Устройство для измерения среднеквадратического значения шума

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерительных системах. Сущность изобретения заключается в использовании связи между среднеквадратическим отклонением нормально распределенного шума и средним значением модуля разностей мгновенных значений шума. Для достижения цели в устройство , содержащее первую линию 1 задержки , вход которой является входом устройств совместно с первым входом разностного блока 2, второй вход которого подключен к выходу линии 1 задержки, интегратор 4, выход которого подключен к входу индикатора 5, вторую линию 7 задержки и два формирователя 6, 8 импульсов, введен блок выборки-хранения 3, информационный вход которого подключен к выходу разностного блока 2, управляющий вход - к первому формирователю 6, а выход - к информационному входу интегратора 4 3 ил (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 29/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ь|099 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к :=ж

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4849610/21 (22) 20.04.90 (46) 07.06.92. Бюл. М 21 (71) Н ауч но-исследо вател ьский институт электротехники (72) И,Ю.Васин (53) 621.317.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1411689, кл. G 01 R 29/26, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N 1425477, кл. G 01 В 29/26, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ

ШУМА (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерительных системах. Сущность изобретения за Ж» 1739319 A1 ключается в использовании связи между среднеквадратическим отклонением нормально распределенного шума и средним значением модуля разностей мгновенных значений шума. Для достижения цели в устройство, содержащее первую линию 1 задержки, вход которой является входом устройств совместно с первым входом разностного блока 2, второй вход которого подключен к выходу линии 1 задержки, интегратор 4, выход которого подключен к входу индикатора 5, вторую линию 7 задержки и два формирователя 6, 8 импульсов, введен блок выборки-хранения 3, информационный вход которого подключен к выходу разностного блока 2, управляющий вход — к первому формирователю 6, а выход — к информационному входу интегратора 4, 3 ил, 1739319

55

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерительных системах, Известен способ измерения параметров шума, реализованный в устройстве, содержащем блок выделения квадратурной составляющей шума, состоящий из первого перемножителя, первый вход которого является входом устройства, второй вход объедин.ен с первым входом второго умножителя и подключен к выходу генератора гармонического сигнала, а выход фильтра нижних частот подключен к второму входу второго умножителя, выход которого, являясь выходом блока выделения квадратурной составляющей, через линейный преобразователь последовательно подключен к первому входу интегратора, выход которого является выходом устройства, а второй вход подключен к выходу формирователя времени измерения, вход которого совместно с вторым входом первого и первым входом второго умножителей подключен к выходу генератора гармонического сигнала, при этом управляющий вход интегратора и управляющие входы формирователя времени измерения являются управляющими входами устройства.

Недостатком устройства является необходимость использования вспомогательного сигнала, частота которого подбирается для каждого конкретного измерения, что усложняет процесс измерения, а также ограниченный диапазон частот измеряемых шумов, обусловленный быстродействием формирователя времени измерения, Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерения среднеквадратического значения шума, содержащее первую линию задержки, вход которой является входом устройства совместно с первым входом разностного устройства, выход первой линии задержки подключен к второму входу разностного устройства, выход которого через первый детектор подключен к первому входу блока сложения и через первый селектор и первый формирователь импульсов к первому входу элемента ИЛИ, а через инвертор и второй детектор к второму входу блока сложения и через второй селектор и второй формирователь импульсов к второму входу элемента ИЛИ, выход блока сложения через вторую линию задержки подключен к первому входу интегратора, выход которого подключен к входу индикатора, а второй вход — к выходу элемента ИЛИ.

Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон частот исс5

40 ледуемых шумов, связанный с инерционностью интегратора.

Недостатком известного устройства является также ограниченный класс исследуемых процессов, так как при данном методе возможно только исследование шумов с быстроменяющимся значением математического ожидания, что встречается крайне редко. Использование вспомогательного сигнала для расширения класса исследуемых процессов существенно усложняет процесс измерений, так как необходим подбор

его характеристик для каждого конкретного изменения.

Целью изобретения является расширение диапазона частот исследуемых шумов.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — блоксхема блока выборки-хранения; на фиг.3— диаграммы сигналов в различных точках устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения среднеквадратического значения шума, содержащее первую линию задержки, вход которой является входом устройства совместно с первым входом разностного устройства, второй вход которого подключен к выходу линии задержки, интегратор, выход которого подключен к входу индикатора, вторую линию задержки и два формирователя импульсов, введено устройство выборки-хранения, информационный вход которого подключен к выходу разностного устройства, управляющий вход через первый формирователь импульсов и вторую линию задержки последовательно подключен к выходу интегратора, а выход— к информационному входу интегратора, управляющий вход которого через второй формирователь импульсов и вторую линию задержки подключен к второму выходу второй линии задержки.

Сущность изобретения заключается в использовании связи между среднеквадратическим отклонением нормально распределенного шума о (Ош) и средним значением модуля а ностей мгновенных значений

a (U ) = (Umi — Ulul+1), где Uuti — мгновенные зн- ейия шума.

При работе устройства на выходе разностного устройства формируются значения разностей ЛО> = U

1739319 исследовать широкополосные процессы, несмотря на ограниченный рабочий диапазон частот интегратора.

Устройство для измерения среднеквадратического значения шума состоит иэ первой линии 1 задержки, вход которой является входом устройства совместно с первым входом разностного блока 2, второй вход которого подключен к выходу первой линии 1 задержки, а выход через последовательно соединенные блок 3 выборки-хранения и интегратор 4 подключен к входу индикатора 5. При этом управляющий вход блока 3 выборки-хранения через формирователь 6 импульсов и вторую линию 7 задержки последовательно подключен к выходу интегратора 4, управляющий вход последнего через формирователь 8 импульсов и вторую линию 7 задержки подключен к своему выходу.

Блок 3 выборки-хранения состоит из первого ключа 9, информационный вход которого является первым входом устройства и подключен к выходу разностного блока 2, управляющий вход объединен с входом третьего формирователя 10 импульсов и является вторым входом блока, а выход подключен к запоминающему конденсатору 11, другой вывод которого подключен к общей шине и через буферный усилитель 12 последовательно к информационному входу второго ключа 13, управляющий вход которого подключен к выходу третьего формирователя 10 импульсов, а выход является выходом блока и подключен к входу интегратора 4.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на первый вход разностного блока 2. На второй вход разностного блока поступает задержанный сигнал, причем время задержки, в линии 1 задержки, превышает интервал корреляции исследуемого процесса. При этом на выходе разностного блока 2 формируется сигнал разности текущего и задержанного значений исследуемого шума U< — 0шзад.

При этом величина среднеквадратического отклонения шума о(U<) связана с 0щ0щзад соотношением о (0щ) = - (0щ—

0 ш з„в1. Получен н ые раз ностн ые сигналы поступают на информационный вход блока

3 выборки-хранения (фиг.За), где происходит стробоскопическое. преобразование (фиг.3e), что позволяет снять ограничение на частотный диапазон исследуемых шумов, обусловленный ограниченным диапазоном рабочих частот интегратора 4, В устройстве максимальная частота диапазона исследуемых шумов определяется длительностью переднего фронта управляющего импульса (фиг.Зб), поступающего с выхода второго формирователя 6 импул ьсов на управляющий вход первого ключа 9, 5 После фиксации мгновенного значения напряжения исследуемого шума в запоминающем конденсаторе 11 с выхода третьего формирователя 10 импульсов на управляющий вход второго ключа 13 подается им10 пульс (фиг.Зг). При этом на выходе ключа 13 формируется последовательность импульсов, амплитуды которых соответствуют запомненным значениям разностей.

Затем эта последовательность поступа15 ет в интегратор 4, где формируется значение о (0 ).

Управление блоком 3 выборки-хранения и интегратором 4 осуществляется через линию 7 задержки, имеющую промежуточ20 ный выход, и формирователи 6 и 8 импульсов.

При включении устройства на выходе интегратора 4 появляется начальный отклик, который поступает в линию 7 задерж25 ки, Время задержки до промежуточного отвода больше времени задержки в первой линии 1 задержки Таад < тзадпр « Тат .

Время задержки до выхода т зад вых определяется из условия %<« г задвых <Тст, где Тст. — период стационарности исследуемого шума.

Под действием откликов с промежуточного отвода первый формирователь 6 импульсов формирует управляющую последовательность для блока 3 выборкихранения.

Под действием отклика с выхода линии

7 задержки второй формирователь 8 импульсов формирует импульс, обнуляющий

40 интегратор 4. Измерение завершается.

Сравнительный анализ базового и предлагаемого устройств для измерения среднеквадратического значения шума по45 казывает, что предлагаемое устройство позволяет существенно расширить диапазон частот исследуемых шумов.

Формула изобретения

Устройство для измерения среднеквадратического значения шума, содержащее первую линию задержки, вход которой является входом устройства совместно с первым входом разностного блока, второй вход которого подключен к выходу линии задержки, интегратор, выход которого подключен к входу индикатора, вторую линию задержки и два формирователя импульсов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона частот исследуемых шумов, в не1739319 го введен блок выборки-хранения, информационный вход которого подключен к выходу разностного блока, управляющий вход через последовательно соединенные вторую линию задержки и первый формирователь импульсов подключен к выходу интегратора, а выход — к информационному входу интегратора, управляющий вход которого через второй формирователь импульсов подключен к второму выходу второй

5 линии задержки.