Способ задания интервалов времени давыдова а.в.

 

О П И С А Н И Е 111173)4!6

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 23.11.76 (21) 2422228/18-21 с присоединением заявки ЛЬ (23) Приоритет (51) М. Кт

Ci 04F 5/00

Государствекиый комитет (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень Хо 16 (53) УДК 621.317.36 (088.8) по делам изабретеиий и открытий (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (72) Автор изобретения

A. В. Давыдов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАДАНИЯ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ

ДАВЫДОВА А. В.

Изобретение относится к электронным времязадающим устройствам и может быть применено в автоматике и телемеханике, в системах программного упраьления и в цифровых следящих системах автоматцчсского регулпрования.

Известны способы задания интервалов времени (1), заключающиеся в том, что генерируют первичные временные интервалы и осуществляют их последующее суммирование.

Типовые устройства задания интервалов времени, как правило, состоят из устройств формирования первичных временных интервалов — задающих генераторов стабильной частоты (первичный временной интервал — период колебаний или время релаксации) и устройств суммирования первичных временных интервалов (делителей частоты) . для формирования заданных временных интервалов. В качестве задающих генераторов используются схемы с установленным значением связи между физическими величинами времязадающих элементов (кварцевых резонаторов, камертонов, линий задержки, R — L — С-цепей и т. д.) и частотой колебаний (релаксации) электрических величин (тока, напряжения в схеме).

К недостаткам известных способов и устройств относятся сложность формирования ультрабольших временных интервалов, обеспечения широкого динамического диапазона формируемых временных интервалов II обеспечения точности задания и формирования временных штервалов в широком времснном диапазоне. Указанные трудности возрастают при расширении диапазона формируемых временных интервалов

I0 в область ультрабольших времен и приводят к тому, что прп формировании временных интервалов более 10 — 10 с с началом диапазона формирования с 1 с (динамический диапазон более 10 — 10 с) приме15 няются в основном электромеханические устройства.

Цель изобретения — расширение временного диапазона формируемых интервалов времени в область ультрабольших вре20 менных интервалов, повышение точности и стабильности задания временных интервалов в широком диапазоне временных интервалов.

Указанная цель достигается способом, 25 основанны.", на генерации временных интервалов, по которому генерируют случайныс электрические сигналы с параметрамп, статистически распределенными во времени, например сигналы случайных чисел

30 в двои шой форме, из последовательности

731416

3 генерируемых случайных сигналов производят логическую выборку сигналов с заданием условия логической выборки по соотношению

Р=

f t где P — вероятность акта логической выборки случайного сигнала из числа генерируемых;

t — формируемый временной интервал;

f — частота генерации случайных сигналов;

Л вЂ” коэффициент логической выборки.

При этом величину коэффициента логической выборки устанавливают с учетом дисперсии величины временного интервала между актами выборки и точности формирования временных интервалов, регистрируют частоту появления актов выборки и производят деление частоты появления актов выборки с коэффициентом деления, равным коэффициенту логической выборки.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит генератор 1 случайных импульсов, генератор 2 стабильной частоты, вентиль 3, счетчик 4 импульсов, формирователь 5 импульсов, блок 6 логической выборки, формирователь 7 импульсов, счетчик 8 импульсов.

Сущность способа заключается в следующем.

Первой операцией способа является генерация случайных электрических сигналов с параметрами, статистически распределенными во времени. В качестве параметров, статистически распределенных во времени, могут использоваться, например, временной интервал между импульсами, амплитуда импульсов, заряд и т. д. В общем случае любой параметр может быть преобразован в числовую форму; для рассмотрения способа в общем виде предположим, что генерируемыми случайпымп сигналами являются сигналы случайных чисел в кодовой форме, например в виде двоичного кода.

Операция генерации случайных чисел может быть осуществлена, например, с использованием генератора шумовых импульсов с дискриминацией импульсов па выходе генератора по уровню амплитуды, пр этом выходная последовательность импульсовв распределена по закону Пуассона.

Полученная последовательность импульсов может быть преобразована в случайные электрические сигналы с заданным законом распределения, в том числе в сигналы двоичных кодов случайных чисел с постоянной плотностью вероятности в диаIIB3OHe IIICeJI OT Пгмин BIO Пгманс диапазоном М= m., m,„„„, с частотои генерации случайных чисел f (например, при помощи двоичного счетчика импульсов и генератора тактовых импульсов остановки счета).

Второй операцией способа является логическая выборка сигналов с заданием условия логической выборки по соотношениго

Р=

f t (1) 10 где Р— вероятность акта логической выборки случайного сигнала из числа генерируемых; г — формируемый временной интервал;

15 f — частота генерации случайных чисел;

К вЂ” коэффициент логической выборки.

Применительно к рассматриваемому случаю генерации случайных чисел условием логической выборки может быть сравнение каждого генерируемого числа с определенным числом mi =n, причем число п должно быть заключено в интервале между пгмнн н пгманс.

25 При постоянной плотности вероятности распределения случайных чисел вероягность появления числа гг среди генерируемых равна (2) P,=—

30

Р= гггмин

40 при этом средняя частота появления актов выборки у Р у и гцмин

h1 (4) Практически вторая операция реализуется сравнением каждого генерируемого случайного числа с заданным по условию выборки числом п и выделением из генерируемых чисел тех чисел, которые удовлетворяют заданному условию логической выборки.

Число п прп установлении логической выборки определяется по требуемой величине формируемого временного интервала с учетом выражения (1). В соответствии с выражением (4) первичный временной интервал между актами выборки равен

t := =- (5)

Из выражения (1) формируемый временной интервал t равен

t=

К

65 f P

При задании условия логической выборки по порогу выделения чисел и — пг„ин, т. е. при выделении из числа генерируемых

35 чисел, по своей величине, меньших п, но больших т.„нн, вероятность совершения акта выборки равна

731416

Отсюда следует (7) =К (9) 1 а:

1 К (10) pr (мин) рг

Я2 (12) 55

65 (8)

f t

Третьей операцией способа является регистрация частоты появления актов выборки Р, которая производится путем формирования временных отметок появления актов выборки, т. е. формированием импульсов напряжения на каждый свершившийся акт выборки и соответственно временных интервалов между двумя последовательными актами выборки.

Практическая реализация третьей операции может заключаться, например, в пропускании импульса тактового генератора, задающего частоту генерации случайных чисел, на вход блока логической выборки при каждом акте сравнения, при котором выполняются условия логической выборки.

Четвертой операцией способа является деление зарегистрированной частоты следования импульсов F, соответствующих актам выборки, с коэффициентом деления, равным коэффициенту К логической выборки (т. е. по существу суммирование временных интервалов t ), до получения формируемого интервала времени

Как известно, при произвольной выборке числа из конечного диапазона случайных чисел с периодическим повторением испытаний на выборку действует биноминальный закон распределения актов выборки, причем при регистрации количества актов выборки за время t относительная среднеквадратичная погрешность числа актов выборки равна

Ул

Подставляя вместо величины t ее значения из выражений (7) и (5), получаем

Выражение (10) характеризует статистическую погрешность формирования выходных временных интервалов и, как видно из выражения, ие зависит от температурных и временных дестабилизирующих факторов и определяется только коэффициентом деления частоты актов выборки.

Сформированный временной интервал после окончания четвертой операции равен (11) гиии

Из выражения (11) можно вывести следующее.

Граница диапазона способа по ультрабольшим временным иитерва чaм ет принципиальных ограничений, при

Зо

50 п- п,„„„, 1 — эоо. При постоянных величинах К и f точность установки временного интервала зависит от величины М и также

I«e имеет принципиальных ограничений.

При практической реализации требуемые величины данных характеристик устанавливаются соответствующей емкостью регистров сравнения чисел.

Температурная п временная стабильность интервалов времени определяются стабильностью частоты f, а следовательно, может быть равна стабильности кварцевых генераторов при их применении в качестве генераторов тактовых импульсов. Частота генерации f не требует перестройки, поэтому отпадает необходимость в широкодиапазонных перестраиваемых по частоте генераторах и соответственно необходимость обеспечения их линейности в широком динамическом диапазоне.

Характеристика устройства как функция вида t = cp (n) однозначна во всем диапазо е формируемых временных интервалов, каким бы большим ои ни был.

Прн изменении величины t в широком временном интервале ие требуется системы изменения коэффициентов пересчета или дсшифраторов, так как измерение величины (производится изменением условий лог ческой выборки, т. е. непосредственным вводом числа порога логической выборки в блок сравнения кодов, прп этом во всем динамическом диапазоне, сколь бы большим он ни был, сохраняется постоянной величина статистической погрешности.

Динамический диапазон формируемых временных интервалов определяется величиной М и тоже ие имеет принципиальных ограничений. При практической реализации величина сН устанавливается исходя из требуемого динамического диапазона временных интервалов.

Динамический диапазон и закон его изменения может изменяться изменением условий логической выборки. Так, например, логика сравнения чисел и выборки может быть построена на двойном последовательном логическом пороге, т. е. фиксирование только таких актов выборки, когда условшо выборки удовлетворяют два последовательных случайных числа, при этом вероятность выборки равна

Соответственно при тройной последовательной выборке вероятность выборки равна Рз и т. д.

Способ п устройство могут найти также применение в автоматических комплексах. работающих в автономном режиме с дли тельным циклом, например, в автоматических метеорологических станциях.

731416

Формула изобретения

20 выСоставитель М. Назаров

Техред В. Серякова Корректор А. Галахова

Редактор И. Грузова

Заказ 765/13 Изд. № 293 Тираж 497 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

1. Способ задания интервалов времени, основанный на генерации временных интервалов, отличающийся тем, что, с целью расширения временного диапазона формируемых интервалов времени в область ультрабольших временных интервалов, повышения точности и стабильности задания интервалов времени, генерируют 10 случайные электрические сигналы с параметрами, статистически распределенным.: во времени, например сигналы случайных чисел в двоичной форме, из последовательности генерируемых случайных сигналов 15 производят логическую выборку сигналов с заданием условия логической выборки по соотношению

Р=

f.t где Р— вероятность акта логической борки случайного сигнала из числа генерируемых;

t — формируемый временной интервал;

/ — частота генерации случайных сигналов;

А — коэффициент логической выборки, причем величину коэффициента логической выборки устанавливают с учетом дисперсии величины временного интервала между актами выборки и точности формирования временных интервалов, регистрируют частоту появления актов выборки и производят деление частоты появления актов выборки с коэффициентом деления, равным коэффициенту логической выборки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гольданский В. И. и др. Статистика отсчетов при регистрации ядерных частиц.

Щ. ГИФМИ, 1959, с. 57 — 59.