Устройство для решения системы двух уравнений

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 () )) 4477 15

Союз Советскмк

Соцыалмстмчесюа республик

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВПЬСТВУ (61} Зависимое от авт, свиц ва

7- (22) Заявлено 12.03.73 (N) 1892600/18-"24

> с присоединением заявки ¹(51) М. Кл. 0 061 15/32

Гасудерстеенва ееметет

Сееете Мееестрее СССР ее делам еаееретееее и етарытнй

32)1Приоритетт

Опубликовано 2S.10.74,Бюллетень,рте 38 (63) УДК 681.325 (088,8) Дата опубликования описания 18.06.75 (72) Автор.. изобратения

3 А Буилт; . (7)) Заявитель (54) УСТРОИСЧВО ДЛЯ РЕ))я" НИЯ СИСТЕМЫ ДВУХ УРАВНЕНИЙ

Изобретение относится к цифровой вычис лительной технике и может быть использовано при построеыии специализированных арифметических устройств для обработки . результатов измерений. б

Известны устройства для решения систе . мы двух уравнеыий. содержащие счетчик времени измерения, блок управленыя, вход которого соединен с выходом счетчика времени измерения, два блока измерения, пер»- )p вую и вторую схемы И, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго "блоков измерения, а первые входы соединены с первым выхо дом блока управлении. 1Ü

Однако когда средние частоты входных импульсов обоих блоков измерения имеют функциональную зависимость от обоих измеряемых параметров, трудно получить ре> шение при помощи известных устройств.. 90

Предлагаемое устройство отличается от ! известных тем, что оно содержит блок памяти, первый и второй функциональные преобразователи, счетчик с переменным коэффициентом пересчета и основной счетчик, 25 вход которого соединен с выходом счетчиГ ка с переменным коэффициентом пересчета,— вход которого соединен с первыми входами функциональных преобразователей ы с выходом третьей схемы И, компаратор,входы которого соединены с выходами функцио ,нальных преобразователей, а выход - с первым входом третьей схемы "И",авторой вход которой соединен со вторым выходом блока управления, а.третий вход соединен со входом счетчыка времени, третый выход блока управления через четвертую и пятую схемы И" соединен со вторыми входами функциональных преобразователей, вторые входы четвертой и пятой схем И" соеди нены с выходами первого и второго блоков измерения соответственно, второй выход первого блока измерения через схему ИЛИ" соединен со входом блока памяти, выход кОторого соединен с третьим входом,первого функционального преобразователя, второй выход которого соединен со вторым входом схемы ИЛИ .

Такое выполнение позволяет путем сов,мещения функции нелинейного измерения

У1 fi0+ " (X 31

4=40. ><>>>) (2

I (3) 2 Ф (4) 8 d

Х= — Ж

С Х2 f20 С средней частоты с определением необходимого участка. аппроксимации упростить решение системй двух аанениф„ и повысить надежность устройства.

При применении радиоизотопных толщи - номеров, использующих дискретные методы, обработки результатов, для измерения двухслойных покрытий, требуется получить два измеряемых параметра из изменяющихся двух импульсных потоков, средние часто:ты которых подчиняются следующим зави\ симостям от измеряемых параметров. где 2 и f 2 получаемые частоты.

При этом имеется воэможность привести,,систему уравнений с следующему виду

11елью предлагаемого устройства является решение системы уравнений такого вида на базе число-импульсной техники. В упомянутом конкретном случае измерения двухслойных покрытий эти уравнения приобретают следующий вид:

Поставленная цель достигается путем совмещения функции нелинейного измерителя средней частоты и вычислительного устройства, так как одновременно с нелинейным измерением средней частоты опре» деляется необходимый участок аппроксимации для вычислительного устройства. Из приведенных уравнений видно, что при раз ных значениях входной частоты f в плоскости х, у параметр х может быть выражен от параметра у семейством кривых, которые по оси х сдвинуты на расстояние, которое зависит только от величины входной частоты К . Это дает возможность значительно упростить вычислительное устройство, так как определение необходи мого участка аппроксимации и дальнейшее ,совместное решение обоих уравнений х

/ (как ф ущдия от у при цостояныом;-щаче «-нии:f может осуществляться по той -жекри . вой, по которой определялся участок аппро ксимации.

10, На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Оно содержит счетчик 1 времени изме рения, блок 2 управления; (который в частном. случае может состоять иэ одного

16 триггера), схемы "И" 3 и 4, функциональ .; ные преобразователи 5, 6 и два блока измерения 7 и 8, каждый из которых состо ит иэ цифрового нелинейного измерителя средней частоты известной конструкции, содержащего счетчик импульсов с переменным коэффициентом пересчета 9, основной счетчик импульсов 10, триггер управления

11, схему И 12, блок памяти 13 и схе му "И 14, В зависимости от решаемого

М : .уравнения схема цифрового нелинейного из-, мерителя средней частоты импульсов может г состоять только из счетчика импульсов с

,переменным коэффициентом пересчета 9, ЗО, основного счетчика импульсов 10 и устройства памяти 13, .или усложнена путем введения дополнительных блоков. Если точ. ки перегиба не могут быть расположены через одинаковое количество импульсов, поданных на основной счетчик импульсов

Зб- 1О, то для получения результатов измерения раздельно для каждого измеряс.мого параметра устройство может содержать до полнительные блоки памяти 15, подключен40, ные параллельно блокам памяти 13 таким

I образом., что в зависимости от состояния

1 ,блока управления 2, коэффициент пересчета счетчиков импульсов с переменным коэф фициентом пересчета 9 определяется основ..

1 ным блоком памяти 13 или дополнительным 16., Вместо дополнительного блока памяти 15, блок памяти 13 может от блока управления 2 устанавливаться в нужное положение определяющее необходимый коэффициент

50 предварительного пересчета счетчика 9.

° Г

Предлагаемое устройство также содержит цифровой компаратор 16, подключенный к основным счетчикам импульсов 1О обоих цифровых нелинейных измерителей средней частоты 7 и 8, выход которого через схему И" 17, второй вход которой соединен с блоками управления 2, и третий входс одним из входов всего устройства, а

6 соответствующий первой аппроксимирующей прямой. Когда в триггерах основного счет» чика импульсов 10 будет записано число, соответствующее первой точке пересчета аппроксимирующих прямых, произойдет изменение состояния блока памяти 13, и следовательно, коэффициента пересчета счетчика 9 импульсов с переменным коэф;фициентом пересчета и т. д. Ч аким образом осуществляется линейно-кусочная ап, проксимация функции (7) :при X = 0 (X = Х ) если при увелимин, чении значения Х функция у увеличивается или при Х = Х, если при увеличепЯХС нии Х функция у уменьшается.

Блок измерения средней частоты 7 работает, как описано, если функциональная дависимость уравнения 1 является моно-.

",ТОННО PGCT ËÍeé» гЕсли и функционалЬная зависимость уравнения 2 .является монотонно растущей, тогда и второй блок измерения средней частоты 8 должен быть выполнен аналогично первому и работать, как описано выше.

Рассмотрим работу второго блока измерения средней частоты в случае, если вторая функциональная зависимость является монотонно падающей.

Входные импульсы второго блока измерения через схему И" 4 подаются на счетчик 9 импульсов с переменным коэффициентом пересчета, коаффициент пересче та которого должен быть выбран таким образом, чтобы после подсчитывания количества . входных импульсов, соответствующих максимальному значению диапазона

1 изменения в основном счетчике импуль- сов 10 было записано число, равное объфРу основного счетчика импульсов 10 минус максимальнее значение параметра у минус единица. Далее через выбранные участки пересчета аппроксимирующих пря мых происходит изменение состояния блока памяти 13 и изменение коаффициента пересчета счетчика 9 импульсов с переменным коэффициентом пересчета, при атом результат получается в обратном коде, т. е. во время счета значение функции g уменьшает« ся. Во втОрОм цифровом нелинейном измеря еле средней частоты происходит линейно-кусочная аппроксимация функции

У=Уз(УВ-fао х }, (8) 1О

1О )

К (6) где К вЂ” начальный коэффициент пересчета счетчика импульсов с переменным коаффициентом пересчета 9, à Q — - емкость ос 35 новного счетчика импульсов 10.

Все остальное устройство устанавливается в нулевое состояние. Иа вход / подаются импульсы, задающие время измерения (например, с кварцевого генератора). На входы f и 2 подаются измеряемые им» цульсные потоки.:,В начале цикла измерения Входные импульсы в первом канале через схему "И" 3, подаются на счетчик 9 им- 45

1 пульсов с переменным коэффициентом пере- счета, где импульсы делятся на начальный коаффициент пересчета и подеются на основной счетчик импульсов 10, где производится вычитание фонового значения средней 50 частоты f,,После этого основной счетчик импульсов 10 первого блока измерения средней частоты 7 окажется в нулевом ñà стоянии и перебросит триггер управления

3.1, который откроет схемы "И 12 и 14

55 и .через блок памяти 13 изменит коаффициент пересчета счетчика О импульсов на выход через схемы ИЛИ 5 и 6 соединен

If cU входами цифровых нелинейных блоков измерения средней частоты 7 и 8, и через дополнительный предварительный счет;чик импульсов с переменным коаффициен5 том пересчета 18 соединен с дополнительным основным счетчиком импульсов 19, Выход схемы И 17 соединен со вхо дами первого н второго функциональных преобразователей 5, 6 содержащих счетчи-

;ЬО ки с переменным коэффициентом пересчета

20 и 21 и основные счетчики импульсов !

22 и 23, в которые в конце цикла измерения при помощи схем "И 24, "И" 25 переписывается результат из основных

l5 счетчиков импульсов 10 обоих блоков циф- рового нелинейного измерения средней частоты 7 и 8. Входы цифрового компаратора

16 подключены к выходам основных счет.. 20 чиков 22, 23 функциональных преобразователей 5, 6. К входу блока памяти 15 через схему ИЛИ 26 подключен выход основф I/ ного счетчика импульсов 22.

Предлагаемое устройство работает следу25 ющим образом. В исходном состоянии перед началом цикла измерения основной счет-. чик импульсов 10 первого блока измерения средней частоты 7 устанавливается в состояние

4477 15

7

8 вычислительного устройства, так как во мин время цикла измерения происходит опречении значения функция у уменьшается или деление значения у при )(= 0 ()(= Х при увеличении зна, т. е. решается система двух уравнений в

Ф чения 4 функция g увеличивается. g плоскости < > 7 и одновременное паралОдновременно через схему "И» 14 через, лельное переключение дополнительных уст выбранные интервалы изменяется состояние ройств памяти на нужный участок аппродополнительного блока памяти 15, в кото-: ксимации для дальнейшего решения систе ром происходит запоминание участков ап- мы уравнений в плоскости Х, g чем дс

f проксимапии функции при м нимальном зна- o. стигнуто значительное упроШение схемы чении. входной частоты как функции от па- - вычислительного устройства в целом. раметра $, который во время измерительного цикла записываетс в а записывается в основном счет

Предмет изобретения чике импульсов 10. После окончания вре- мени измере я блок упр"ле""я 2 з ры- 16. устр йст о для реше „си, мы двух вает схемы "И 3 и 4 и прекращает подану входных ймпульсов о ключает блок йа- измерения, блок управления, вхо мяти 15 к счетчику импульсов с перемен- го соединен с выходом счетчика времени ным коэффициентом пересчета 9 и откры- измерения, два блока измерения, первую вает схему И 17. Импульсы cG входа че- и и вторую схемы "И», выходы которых сорез схему "И" 17 подаются на входы обо- единены соответственно первыми входами их функциональных преобразователей 5, 6 первого и второго, блоков измерения, пери через счетчик импульсов с переменным вые входы соединены с первым выходом коэффициентом пересчета 18 подается на . блока управления, о.т л и ч а ю щ е еосновной счетчик импульсов 19. йк с s тем, что, с целью увеличения функПосле окончания цикла измереНия и зап - циональных возможностей и повышения нарания схем "И" 3 и 4 через схемы И . дежности,оно содержит блок;, памяти, пер24 и 25 производится перепись результа вый и второй функциональные преобразотов в основные счетчики импульсов 22 и ;ватели, счетчик с переменным коэффициен23. При этом по цепи сброса.устанавли Зо том пересчета и основной счетчик, вход вается исходное состояние первого и ВТо- которого соединен с выходом счетчика с рого блоков измерения средней частоты 7 переменным коэффициентом пересчета, вхор и 8, после чего начинается.следующий цикл, которого соединен первыми входами функ:измерения, одновременно с которым проис- циональных преобразователей и с выходом ходит дальнейшее решение уравнений при gg третьей схемы "И"; компаратор, входыко-, . омоши цифровых функпиональных преобра- торого соединены с выходами функциональзователей 5, 6. ных преобразователей, а выход — с первым

Аппроксимация функций происходит до. входом третьей схемы "И", второй вход тех пор, пока в основных счетчиках им- которой соединен со вторым выходом блопульсов 22, 23 не будут получены оцина-,р ка управления, а третий вход соединен со ковые значения величины у (с учето 4 что входом счетчика времени, третий выход результат во втором канале записывается блока управления через четвертую и пятую

;в обратном коде), тогда срабатывает циф- схемы "И» соединен со вторыми входами роной компаратор 16, закрывает схему "И функциональных преобразователей, вторые

17 и останавливает устройство. В осипов-;д входы четвертой и пятой схем "И" соеди. ных счетчиках импульсов 22 и 23 будет пены с выходами первого и второго бло1 ,записан результат измерения, а в оспа -::ков измерения соответственно, второй вы:ном счетчике 19 - результат измерения 1ход первого блока измерения через схему и драметра. "ИЛИ" соединен со входом блока памяти, Из вышеизложенного видно, что в дан- 6й,выход которого соединен с третьим входом ном цифровом вычислительном устройстве ., функционального преобразователя, второй достигнуто совмещение функций цифрового выход которого соединен со вторым входом нелинейного измерителя средней частоты и схемы "рЦщ.