Устройство для определения среднего квадратического отклонения случайных шумов

 

О П И С А Н И Е (>i) 45I091

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических.

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 05.09.72 (21) 1826136/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.11.74. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 22.08.75

Государственный комитет (51) М. Кл. G 06g 7/00

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681,3(088.8) (72) Авторы изобретения

Е. А. Троицкий и А. В. Саватеев т ° т1 т 1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО

КВАДРАТИЧЕСКОГО ОТКЛОНЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ШУМОВ

Изобретение относится к электроизмерительным устройствам, в частности к устройствам для автоматического определения среднего квадратического отклонения случайного шума.

Известны устройства для определения среднего квадратического отклонения (с. к. о.) случайных шумов, содержащие измерительный преобразователь, соединенный с широкополосным усилителем, выход которого соединен с ключом, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управляющих импульсов, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора.

Принцип действия такого устройства заключается в следующем.

Случайный шум любой физической природы поступает на вход измерительного преобразователя, и с его выхода электрический ток (на-. пряжение) поступает на вход широкополосного усилителя, где центрируется и усиливается до значений, необходимых для работы преобразователя типа аналог †к. С выхода широкополосного усилителя шум поступает на вход преобразователя типа аналог †к, в котором производится квантование шума как во времени, так и по амплитуде. Затем с выхода данного преобразователя информация посту- пает на вход сумматора, где по известной формуле определяется значение с. к, о. шума.

Такое устройство характеризуется значительной инструментальной погрешностью по5 рядка 5%, которая определяется в основном свойствами преобразователя типа аналог— код. Погрешность аналоговых устройств существенно больше.

Предложенное устройство обеспечивает по10 вышение точности определения с. к. о. стационарных и квазистационарных шумов и увеличение быстродействия автоматического определения с. к. о. с целью исследования параметров более высокочастотных шумов в нату15 ральном масштабе времени.

Это достигается тем, что устройство снабжено анализатором амплитуды импульсов, интегральным счетчиком выбросов, сумматором и блоком памяти, в котором содержатся зна20 чения математического ожидания pT„размаха случайного шума. Выход анализатора амплитуды импульсов соединен со входом су.мматора, другой вход которого соединен с выходом блока памяти, вход которого подключен к вы25 ходу. интегрального счетчика выбросов, а его вход связан со входом анализатора амплитуды импульсов. Это позволяет определить с. к. о. случайного шума только по двум экстремальным значениям реализации шума с позо мощью элементов дискретной техники без ппе451091

И„ тэ

Ртн

55 ото: смакс (T) мин (T)

3 образователя типа аналог — код. Следствием этого является резкое повышение точности и быстродействия определения с. к. о. случайных шумов.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Выход измерительного преобразователя 1 подключен ко входу широкополосного усилителя 2, выход которого соединен с ключом, управляемым сигналом, поступающим с выхода блока 3 управляющих импульсов. Выход ключа одновременно соединен с сигнальным входом интегрального счетчика выбросов 4 и с сигнальым входом анализатора 5 амплитуды импульсов. Выход последнего соединен с сигнальным входом сумматора 6, сигнальный вход которого соединен с выходом интегрального счетчика выбросов 4. Выходы блока 3 управляющих импульсов подключены к сбросовому входу и опросовому входу анализатора

5 амплитуды импульсов, к управляющему входу и сбросовому входу сумматора 6, к сбросовому входу интегрального счетчика выбросов

4 и к управляющему входу блока памяти 7.

Лнализатор амплитуды импульсов представляет собой и-уровневый анализатор экстремальных значений шума, состоящий из пороговых триггерных ячеек с двумя устойчивыми состояниями, каждая из которых реагирует только на один импульс, превышающий по амплитуде ее порог срабатывания.

Устройство работает следующим образом.

Случайный шум любой физической природы поступает на вход измерительного преобразователя 1, и с выхода его электрический ток (напряжение) поступает на вход широкополосного усилителя 2, где центрируется и усиливается до значений, достаточных для работы анализатора 5 амплитуды импульсов. С выхода ключа реализация шума поступает на сигнальный вход анализатора амплитуды импульсов. Длительность реализации определяется импульсом, поступающим на управляющий вход ключа с выхода блока управляющих импульсов. После прохождения через анализатор 5 амплитуды импульсов всей реализации шума длительностью Т перейдут из состояния

«0» в состояние «1» только те триггерные ячейки анализатора 5, пороги срабатывания которых лежат в пределах размаха где 1манс(T), F„„„(T) — соответственно максимальное и минимальное значения реализации шума длительностью Т.

Число триггерных ячеек в состоянии «1» характеризует в количественном отношении размах Н„. Кроме того, реализация шума с выхода ключа поступает на сигнальный вход интегрального счетчика выбросов 4, где определяется число выбросов реализации шума относительно нулевого уровня.

По окончании длительности реализации шума с выхода блока 3 управляющих импульсов

4 на вход опроса анализатора 5 амплитуды импульсов поступает серия из и опрашивающих импульсов. Эти импульсы последовательно переводят сработавшие триггерные ячейки в исходное нулевое состояние, а возникающие при переходе триггеров из единичного в нулевое состояние импульсы поступают с выхода анализатора 5 амплитуды импульсов на сигнальный вход сумматора 6, осуществляя тем самым занесение в него размаха Н„. Таким образом, на сумматоре имеется значение размаха, так как число поступивших импульсов соответствует числу сработавших ячеек анализатора 5. Следовательно, численно определяется размах.

Далее на управляющий вход блока памяти

7 с выхода блока 3 управляющих импульсов поступает импульс, по которому в блоке памяти 7 осуществляется поиск значения р,,„в соответствии с числом выбросов реализации шума относительно нулевого уровня, которое поступает на сигнальный вход блока памяти

7 с выхода интегрального счетчика выбросов

4. Значение p,„ с выхода блока памяти 7 поступает на сигнальный вход сумматора 6 и заносится в него.

Затем с выхода блока 3 управляющих импульсов поступает импульс на управляющий вход сумматора 6. С приходом этого импульса в сумматоре осуществляется расчет с. к. о. согласно алгоритму и выдача результатов на табло сумматора.

С выхода блока 3 управляющих импульсов поступает импульс сброса на вход интегрального счетчика выбросов 4 и входы анализатора 5 амплитуды импульсов и сумматора 6.

Этим импульсом осуществляется возвращение указанных счетчика выбросов 4, анализатора

5 и сумматора б в исходное состояние. В ряде случаев частота выбросов шума относительно нулевого уровня известна из предыдущих исследований или может быть рассчитана по известной корреляционной функции. Тогда заранее известно значение p„„„, в этом случае интегральный счетчик выбросов 4 и блок памяти 7 становятся лишними, поскольку в сумматоре б предусматривается операция деления размаха Н„на известное значение ц, соответствующее минимально допустимому значению частоты выбросов 10=.20.

Предложенное устройство позволяет повысить не менее, чем на порядок, быстродействие и точность определения с. к. о. случайных шумов, Предмет изобретения

Устройство для определения среднего квадратического отклонения случайных шумов, содержащее измерительный преобразователь, соединенный с широкополосным усилителем, выход которого соединен с ключом, управляю451091

Составитель Э. Сечина

Редактор Т. Загребельная

Техред О. Гуменюк

Корректор Е. Рогайлина

Заказ 2200/7 Изд. № 514 Тираж 624 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4)5

Типография, пр. Сапунова, 2 щий вход которого соединен с первым выходом блока управляющих импульсов, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности и быстродействия работы устройства, оно содержит анализатор амплитуды импульсов, интегральный счетчик выбросов и блок памяти, выход которого подключен к третьему входу сумматора, а первый и второй входы подключены соответственно к выходам интегрального счетчика выбросов и блока управляющих импульсов, соединенного с первым входом анализатора амплитуды импульсов, 5 второй вход которого подключен к первому входу интегрального счетчика выбросов, второй вход которого соединен с выходом ключа и с третьим входом анализатора амплитуды импульсов, выход которого соединен с сумма10 тором.