Устройство для определения распределений вероятностей амплитуд импульсных сигналов

 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для измерения статистических характеристик случайных процессов, и может быть использовано при исследовании газовой деятельности. Цель изобретения - повышение точности регистрации за счет исключения пропусков разрядов и ошибочных регистрации во время интенсивных гроз. Устройство содержит одновибраторы 1 и 2, формирователь 3 импульсов, элемент И 4, пиковые детекторы 5, 6 и 13, амплитудно-импульсный модулятор 7, многоканальный амплитудный анализатор 8, пороговый элемент 9, временной селектор 10, триггеры 11 и 12, делитель 14 на постоянное число, компаратор 15, 2 ил. SS

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

Л0„„1654845 (51)5 С 06 С 7/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ !

Е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21} 4639269/24 (22) 18.01.89 (46) 07. 06. 91. Бюл. К - 21 (71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом институте им. С.М.Кирова (72) В.А;Раков, Д.В.1Пелухин и В.Д.Дудкин (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 987637, кл. G 06 Г 7/53, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ВЕРОЯТНОСТЕЙ АМПЛИТУД ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для измерения статистических характеристик слу.чайных процессов, и может быть использовано при исследовании газовой деятельности. Цель изобретения— повьпйение точности регистраций за счет исключения пропусков разрядов и ошибочных регистраций во время интенсивных гроз. Устройство содержит одновибраторы 1 и 2, формирователь 3 импульсов, элемент И 4, пиковые детекторы 5, 6 и 13, амплитудно-импульсный модулятор 7, многоканальный амплитудный анализатор 8, пороговый элемент 9, временной селектор 1О, триггеры 11 и 12, делитель 14 на поЯ стоянное число, компаратор 15. 2 ил.

1654845

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для измерения статистических характеристик случайных процессов, и может быть использовано при исследовании возмущений электромагнитного поля Земли, обусловленных разрядами молний.

Целью изобретения является повышение точности регистраций за счет исключения пропусков разрядов и ошибочных регистраций во время интенсивных гроз, когда интервалы времени между разрядами меньше времени до грома.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2— структурная схема временного селектора.

Устройство (фиг. 1) содержит одновибраторы 1 и 2, формирователь 3 импульсов, элемент И 4, пиковые детекторы 5 и 6, амплитудно-импульсный модулятор 7, многоканальный амплитудный анализатор 8, пороговый элемент 9, временной селектор 10, триггеры 11 и 12„ пиковый детектор

13, делитель 14 на постоянное число и компаратор 15.

Временной селектор 10 (фиг. 2) содержит генератор 16 тактовых импульсов, ключ 17 и счетчик 18, Устройство работает следующим об10

20 разом.

Электромагнитный сигнал, генерируемый разрядом молнии, поступает .на вход устройства и подается одновременно на вход порогового элемента

9, вход одновибратора 1, информационные входы пиковых детекторов 6 и 13>

Когда величина этого сигнала превышает заданный пороговый уровень,на выходе одновибратора 1 появляется прямоугольный импульс, а на выходе порогового элемента 9 устанавливается логический "0", Передним фронтом импульса с выхода одновибратора 1 saпускается одновибратор 2. На выходе одновибратора 2 появляется прямоугольный импульс, длительность которого выбирается исходя из времени установ" пения первого максимума сигнала.

Первый максимум поля, обусловленный практически полностью радиационной составляющей, имеет место в течение

55 первых нескольких микросекунд. Поэтому длительность импульса второго одновибратора 2 выбрана равной 10 мкс.

Длительность импульса, вырабатываемого одновибратором 1, соответствует времени достижения второго максимума результирующего поля, обусловленного на малых расстояниях (до 10 км от канала молнии) электростатической составляющей. Второй максимум наступает спустя сотни микросекунд, вследствие чего длительность импульса одновибратора 1 выбрана равной 200 мкс.

Передним фронтом импульса с одновибратора 2 пиковый детектор 6 переводится в рабочее состояние. После того, как импульс на выходе одновибратора 2 закончился, пиковый детектор

6 возвращается в исходное состояние.

При этом пиковый детектор 5 запоминает амплитуду первого максимума сиг,нала. Задним фронтом импульса с одновибратора 1 запускается Формирователь

3 импульсов, вырабатывающий нормализующий импульс. Запоминаемая пиковым детектором 13 амплитуда второго максимума сигнала умножается в делителе 14 на постоянный коэффициент °

Электрическое поле молнии может быть представлено в виде суммы трех составляющих, вклад которых в результирующее поле зависит от расстояния ! до разряда. Постоянный коэффициент делителя 14 определяется отношением значения

14 определяется отношением значения радиационной составляющей поля к значению результирующего поля и задает таким образом радиус действия уст-. ройства. Для выбранного радиуса действия устройства, равного 10 км,: доля радиационной составляющей не превышает 80Х от результирующего поля, поэтому значение постоянного коэффициента делителя 14 равно 0,8, Компаратор 15 сравнивает амплитуды первого максимума и второго максимума, умноженного на коэффициент 0,8, которые поступают соответственно с пикового детектора 5 и с делителя 14 °

Если разряд молнии происходит в пределах радиуса действия устройства (до 10 км), то амплитуда первого максимума меньше 0,8 от амплитуды второго максимума, и на выходе компаратора

15 и на соответствующем входе элемента И 4 устанавливается логическая " 1".

Селектор 10 анализирует временной интервал между сигналами разрядов молнии, поступающими на вход устройства. Если длительность этого интервала оказывается большей или равной

1654845

100 мс, разрешающий сигнал с выхода . счетчика 18 селектора 10 п оступа ет на вход установки в единичное состояние триггера 11 и устанавливает на выходе этого триггера, одном из

5 входов элемента И 4 состояние логической "1", Нормализующий импульс с выхода формирователя 3 импульсов поступает на вход установки в единичное состояние триггера 12, устанавливая на выходе этого триггера и соответствующем входе элемента И 4 состояние логической

Следовательно, если на трех входах элемента И 4 устанавливается логическая "1", нормализующий импульс с выхода формирователя 3 импульсов поступает через открытыи элемент И 4 на управляющий вход амплитудно-им- 20 пульсного модулятора 7. При этом на информационный вход амплитудно-импульсного модулятора 7 подается квазипостоянное напряжение с выхода пикового детектора 13. На выходе мо- 25 дулятора 7 появляется импульс с неинформативными параметрами, определяемыми требованиями к входным сигналам анализатора 8, и с амплитудой, пропорциональной амплитуде изменения электромагнитного поля, обусловленного разрядом молнии, происшедшем в радиусе действия устройства, Этот импульс регистрируется в одном из каналов (выбор которого определяется амплитудой импульса) многоканального

35 амплитудного анализатора 8, 1

4р Ф О р м у л а и з о б р е .«г е н и я

Устройство для определения распределений вероятностей амплитуд импульсных сигналов, содержащее первый

45 и второй одновибраторы„формирователь импульсов, элемент И, первый и второй пиковые детекторы, амплитудно-импульсный модулятор и многоканальный амплитудный анализатор, причем вход первого одновибратора соединен с. информационялм входом первого пикового детектора и является входом устройства, выход первого пикового детектора соединен с информационным ВхОдОм ВтОрОГО пикОВОГО детектО ра, а управляющий вход первого пикового детектора соединен с выходом второго одновибратора, вход которого подключен к выходу первого одновибраЗадним фронтом нормализующего импульса с выхода формирователя 3 импульсов пиковый детектор 13 переводится в исходное состояние, пиковый детектор 5 сбрасывает информацию и переводится в рабочее состояние. В триггер 11 задним фронтом нормализующего импульса, поступающего на вход установки в нулевое состояние, записывается состояние логического

Н Л

0 . По окончании входного сигнала разряда молнии на выходе пор or ов or o элемента 9, на входе временного селектора 10, на входе установки в "0" триггера 12 устанавливается логическая "1", ;ггер 12 записывается состояние логического "О".., а счетчик 18 селектора 10 обнуляется и начинает счет тактовых импульсов, ! поступающих через открытый ключ 17 с генератора 16 тактовых импульсов.

Устройство готово к регистрации следующего разряца.

Если разряд происходит за пределами радиуса действия устройства, соотношение между амплитудами первого и второго максимумов сигнала не выполняется и компаратор 15 не выдает разрешающего сигнала на один из входов элемента И 4. При этом в момент появления нормализующего импульса элемент И 4 оказывается закрытым.

Нормализующий импульс с выхода формирователя 3 импульсов на вход модулятора 7 не проходит и, следовательно, такой разряд не регистрируется.

Если длительность информационного сигнала меньше 200 мкс или сигнал биполярный, логическая "1" с выхода порогового элемента 9 поступает на вход селектора 10 и на вход установки в "0" триггера 12. Счетчик 18 селектора 10 обнуляется, а в триггер

12 записывается логический "0" и на один из вхоцов элемента И 4 не поступает разрешающий сигнал. Элемент И 4 закрыт и нормализующий импульс с выхода Формирователя 3 импульсов не проходит на управляющий вход модулятора 7. Такой разряд также не регистрируется.

По окончании процесса измерения количество импульсов в каждом канале анализатора 8 пропорционально измеряемому значению частоты появления электромагнитного сигнала с соОтветствующей максимальной амплитудой первого компонента.

16548

s 8rtcwgf1

l

I !

I !

1

l !

L ом &маУ

Составитель В.Орлов

Редактор И.Дербак Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Патай

Тираж 395

Заказ 1953

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 тора, первый вход элемента И соединен с выходом формирователя импульсов,. а выход - с входом запуска амплитудно-импульсного модулятора, выход которого подключен к входу многоканального амплитудного анализатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, содержит пороговый элемент, временной селектор, первый и второй триггеры, третий пиковый детектор, делитель на постоянное число и компаратор, причем первыи вход компаратора соединен с выходом второго пикового детектора, а второй вход через делитель на постоянное число подключен к выходу третьего пикового детектора, управляющий вход которого соединен с управляющим входом второго пикового детектора, входом установки в "0"

45 8 первого триггера, входом установки в "1" второго триггера и выходом формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом второго одновибратора, выход третьего пикового детектора подключен к информационному входу амплитудно-импульсного модулятора, а информационный вход подключен к входу устройства, вход временного селектора соединен с входом установки в "0" второго триггера и выходом порогового элемента, вход которого подключен к входу устройства, выход временного селектора подключен к входу установки в "1" первого триггера, прямые выходы первого и второго триггеров и выход компаратора соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами элемента Й.