Устройство для определения средней мощности случайных сигналов

 

Со1оз Советскик

Соцналистическик

Рес убл

О П И С А Н И Е < >942044

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

* г (61) Дополнительное к авт..саид-ву(22) Заявлено 11. 11.80 (21) 3228339/18-211 (53)М. Кл. с присоединением заявки М6 06 Г 15/36

3ЬоударотвипвН конатет

СССР ао делан взобретеник и открытки. (23) ПриоритетОпубликовано 07. 07. 82 ° Б1оллетень М 25 (53) УДК 681. 3 (088. 8) Дата опубликования описания 07 07 82 (72) Авторы изобретения

Г.Я.Мирский и С.У.Климович

/

3 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ

СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к специали-> . зированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения характеристик случайных процессов, и может быть использовано для измерения средней мощности случайных сигналов.

Известно устройство для измерения средней мощности случайных сигналов, содержащее блок согласования, блок аналогового возведения s квадрат, сглаживающий фильтр, аналого-цифровойпреобразователь, блок усреднения, блок регистрации (1). и 15

Однако это устройство обладает значительной погрешностью измерения и невысокой метрологической надежностью, определяемыми, в основном, блоком возведения в квадрат. зо

Известна цифровая система для контроля среднего значения мощности шума, содержащая блок согласования, аналого-цифровой преобразователь, блок

2 цифрового возведения в квадрат, блок усреднения и блок регистрации $2).

Недостаток этого устройства заключается в низкой точности при измерении периодических сигналов, частота которых совпадает или соизмерима с тактовой частотой работы аналого-цифрового преобразователя.

Наиболее близким к .предлагаемому по технической сущности является устройство для вычисления средней мощности случайных сигналов, содержащее блок согласования, вход которого является входом устройства, а выход соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, первым входом блока переключений, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового пре" образователя, выход которого подключен к информационному входу блока возведения в квадрат, выход которого соединен с вторым входом блока переключений, второй выход блока пере3 94204 ключений подключен к блоку усрер .ения, выход которого соединен с входом блока регистрации, и блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго блоков,g переключения аналого-цифрового преобразователя, блока возведения в квадрат, блока усреднения и блока регистрации 1.33

Недостаток известного устройства 10 заключается в снижении точности вычисления значений средней мощности при наличии в обрабатываемом сигнале периодических составляющих, совпадающих по частоте с тактовой частотой работы 15 аналого-цифрового преобразователя, :из-за погрешности, вносимой первым блоком переключений, а также из-за удвоения погрешности при преобразовании двух напряжений одним аналогоцифровым преобразователем.

Цель изобретения - повышение точности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок согласования, вход которого является входом устройства, блок возведения в квадрат, блок усреднения, выход которого йодключен к информационному входу блока регистрации, первый аналого-цифровой преобразователь и блок управления, .включающий генератор импульсов, инвертор и формирователь временных интервалов, выход генератора импульсов соединен с входами ин35 вертора и формирователя временных интервалов, выходы генератора импульсов, инвертора и формирователя временных интервалов блока управления соединены соответственно с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, блока усреднения и блока регистрации, введены второй аналого-цифровой преобразователь и инерционный блок, причем выход блока

45 согласования через последовательно соединенные второй аналого-цифровой преобразователь, блок возведения в квадрат и инерционный блок соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу блока усреднения.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2схема блока управления.

Устройство содержит последователь- но соединенные блок 1 согласования, вход которого является входом устройства, второй аналого-цифровой преоб4 4 разователь 2, блок 3 возведения в квадрат, инерционный блок 4, первый аналого-цифровой преобразователь 5, блок 6 усреднения, блок 7 регистрации, и также блок 8 управления, соответствующие выходы которого соединены с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя 5, блока 6 усреднения и блока 7 регистрации.

Блок 8 управления представляет собой устройство формирования сигналов управляющих работой остальных блоков и синхронизирующих ее, а также сигналов, задающих продолжительность измерения.

В состав блока управления входит генератор 9, с выхода которого импульсы поступают на управляющий вход

АЦП 5, вход инвертора 10 и вход Формирователя 11 интервалов времени.

Управляемый АЦП 5 подключен информационным входом к выходу инерционного блока 4. По каждому тактовому импульсу от генератора (К раз в единицу времени) напряжение с выхода инерционного блока преобразуется с помощью АЦП 5 в число. Это число по тактовому импульсу с выхода инвертофа 10 переписывается в блок 6 усреднения.

Формирователь 11 интервалов времени вырабатывает импульсы, следующие через секунду, через минуту и через .час. Они задают продолжительность усреднения и управляют работой показывающего и регистрирующего блока.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение x(t) из блока 1 согласования поступает на информационный вход аналого-цифрового преобразова- . теля 2, с выхода которого значение напряжения в цифровой форме поступает на вход блока 3 возведения в квадрат. Выходное напряжение блока 3 возведения в квадрат, пропорциональное квадрату входного напряжения

a(t), поступает на вход инерционного блока 4, с выхода которого сглаженное напряжение поступает на информационный вход аналого-цифрового преобразователя 5, который в момент выборки, задаваемой блоком 8 управления, преобразует это напряжение в число h<, поступающее в блок 6 усреднения. За N выборок в блоке 6 усреднения накапливается среднеарифметическое .значение Ь.;, пропорциональное оценке средней мощности входного сиг9420

5 нала (выделенной на резисторе в

1 Ом) . При надлежащем выборе коэффициентов преобразования устройство получается прямопоказывающим.

Технико-экономический эффект S предлагаемого устройства заключается в следующем.

Введение нетактируемого аналогоцифрового преобразователя позволяет исключить погрешность преобразова- io ния исследуемого напряжения в цифровую форму по сравнению с тактируемым аналого-цифровым преобразователем, у которого погрешность преобразования может достигать недопустимых |S значений при совпадении частоты периодических составляющих преобразуемого сигнала с тактовой частотой работы аналого-цифрового тактируемого преобразователя, а введение инерционного блока — снизить скорость изменения возведенного в квадрат напряжения, что дает возможность применить выходной менее быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, уз но более точный и с большим числом разрядов. Например, можно применить l0-разрядный аналого-цифровой преобразователь поразрядного уравновешивания,требующий .большего времени зв на обработку, чем 8-разрядный. В то же время в прототипе погрешность аналого-цифрового преобразователя удваивается, так как один и тот же преобразователь используется два раза.

Применение устройства для вычисления средней мощности случайных сигналов дает значительные преимущества по сравнению с аналогичными по назначению и. выпускаемыми промышленностью приборами, например измерителем уровня шумов типа ИШ П-323 или генератором-вольтметром типа Е6-2.

Эти преимущества заключаются в более высокой точности, простоте обслуживания, возможности получения измерительной информации в цифровом виае как за длительное время усреднения (более 10 с), так и за малое время усреднения (менее 5 мс).

При прочих равных условиях, если принять точность аналого-цифрового

44 6 преобразователя li и точность цифроаналогового квадратора также 1ь, то точность предлагаемого устройства более чем в четыре раза выше указанного измерителя мощности шумов.

Как показали расчеты, годовои экономический эффект от применения предлагаемого устройства при годовой потребности 100 шт, может составить

95,8 тыс.руб.

Формула изобретения

Устройство для определения средней мощности случайных сигналов, содер- жащее блок возведения в квадрат, блок усреднения, выход которого подключен к,информационному входу блока регистрации, первый аналого-цифровой преобразователь и блок управления, включающий генератор импульсов, инвертор и формирователь временных интервалов,. выход генератора импульсов соединен с входами инвертора и формирователя временных интервалов, выходы генератора импульсов, инвертора и формирователя временных интервалов блока управления соединены соответственно с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, блока усреднения и блока регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй аналого-цйфровой преобразователь и инерционный блок, причем выход блока согласования через последовательно соединенные второй аналого-цифровой преобразователь, блок возведения s квадрат и нерционный блок соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу блока усреднения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Великобритании 11127442, кл. G 4 Н, опублик. 1965.

2. "IEEE Transation on Instrumentation and Иеаппещепй", VIM24, И 1, Магсй, 1975, 71-79.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2739332/18-24, кл.G 06 F l5/36, l979 (прототип).

942044

Составитель В. Фукалов

Техред E.Õàðèòîí÷èê Корректор Е. Рошко

Редактор А. Лежнина

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4843/41 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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