RU1807455C

RU1807455C - Устройство дл статистических испытаний функциональных элементов автоматических систем

Info

Publication number: RU1807455C
Authority: RU
Inventors: Сергей Григорьевич Алексеев; Моисей Меерович Гельман
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт оптико-физических измерений
Priority date: 1991-03-12
Filing date: 1991-03-12
Publication date: 1993-04-07

Abstract

Использование: динамические испытани функциональных элементов, например аналого-цифровых преобразователей. Сущность изобретени : устройство содержит источник испытательного шумового сигнала , линию задержки, блок регистрации, шесть элементов ИЛИ, четыре элемента И, первый триггер, два формировател одиночных импульсов, элемент НЕ, компаратор, три счетчика, цифроаналоговый преобразователь , составл ющий вместе со счетчиком 20 генератор опорного ступенчатого напр жени , генератор тактовых импульсов, шину сброса, шину запуска, выход окончани испытаний. 1-3-2-4-9-10-8-7-2. 1-15-12- 5-7-6-8-24, 23-24-25-21-20-19-15. 7-16- 21-20, 28-6, 29-10-8, 28-20-26-27. 1 ил.

Description

Изобретение относитс к техническим средствам контрол и может быть использовано дл динамических испытаний функциональных элементов систем автоматического управлени и обработки данных с целью определени их статистических передаточных характеристик.

Цель изобретени .- повышение точности определени характеристики функциональных элементов.

Цель достигаетс тем, что в устройство дл статистических испытаний функциональных элементов автоматических систем, содержащее источник шумового испытательного сигнала, выход которого соединен с первым входом компаратора и через линию задержки с информационным входом испытуемого функционального элемента, информационный выход и выход окончани преобразовани которого соединены с одноименными входами блока регистрации, первый счетчик, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а кодовый выход - с входом истинного значени испытательного сигнала блока регистрации и через цифроаналоговый преобразователь с вторым входом компаратора, выход которого соединен с первым формирователем одиночного импульса непосредственно и через элемент НЕ со вторым формирователем одиночного импульса, выходы которых через второй элемент ИЛИ соединены с первым входом первого элемента И, первый триггер, нулевой вход которого соединен через третий элемент ИЛИ с шиной сброса и с выходом первого элемента И, второй счетчик, выход переполнени которого соединен с первым входом первого элемента ИЛ И, второй триггер, нулевой вход которого соединен с входом обнулени первого счетчика и с шиной сброса, нулевой выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом окончани испытаний блока регистрации, выход - с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с шиной запуска , введены п тый и шестой элементы

С

о

2

ел ел

ИЛИ, третий счетчик, генератор тактовых импульсов , третий и четвертый элементы И и одновибратор, через который выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И и с первыми входами п того и шестого элементов ИЛИ, вторые входы п того и шестого элементов ИЛИ соединены с шиной сброса, а их выходы - соответственно с входами сброса второго и третьего счетчиков, выход генератора тактовых импульсов через третий элемент И соединен со счетным входом третьего счетчика, выход переполнени которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И соединен с выходом первого триггера, единичный вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединён с синхронизирующим входом испытуемого функционального элемента и со счетным входом второго счетчика , кодовый выход которого соединен с входом фиксации числа повторных испытаний на заданном уровне сигнала блока регистрации , соединены с соответствующими входами четвертого элемента И, выход которого вл етс выходом окончани испытаний устройства, выход четвертого элемент ИЛИ соединен с единичным входом первого триггера.

Схема устройства представлена на чертеже .

Устройство содерхит источник 1 шумового испытательного сигнала, испытуемый функциональный элемент 2, линию 3 задержки , блок регистрации 4, первый 5 и второй 6 элементы ИЛИ, первый элемент И 7, первый триггер 8, второй элемент И 9, третий 10 и четвертый 11 элементы ИЛИ, первый 12 и второй 13 формирователи одиночных импульсов , элемент НЕ 14, компаратор 15, первый счетчик 16, одновибратор 17. генератор 18 опорного ступенчатого напр жени с цифроанэлоговым преобразователем 19, счетчиком 20, выход 21 шины сигнала конца испытаний, п тый 22 и шестой 23 элементы ИЛИ, генератор 24 тактовых импульсов , третий элемент И 25, второй счетчик 26, второй триггер 27, четвертый элемент И 28, вход шины 29 сигнала сброса, вход 30 шины сигнала запуска.

В исходном состо нии устройства, в которое оно переключаетс по сигналу сброса, поступившему на вход 29, нулевой сигнал триггера 8 блокирует элементы И 7 и И 25, триггер 27 блокирует элемент И 28 и деблокирует элемент И 9, на выходе генератора 18 опорного ступенчатого напр жени устанавливаетс перва ступень напр жени (квант), содержимое счетчиков 16 и 26 становитс нулевым.

Испытуемый объект имеет цифровой выход. Это либо цифровой функциональный элемент, например АЦП, либо аналоговый элемент, например усилитесь, к выходу ко- торого подключен образцовый АЦП. Ступени напр жени ГСН 18 равны ступен м квантовани АЦП. Задава уровень отсчета испытательного сигнала в случае идеального испытуемого объекта, должен быть пол- учен эквивалентный кодовый отсчет на выходе АЦП. Однако наличие шума и инерционность объекта привод т к по влению динамической погрешности измерений в процессе испытаний. Последовательно ус- 5 танавлива все уровни отсчета (квантовани по уровню) испытательного сигнала, в режиме накоплени по измеренным выходным кодам АЦП определ ют статистическую передаточную характеристику объекта. При этом вычисл ют также погрешность измерени на каждом уровне квантовани , точнее математическое ожидание погрешности, характеризуемое веро тностью и доверительным интервалом, что позвол ет использовать эти погрешности каждого уровн дл коррекции результатов измерений реальных.сигналов, так как испытательный белый шум полагают предельным случаем.

Устройство работает следующим образом ,

По сигналу запуска на входе 30 триггер 8 переключаетс и деблокирует элементы И

7 и 25. При сравнении испытательного сигнала-белого шума в компараторе 15с установленным уровнем отсчета - выходной ступенью ГСН 18 формируютс сигналы 0-1 или 1-0, в зависимости от направлени изменени сигнала шума. Из этих перепадов в моменты изменений состо ни .компаратора в элементах 12 или 13 формируютс короткие импульсы, которыми запускаетс АЦП (объект 2) и производ тс дискретные отсчеты испытательного сигнала. Так как направление последнего измен етс , то на

5 входе одного из формирователей (13) включен элемент НЕ.

Передача испытательного сигнала на вход испытуемого обье/та задерживаетс широкополосной линией 3 на врем задер0 жки формировани и передачи импульса в цепь запуска АЦП. Одновременно с запуском последнего импульс запуска проходит через элемент ИЛИ 6 и переключает триггер

8 в исходное состо ние, чем вновь блокиру- 5 ютс элементы И 7 и 25. Благодар описанной блокировке элемента И 7, несмотр на последовательно формируемые компаратором импульсные сигналы сравнени , в цепь запуска АЦП передаетс только один какой- то сигнал не последовательности этих сиг0

5

0

5

0

налов сравнени . Передача на выход элемента И 7 очередного сигнала и последующий очередной запуск АЦП задерживаютс при этом на врем , необходимое дл выполнени .предыдущего цикла аналого-цифро- вого преобразовани и регистрации. Такой асинхронный режим взаимодействи позвол ет примен ть медленно действующие и простые АЦП и регистратор, независимо от частоты генерации испытательных сигналов . По сигналу конца измерени АЦП запускаетс блок регистрации 4 и в нем фиксируетс текущее кодированное дискретное значение испытательного сигнала, измеренное на выходе испытуемого обьек- та. В регистратор передаетс также код с выходов счетчика 20 ГСП, соответствующий истинному мгновенному значению испытательного сигнала на входе объекта. Отсчет одного и того же значени испытательного сигнала выполн етс заданное емкостью счетчика 16 число раз, которое выбирают исход из требуемой или желаемой точности получени оценок результатов, Максимальное врем наблюдени каждого из уровней отсчетов задают емкостью счетчика 26, который подсчитывает количество периодов следовани тактового генератора 24. Из подсчета времени исключаетс врем аналого-цифрового преобразовани и регистрации .

Сигналом конца регистрации, переданным через деблокированный элемент И 9 и элемент ИЛИ 10, выполн етс очередной запуск устройства и описанный цикл дискретизации очередного текущего (в соответствии с установленным очередным текущим уровнем напр жени ГСН 16) мгновенного значени испытательного сигнала, его кодировани и регистрации повтор етс аналогично описанному.

. Число запусков АЦП, т.е. количество отсчетов на заданном уровне испытательного сигнала, подсчитывает счетчик 16, код которого также считываетс регистратором, Сигналом переполнени этого счетчика, переданным через элемент ИЛИ 22, ГСН 18 переключаетс на следующую ступень отсчета . Дл исключени гонок, в случае по влени в этот момент времени сигнала конца регистрации, использован одновиб- ратор 17. Он запускаетс выходным сигналом элемента ИЛИ 32 и своим выходным сигналом кратковременно блокирует передачу через элемент И 7 возможно по вившегос импульса сравнени с выхода элемента ИЛИ 5. Одновременно сигналом одновиб- ратора 17 обнул ютс счетчики 16 и 26. Запуск одновибратора может произойти и по сигналу переполнени счетчика 26, если за

выделенное врем наблюдени число отсчетов окажетс меньше желаемого. В этом случае вычисл емое математическое ожидание результата измерений выходного сигнала объекта и соответствующей погрешности на данном уровне отсчета оценивают с меньшей точностью. Емкость счетчика 20 ГСН соответствуют верхнему пределу уровн белого шума. Сигналом переполнени

0 этого счетчика переключаетс триггер 27, один из выходных сигналов которого блокирует элемент И 9 и тем самым запрещаетс очередной запуск устройства текущим сигналом конца регистрации, а другим сигна5 лом этого триггера деблокируетс элемент И 28, при поступлении в который текущего сигнала конца регистрации на выходе 21 по вл етс сигнал окончани испытаний. При этом устройство прекращает работу до

0 поступлени очередных сигналов сброса и запуска.

Отслеживание компаратором 15 изменений испытательного сигнала и накопление результатов измерений позвол ет

5 повысить точность статистических испытаний при контроле или определении передаточной характеристики.

Claims

Формула изобретени Устройство дл статистических испыта0 ний функциональных элементов автоматических систем, содержащее источник шумового испытательного сигнала, выход которого соединен с первым входом компаратора и через линию задержки - с информационным вхо5 дом испытуемого функционального элемента, информационный выход и выход окончани преобразовани которого соединены с одноименными входами блока регистрации, первый счетчик, счетный вход которого соединен

0 с выходом первого элемента ИЛИ, а кодовый выход - с входом истинного значени испытательного сигнала блока регистрации и через цифроаналоговый преобразователь - с вторым входом компаратора, выход которого

5 соединен с первым формирователем одиночного импульса непосредственно и через элемент НЕ с вторым формирователем одиночного импульса, выходы которых через второй элемент ИЛИ соединены с пер0 вым входом первого элемента И, первый триггер, нулевой вход которого соединен через третий элемент ИЛИ с шиной сброса и с выходом первого элемента И, второй счетчик, выход переполнени которого сое5 динен с первым входом первого элемента ИЛИ,второй триггер, нулевой вход которого соединен с входом обнулени первого счетчика и с шиной сброса, нулевой выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого

соединен с выходом окончани испытаний блока регистрации, а выход - с. первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с шиной запуска, от л и- чающеес тем, что, с целью повышени точности определени характеристики функциональных элементов, в него введены п тый и шестой элементы ИЛИ, третий счетчик, генератор тактовых импульсов, третий и четвертый элементы И и одновиб- ратор, через который выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И и с первыми входами п того и шестого элементов ИЛИ, вторые входы п того и шестого элементов ИЛИ соединены с шиной сброса, а их выходы - соответственно с входами сброса второго и третьего счетчиков, выход генератора тактовых импульсов через третий элемент И соединен со счетным входом третьего счетчика,

выход переполнени которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И соединен с выходом первого триггера, единичный вход

которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединен с синхронизирующим входом испытуемого функционального элемента и со счетным входом второго счетчика, кодовый

выход которого соединен с входом фиксации числа повторных испытаний на заданном уровне сигнала -блока регистрации, единичный выход второго триггера и выход окончани испытаний блока регистрации

соединены с соответствующими входами четвертого элемента И, выход которого вл етс выхбдом окончани испытаний устройства , выход четвертого элемента ИЛИ соединен с единичным входом первого триггера .