SU1580270A1

SU1580270A1 - Цифровой стохастический измеритель отношени случайных напр жений

Info

Publication number: SU1580270A1
Application number: SU884485465A
Authority: SU
Inventors: Олег Петрович Бухало; Петр Петрович Драбич
Original assignee: Физико-Механический Институт Г.В.Карпенко
Priority date: 1988-09-21
Filing date: 1988-09-21
Publication date: 1990-07-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в геофизическом приборостроении, в частности в аппаратуре дл поиска и разведки месторождений полезных ископаемых акустическими и электромагнитными методами. Цель изобретени - повышение точности измерени . Измеритель состоит из генератора тактовых импульсов 1, триггера 2 с разделенными входами, формировател строб-импульсов 3, первого 4 и второго 5 элементов выборки и хранени , аналого-цифрового преобразовател 6, элемента прив зки 7, регистра 8, счетного триггера 9, элемента задержки 10, группового мультиплексора 11, преобразовател код - веро тность 12 и реверсивного счетчика 13. Устройство, отлича сь простотой технической реализации, производит измерение отношени средних значений случайных напр жений путем усреднени их мгновенных значений по весовой функции, причем его инерционность инвариантна к параметрам входных сигналов, чем и достигаетс поставленна цель. 2 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения среднего значения отношения случайных напряжений и, в частности, может быть использовано в геофизической аппаратуре, предназначенной для поиска и разведки месторождений полезных ископаемых акустическими и электромагнитными методами. ю

Целью изобретения является повышение точности измерения отношения случайных напряжений.

На фиг. 1 приведена структурная .схема цифрового стохастического изме- 15 ритёля отношения случайных напряжений; на Фиг. 2. - временные диаграммы импульсов напряжения, поясняющие работу измерителя; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема элемен- 20 ..та привязки; на фиг. 4 - вариант технической реализации преобразователя код - вероятность.

Цифровой стохастический измеритель содержит генератор 1 тактовых 25 импульсов, RS-триггер 2, формирователь 3 строб-импульсов, первый 4-и второй 5 элементы выборки и хранения, аналого-цифровой преобразователь 6, · элемент 7 привязки, регистр 8,- счет- зд ный триггер 9, элемент 10 задержки, групповой мультиплексор 11, преобразователь 12 код - вероятность и реверсивный счетчик 13, входы 14 и 15, выход 16, входы 17и 18элемента 7 при-, .вязки, его выход 18, информационный вход 20, его вход 21 управления и выход 22 преобразователя 12 код -вероятность.

Прямой выход генератора 1 тактовых дд импульсов соединен с входом установки · в 1” триггера. 2, с счетным входом триггера 9 и через элемент 10 задержки - с входом преобразователя 12.код вероятность. К инверсному выходу гене-_zратора 1 тактовых импульсов подключен один из входов элемента 7 привязки. Прямой.выход триггера 2 подключен к входу формирователя 3 строб-импульсов, к прямому выходу которого под- , ключены входы управления элементов 4 и 5' выборки и хранения, входы, которых подключены к клеммам 14 и 15 соответственно. Выход элемента 4 выборки и хранения соединен с информационным _tвходом аналого-цифрового преобразователя 6, к входу опорного напряжения которого подключен выход элемента'5 выборки и хранения. К инверсному выхо ду формирователя 3, строб-импульсов подключен вход запуска аналого-цифрового преобразователя 6, выходы которого соединены с информационными входами регистра 8. Выход конца преобразования аналого-цифрового преобразователя 6 подключен к второму входу элемента 7 привязки, к выходу которого подключены вход установки в 0 триггера 2 и синхронизирующий вход регистра 8, Выходы регистра 8 подключены к первой группе входов группового мультиплексора 11, вторая группа входов которого соединена с выходами реверсивного -счетчика 13, являющимися выходами устройства. К выходу триггера 9 ' подключены адресный вход мультиплексора 1 1 и вход -управления реверсивного счетчика 13. Выходы мультиплексора 11 подключены к входам управления' преобразователя 12 код - вероятность, выход которого соединен с тактовым входом реверсивного счетчика 13.

Измеритель работает следующим образом.

На вход 14 поступает случайное напряжение U₄(t), а на вход 15 - случайное напряжение U_£(t), входные сиг- налы представляют собой случайные процессы [u₍(t)j i! стационарные на заданном,интервале усреднения.

Генератор 1 тактовых импульсов вы- рабатывает на своих выходах импульсную последовательность с частотой f_o . Эпюра импульсов напряжения на Прямом выходе генератора 1 представлена на диаграмме η (фиг.2).

При появлении положительного импульса на прямом· выходе генератора 1 триггер 2 переводится в состояние логической единицы. Возникающий при этом положительный фронт (фиг.2, диаграмма &) запускает формирователь 3 строб-импульсов (одновибратор), на прямом и инверсном выходах которого вырабатывается положительный (диаграмма В) и отрицательный (диаграммаί ) строб-импульсы длительностью Т_о.

Во время действия положительных импульсов на управляющих входах элементов 4 и 5 выборки и хранения последние находятся в режиме выборки, а остальное время - в режиме хранения. В момент окончания i-ro строб-импульса на выходах элементов 4 и 5 образуются напряжения U<(t·), U^(t;), равные значениям входных сигналов в момент времени t; окончания i-ro строб-импульса. Длительность стробимпульса Т_о выбирается такой, чтобы исключить погрешность выборки, обу- | словленную переходными процессами в элементах 4 и 5 выборки и хранения.

Постоянные напряжения U₄(t{) и <J^(t ;) с выходов элементов 4 и. 5 поступают соответственно на информационный вход и вход опорного напряжения эд аналого-цифрового преобразователя 6, который запускается положительным фронтом отрицательного строб-импульса с инверсного выхода формирователя 3. В момент окончания преобразования 15 напряжения U^(t^) в код на информационном выходе аналого-цифрового преобразователя 6 образуется двоичное число . U,(t,· ) 20 ^П’ A®U₄(t;)’ где k _{A n} - коэффициент преобразования напряжения U ,(t;) в число ^ηύ а на выходе конца преобразования по- 25 является короткий положительный импульс, представленный на диаграмме^ (фиг. 2). Этот импульс поступает на первый вход 17 элемента 7 привязки, на второй вход которого поступают им- 30 пульсы с инверсного выхода генерато•ра 1. В итоге на выходе элемента 7 привязки возникает короткий положи-тельный импульс (диаграмма е), соответствующий положительному фронту i-ro строб-импульса на инверсном выходе генератора 1. Под действием сформированного на выходе элемента 7 привязки короткого положительного импульса обнуляется триггер 2, а число до nj записывается в регистр 8. Под действием импульсной последовательности • с выхода генератора 1 описанный процесс многократно повторяется. Таким образом, на выходе регистра 8 обра- 45 зуется серия случайных двоичных чисел η .

Одновременно с формированием числа п( происходит их весовое усреднение, которое осуществляется с помощью эле- 5Q ментов 9-13 следующим образом. При на управляющий вход реверсивного счетчика 13.

При наличии па адресном входе логической единицы на выходе мультиплексора 11 появляется двоичное число п;, поступающее на первую группу входов последнего, а при наличии логического нуля - двоичное число N(t), поступающее с выходов 16 измерителя.

Синхронно с изменением на выходах мультиплексора 11 чисел η ; и N(t) счетчик 13 переводится из режима суммирования на вычитание.

При указанной синхронной работе мультиплексора 11 и реверсивного счетчика 13 и при поступлении через элемент 10 задержки на вход преобразователя 12 код - вероятность импульсного потока с частотой f₀ содержимое счетчика N(t) за время dt изменится на величину dN(t)=|-2~^|5 [k_A1D - N(t)]dt,O) где р - число разрядов на управляющих входах преобразователя 12 код - вероятность.

Решение (1) при начальном условии Ν(0)=Ν_ο имеет вид

N⁽o-^k„_s +N-exp(- Д-), ⁰ -=-1 г-t 2^P*’ где -_t-_?постоянная времени.

установившемся режиме

т.е выходное двоичное число на. выхо де измерителя прямо пропорционально отношению средних значений входных случайных напряжений.

Достоинством предлагаемого измерителя является то, что он производит измерение отношения U<(t) и U_a(t), причем операция усреднения осуществляется по весовой функции, инвариантной к параметрам входных поступлении импульсов с прямого выхода генератора 1 на тактовый вход счетного триггера 9 на выходе последнего формируется импульсная последовательность с частотой f₀/2, представленная на диаграмме ж (фиг. 2). Эта последовательность поступает на адресный вход группового мультиплексора 11 и сигналов, за счет чего исключаются динамические погрешности изменения.

Структурная схема элемента 7 привязки представлена на фиг.З. Он состоит из двух триггеров 23 и 24.

Преобразователь 12 код - вероятность (фиг. 4) состоит из генератора случайных чисел, элемента 26 за7 держки, схемы 27 сравнения двоичных чисел и элемента 28 совпадений

Преобразователь код - вероятность работает следующим образом. Под действием входных импульсов с частотой f_eна входе 20 генератор 25 вырабатывает некоррелированные равномерно распределенные псевдослучайные двоичные числа, которые поступают на первую группу входов схемы 27 сравнения, на вторую группу входов которой поступают в чередующемся порядке числа и; и N(t). В случае,, если случайное двоичное число на выходе генератора 25 меньше п‘ либо N(t), на выходе схемы 27 сравнения появляется логическая единица, в противном случае логический нуль. Так как .каждая двоичная комбинация на первой группе входов схемы 27 сравнения равновероятна, а полное их число составляет ⁷ 2?, то вероятность появления единицы . ηΐ .

при воздействии числа п₍ равна ^апри воздействии N(t) - Следовательно, на суммирующий вход ревергсивного счетчика 13 будут поступать импульсы со средней частотой I®·²”⁹ k_A10 а на вычитающий вход - со средней частотой |-Й ^N(t). Элементы задержки 26 и совпадений 28 введены в преобразователь 12 для .исключения ложных импульсов на выходе схемы 27 сравнения в моменты изменения кодов на ее входах.

Таким образом, предлагаемый измеритель, отличаясь простотой конструкции, производит измерение Отношения средних значений случайный напряжений, причем операция усреднения осуществляется по весовой функции, инвариантной к параметрам входных 45 сигналов, за счет чего и достигается устранение динамичёских погрешностей измерения отношения случайных напряжений.

Claims

Формула изобретения

Цифровой стохастический измеритель отношения случайных напряжений, содержащий генератор тактовых импульсов формирователь строб-импульсов, счет- ’ I f прямому выходу генератора импульсов подключены тактосчетного триггера и вход задержки, к входу которого

1580270 8 ный триггер, элемент задержки, регистр и преобразователь код - вероятность, к тактовых вый вход элемента подключен вход преобразователя код вероятность, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены первый и второй элементы выборки и хранения, RS-триггер, аналого-цифровой преобразователь, элемент при* вязки, групповой мультиплексор и реверсивный счетчик, причем аналоговые входы элементов выборки и хранения являются входами измерителя, входы управления элементов выборки и хранения объединены и подключены к прямому выходу формирователя строб-импульсов, вход установки в 1 RS-триггера подключен к прямому выходу генератора тактовых' импульсов, выход RS-триггера соединен с входом формирователя стробимпульсов, к инверсному выходу которого подключен вход запуска аналогоцифрового преобразователя, информационный и опорный входы которого под, ключены к выходам соответственно первого и второго элементов выборки и хранения, к выходам аналого-цифрового преобразователя · подключены информации* ные входы регистра, выход конца преобразования аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом элемента привязки, второй вход которого подключен к инверсному выходу генератора тактовых импульсов, выход элемента.привязки соединен с объединенными входом синхронизации регист40 ра и входом установки в ”0” RS-триггера, к выходам регистра подключена первая группа входов группового мультиплексора, вторая группа входов которого подсоединена к выходам реверсивного счетчика, являющимся выходами измерителя, адресный вход группового мультиплексора и вход управления реверсивного счетчика объединены и подключены к выходу счетного триггера, выходы группового мультиплексора соединены с вторыми входами преобразователя код - вероятность, к выходу которого подключен тактовый вход реверсивного счетчика.

лплпштпллплпллплпп 1 “U.....— I h Ί 1 I .1 Π ! г 1 I Ij—.-Lr—j 1 1 1 1 1 1 I 1 - ίπππππ

Фиг. 2

Фиг.З ФигЛ