 длительности, а вторые входы

45 селекторов длительности подключены к первому выходу второго источника 3 опорных напряжений, Измерение начинается нажатием в момент t кнопки 16 запуска. При на50 жатии кнопки на выходе схемы 17 блокировки первого импульса появляется напряжение (фиг.2а) и сбрасывает в ноль счетчики 11 и 12, реверсивные счетчики 13, счетчики схемы 14 (фиг.1).

55 Напряжение на выходе счетчика 12 становится равным нулю (фиг.2б), управляемый усилитель 1 открывается и начинает работать в режиме усилений (фиг.2в).

1354036

Если в момент t на входе усилителя появляется отрицательный импульс, он инвертируется и усиливается (фиг.2в). Когда напряжение усилителя достигает первого опорного напряжения источника 2 опорных напряжений Б„ 2-1, близкого к нулю, на выходе первого

Ю порогового элемента появляется напряжение (фиг.2г). Это напряжение 10 через контакты коммутатора поступает на второй вход схемы 17 блокировки первого импульса. Если в момент (фиг.2a) произойдет отпускание кнонки 16 запуска, триггер не изменит 15 своего состояния, так как на его второй вход поступает единичное напряжение (фиг „.2г), и сигнал сброса остается на установочных входах всех счетчиков. Лишь, когда напряжение на 20 выходе усилителя снизится до Uz„ 2-1 и напряжение на выходе первого порогового элемента 4 (П„) станет равным нулю (момент на фиг.2в, 2г), триггер схемы 17 блокировки первого импульса перебросится в исходное состояние (фиг.2а}, и с установочных входов счетчиков снимется сигнал сброса. С этого момента начинают работать электронные часы 15. 30

Таким образом, если к моменту отпускания кнопки 16 на входе схемы уже имеется импульсв, ошибочная информация об его амплитуде и длительности не будет зарегистрирована.

При поступлении на вход схемы следующего импульса сработают те пороговые элементы 4, в которых входной сигнал превышает установленные уровни, С выходов пороговых элементов 40

4 импульсы через коммутатор 5 поступают на входы соответствующих селекторов 10 длительности, Поскольку вторые входы всех селекторов 10 длительности подключены коммутатором 5 к 45 первому (близкому к нулю) опорному напряжению источника 3 опорных напряжений, все импульсы, появившиеся на входах селекторов 10 длительности, пройдут на их выход. 50

Таким образом, в реверсиных счетчиках 13„ соответствующих пороговым элементам с уровнями анализа, меньшими амплитуды входного импульса, запишется единица.

На фиг.2в показан случай, когда первый после запуска устройства импульс превышает два первых уровня анализа. При этом на выходах первых двух пороговых элементов 4 (П и П ) появляются импульсы (фиг. г,д) и в первых двух реверсивных счетчиках

13 (Р и Р } запишется по единице.

Таким образом каждый импульс, поступивший на вход устройства, будет увеличивать на единицу показания тех реверсивных счетчиков, которые соответствуют пороговым элементам с уровнями анализа, меньшими амплитуды этого импульса, Набор реверсивных счетчиков, следовательно, будет содержать информацию о дополнительной

1 функции распределения амплитуд импульсов F (U) = P(V a U), На вход счетчика 12 и схемы 14 измерения суммарной длительности импульсов поступают импульсы, прошедшие через элемент 4 (II<) . Поскольку в П установлен нулевой уровень анализа, все импульсы, поступившие на вход схемы с момента запуска, поступят и на входы счетчика 12 и схемы 14. Длительность этих импульсов равна длительности входных импульсов, поэтому схема 14 по окончании цикла измерения будет содержать информацию о суммарной длительности импульсов, Счетчик 12 будет содержать информацию о числе импульсов, поступивших на вход схемы с момента запуска, т,е. информацию об объеме выборки ° Объем выборки удобно выбрать кратным 10.

Для этого в качестве выхода счетчика

12 следует использовать выход первого триггера микросхемы старшего де-. сятичного разряда.

Таким образом, когда число импульсов, прошедших через счетчик 12, дос3м - тигнет 10, где m — число десятичных счетчиков в блоке 2, на выходе счетчика 12 появится единичный сигнал, который закроет управляемый усилитель 1 и остановит электронные часы 15. На фиг,2в последний импульс выборки заканчивается в момент

Напряжение на выходе П, (фи .2г) падает до нуля и на выходе счетчика 12 появляется единичное напряжение (фиг.2б). Это напряжение поступает на вход управляемого усилителя 1 и блокирует его, на выходе управляемого усилителя 2 появляется отрицательное напряжение (фиг.2в) .

Длй того, чтобы реверсивные счетчики 13 индифицировали непо .редствен7 135403 но значения вероятностей, достаточно после символов старших разрядов всех счетчиков высвечивать запятую.

В режиме измерения плотности рас5 пределения длительностей импульсов контактами коммутатора 5 (фиг.3) вторые входы пороговых элементов подключены к первому выходу первого источника 2 опорньгх напряжений, первые 1р входы селекторов 10 длительности подключены к прямым выходам пороговых элементов 4, а вторые входы селекторов 10 длительности. подключены к соответствующим выходам второго источ-15 ника 3 опорных напряжений, выход каждого из селекторов длительности кроУ ме первого, подключен к вычитающему входу предыдущего реверсивного счетчика 13, световое табло 6 пересчетно- 2р

ro коэффициента подключено к шине 8 источника питания.

Напряжение на первом выходе источника 2 опорных напряжений выбирается близким к нулю, поэтому все пороговые 25 элементы 4 формируют одинаковые прямоугольные импульсы с длительностью, равной длительности входного импульг са и . Эти импульсы вызывают срабатывание тех селекторов, время селекции ЗО г которых меньше с„, и увеличение на единицу показаний соответствующих реверсивных счетчиков 13. С увеличением номера селектора длительности время селекции увеличивается, поэтому последующие селекторы срабатывают позже предыдущих. Импульс каждого последующего селектора поступает через коммутатор 5 на вычитающий вход предыдущего реверсивного счет- 40 чика 13 и переводит его в прежнее состояние, Таким образом, по окончании входного импульса увеличится на единицу число только в том реверсивном счет- 45 чике 13, который соответствует последнему из сработавших селекторов 10.

Благодаря этому, показания реверсивных счетчиков после окончания цикла измерения будут характеризовать плот- 5р ность распределения длительностей импульсов, Счетчик 11 подсчитывает импульсы, длительность которых Превышает последний уровень селекции.

Остальные элементы схемы в этом режиме работают так же, как и при измерении дополнительной функции распределения амплитуд.

6 8

Измерение плотности распределения интервалов между импульсами отличается от измерения плотности распределения длительностей лишь тем, что коммутатор 5 подключает первые входы селекторов 10 длительности не к прямым, а к инверсным выходам пороговых элементов 4. Благодаря этому на селекторы длительности поступают импульсы, длительность которых равна интервалам между входными импульсами.

Дальнейшая обработка сигналов происходит так же, как и в предыдущем случае.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять дополнительную функцию распределения амплитуд импульсного случайного процесса, плотность распределения длительностей импульсов, плотность распределения интервалов между импульсами, общее время измерения, суммарную длительность измерения импульсов. Общее количество импульсов, измеряемых за один цикл измерения (объем выборки), задается при разработке прибора и также известно.

При помощи известного устройства можно измерить дополнительную функцию распределения амплитуд, длительность пачки измеренных импульсов, т.е, общее время измерения, общее количество измеренных импульсов и суммарную длительность импульсов.

Все зти параметры могут быть измерены предлагаемым устройством, но оно способно, кроме того, измерить плотности распределения длительностей импульсов и интервалов между ними, т.е. число характеристик, измеряемых предлагаемым устройством, больше, чем у известного устройства. Это расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства, Формула изобретения

1. Измеритель характеристик распределения вероятностей импульсных случайных процессов, состоящий из и пороговых элементов, прямые и инверсные выходы которых соединены с

1-1, 1,...п — 1,1,и 1-2.1..., n — 2,1 входами коммутатора, двух счетчиков импульсов, выход первого из которых подключен к и + 2 входу блока индикации электронных часов, выход которых подключен к первому входу блока инди13540 кации, схемы измерения суммарной длительности импульсов, выход которой подключен к второму входу блока индикации, отличающийся

5 тем, что, с целью увеличения числа измеряемых характеристик, в него введены и селекторов длительности, n — 1 реверсивных счетчиков, световое табло пересчетного коэффициента, два источника опорных напряжений, схема запуска, управляемый усилитель, выход которого соединен с первыми входами пороговых элементов, выход каждого из селекторов длительности, кро- 1б ме последнего, соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вход первого счетчика соединен с выходом последнего селектора длительности, первые входы второго счетчика и схемы 2р измерения суммарной длительности импульсов, установочные входы селекторов длительности и вход схемы запуска объединены и соединены с первым входом первого селектора длительнос- 25 ти, выход второго счетчика соединен с входом остановки электронных часов и управЛяющим входом управляемого усилителя, установочные входы всех .реверсивных счетчиков, электронных gp часов, первого и второго счетчиков и схемы измерения суммарной длительности импульсов объединены и подключены к соответствующим третьему ...п,n+1 входам блрка индикации, п вы35 ходов первого источника опорных напряжений подключены к 1 — 3,1..., и

36 .

1О

3,1 входам коммутатора, 2 — 1,2,..., и-1. 2 выходы коммутатора подключены к вторым входам пороговых элементов, начиная с второго, второй вход первого порогового элемента соединен с первым выходом первого источника опорных напряжений, и выходов второго источника опорных напряжений подключены к 1 — 4. 1,..., и — 4, 1 вхо1 дам коммутатора, выходы селекторов длительности, начиная с второго, подключены к ? — 5, 1,..., n — 5.1 входам коммутатора> вычитающие входы реверсивных счетчиков подключены к

1 — 2.2,..., (и-1) — 2.2 выходам коммутатора, первые и вторые входы селекторов длительности подключены соответственно к 1 — 3.2,..., п-3.2 и 1 - 4,2,..., n-4.2 выходам коммутатора, 1. — 1,2 выход коммутатора сдединен с входом светового табло, 1 — 5,1 вход коммутатора соединен с шиной источника питания, первый вход управляемого усилителя является входом устройства, 2. Измеритель по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, схема запуска измерителя содержит схему блокировки первого импульса, первый вход которой через кнопку запуска соединен с общей шиной, второй вход является входом схемы запуска, выход схемы блокировки первого импульса является выходом схемы запуска.

1354036 а) д) е) Редактор А.!шандор

Заказ 5683/36 Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

)

Ьг-г

@пМ ж)

udeg-

Ьпз-х и) Составитель В. Величкин

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко