(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ И ДИСПЕРСИИ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА которого соединен, с выходом блока суммировани , первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выход блока сравнени подключен к первому входу элемента И, второй вход которого .соединен с первым выходом блока управлени , второй выход которого подОключен к первому входу запоминающего элемента, второй вход которого вл етс входом устройства, третий вход элемента И объединен . со входом делител и соединен с выходом генератора счетных импульсов, вход которого подключен к третьему выходу блока управлени , четвертый выход которого соединен с третьим входом блока суммировани , выход делител частоты подключен ко входу первого блока пересчета, информационные выходы которого соединены с соответствующими входами первого цифроаналогового преобразовател , управл ющий выход первого блока пересчета подключен ко входу второго блока пересчета , информационные выходы которого соединены с соответствующими вх дами первого цифроаналогового преобразовател , управл ющий выход первого блока пересчета подключен ко входу второго блока пересчета, ин ,. формационные выходы которого соедине ны с соответствующими входами второго цифроаналогового преобразовател управл ющий выход второго блока пере счета подключен ко входу блока управ лени , п тый выход которого соединен с управл ющим входом индикатора 12, Недостатками известных устройств . вл ютс неодинакова по динамическо му диапазону точность измерений, малый динамический диапазон и большое врем измерений. Цель изобретени - получение одинаковой точности измерений по всему динамическому диапазону, и повышение быстродействи устройства. Поставленна цель достигаетс тем что в устройство введен управл емый масштабирующий накопитель, входы одной группы которого обьединены и под ключены к выходу элемента И, информа ционные выходы первого и второго бло ков пересчета соединены с соответств ющими входами другой группы управл емого масштабирующего накопител , вход установки в ноль которого под8 4 лючей к шестому выходу блока управени . Кроме того, управл емый масштабиующий накопитель выполнен в виде двочного счетчика. Блок-схема устройства представлеа на чертеже. Устройство содержит генератор 1 четных импульсов, запоминающий элеент 2, делитель 3 частоты, блок 4 равнени , первый блок 5 пересчета, торой блок 6 пересчета, элемент И 7, первый дифроаналоговый преобразователь 8, второй цифроаналоговый пре-бразователь 9, блок 10 суммировани , правл емый масштабирующий накопи- . тель 11, индикатор 12, блок 13 управени . Устройство работает следующим образом . Напр жение реализации x(t) исслеуемого процесса подаетс на вход устройства . которое определ ет оценку средней мощности процесса Р , выдел емой на резисторе сопротивлением 1 ом, согласно выражению р- -±-N- / N Устройство работает циклически. За один цикл усредн етс N дискретных выборок. Момент t выборки задаетс i-м импульсом опроса, поступающим на вход запоминающего элемента 2 с выхода блока 13 управлени элемент запоминает напр жение x(t;) на врем длительности периода опроса Тд. В этот момент образцовое напр жение, подаваемое на ход блока 4 сравнени , равно нулю, и на выходе блока сравнени - разрешающий потенциал, существующий до момента , когда образцовое напр жение становитс равным (и в дальнейшем при .j превосходит ) напр жению выборки x(t-f). Таким образом, блок сравнени формирует пр моугольный стробирующий импульс , длительность которого t. Тд определ етс интервалом, раздел ющим момент t выборки и момент tl равенства образцового напр жени напр жению выборки. Этот импульс заполн етс импульсами:счетной частоты, поступаюиц-ми на вход элемента И 7 от генератора 1 с частотой F. На выходе элемента И 7 образуетс пачка импульсов, число которых составл ет п.С F . При наличии .на втором входе элемента И 7 разрешающего напр жени , подаваемого с выхода блока управлени , пач ки импульсов проход т на импульсные входы управл емого масштабирующего н копител 11, который к началу цикла измерени обнул етс импульсом, пост пившим на выход блока управлени . Дл определени мощности необходи мо, чтобы длительность импульса fj и соответственно число п импульсов в пачке были пропорциональнь), квадрату напр жени выборки x(t). Это достигаетс при условии, что образцовое напр жение U(t) измен етс пропо ционально корню квадратному из време ни, т.е. U(t). Так как в момент t - напр жение. U(t)0, то fj Чо U(-t;)-x(t)X(i), а -- Следовательно, --7(i)K/)X(t.) ,1 Напр жение U(t), rtpин тoe в качестве образцового, обладает непосто н ством погрешности дискретности, меро которой может служить отношение приращени образцового напр жени ДУ, отнесенное к числу счетных импульсов nj , прошедших через элемент И 7 за врем , в течение которого образцовое напр жение изменилось от U , т.е. на величину дУй образцовое напр жение медленно растет и поэтому дл измерени больших уровней входной величины врем измерени будет больше. Указанные недостатки устран ютс за счет изменени масштаба (сжатие по оси абсцисс. Изменение масштаба получаетс за счет того,что с ростом образцового напр жени счетные импульсы занос тс на старшие разр ды масштабирующего накопител 11, который выполнен в виде двоичного счетчика, счетные импульсы в который могут заноситьс как на первый, так и в старшие разр ды. Правило, по которому занос тс импульсы на различные разр ды, обеспечивает посто нство --9 при любых i и пропорцип; ональность числа на накопителе п квадрату выборки, п k x(t .) п- J т вописываемом устройстве в качестве образцового напр жени используетс ступенчатое напр жение, образуемое двум видами ступеней, мелких и крупных, которые с требуемой точностью аппроксимируют напр жение U(t). Формирователь ступенчатого напр жени состоит из генератора 1 счетных импульсов и делител 3 частоты, представл ющих источник сигналов, который задает шаг дискретности длительности мелкой ступеньки, первого блока пересчета 5 и первого цифроаналогового преобразовател 8, образующих блок формировани мелких ступеней, пересчетного блока 6 и цифроаналогового преобразовател 9, выполн ющих функцию формировани крупных ступеней, и управл емого блока 10 суммировани , осуществл ющего суммирование напр жений ступеней обеих видов. Работа формировател начинаетс с момента поступлени на вход генератора 1 счетных импульсов сигнала с выхода блока управлени . С этим сигналом синхронизированы первый импульс опроса, поступающий на первый вход запоминающей чейки блока управлени и разрешающего потенциала на вход элемента И 7, определ ющего продолжительность цикла измерени (усреднени ). Счетные импульсы с периодом f птэдаютс с выхода генератора в делитель 3 частоты с коэффициентом делени g. На выходе делител образуютс импульсы с периодом следовани ДТ , задающим шаг дискретности - длительность мелких ступеней . Эти импульсы поступают в первый блок 5 пересчета, представл ющий собой счетчик емкостью т импульсов. Следовательно, после каждых т им- , пульсов, поступающих на вход блока 5, на его управл ющем выходе по вл етс один импульс. На информационных выходах первого блока 5 пересчета образуетс кодова комбинаци , соответствующа числу импульсов, зафиксированных в этом блоке и преобразуема цифроаналоговым преобразователем 8 в напр жение мелких ступеней. Дл достижени необходимой точности аппроксимации образцового напр жени ступенчатым, закон изменени высоты мелких ступеней с м-1 такта линейный, но на первых тактах, когда аппроксимируетс ачальный участок, такой закон не довлетвор ет и выбран в соответтвии с изложенным вьш1е критерием остижимого посто нства и на тих же т- начальных тактах, кодо . , - г ; вал комбинати на выводах nepisoro блока 5 пересчета подаетс , на вхогды 14 управл емого масштабирующего накопител 11, где используетс дл управлени масштабомj т.е. опре дел ет, на , какой разр д управл емого. масштабирующего накопител 11 подаютс счетные импульсы с выхода элемента И 7. В проверенной реализации описываемого устройства m 10 отношение высот мелких ступанек за первые 10 тактов определ ютс соотношением :h.:hj:h,h-y:h3:hg 0:1:2:2:4:4:8:8:8 и счетные импульсы подаютс за врем существовани первой мелкой ступеньки - на первый разр д управл емого масштабирующего накопител ; второй и третьей - на второй; четвертой , п той, шестой - на третий; седьмой, восьмой, дев той - на четвёртый . С управл ющего выхода блока 5 пересчета импульсы подаютс на вход второго блока 6 пересчета, период следовани которых равен m дТ. Следовательно , числа во втором блоке 6 пересчета, а значит и кодовые комбинации на его информационных выходах измен ютс в т раз реже, чем в первом блоке. Кодова комбинаци подаетс с выхода цифроаналогового преобразовател 9, который преобразует число в напр жение, пропорциональное корню квадратному. Выходы второго блока пересчета также управл ют масштабированием накопител 11. Наприжение целких ступенек с выхода первого цифроаналогового преобразовател и грубых ступеней с вы да второго цифроаналогового преобр зовател подаютс на входы управл емого блока 10 суммировани . На вых этого блока получаетс напр жение, представл ющее сумму напр жений кру ных и мелких ступеней. С каждой нов крупной ступенью должен измен тьс наклон огибающей мелких ступеней. Д осуществлени этого импульса с упра л ющего выхода второго блока пересч этого блока гПл импульсо та (.емкость поступают на вход блока управлени Последний формирует сигналы-команды подаваемые с выхода на вход блока суммировани , управл ющие весами, 58 . которыми выходное напр жение первого цифроаналогового .Преобразовател суммируетс с выходным напр жением второго цифроаналорового преобразовател . В результате ко входу блока 4 сравнени подводитс напр жение, которое состоит из мелких ступеней , измен ющихс с тактом дТ. С этим напр жением, аппроксимирующим образцовое напр жение U(t), сравниваетс запомненноенапр жение. Рациональным выбором чисел m и т можно уменьшить погрешность аппроксимации до необходимой величины. г За N выборок (опросов) в накопителе 11 накапливаетс чксло . k S x(t. )1. . -- где Pj - оценка средней мощности случайного процесса (или оценка дисперсии при центрированном процессе x(t) Количество выборок N (продолжительность цикла усреднени ) задаетс блоком управлени и число, накопленное за цикл усреднени -, сигналом-, поступающим на вход индикатораJпереноситс на последний из накопителей. Если выбрать числа N так, чтобы k2 N 10- (а - целое число), то 10 и устройство получаетс пр мопоказывающим . Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известным заключаетс в том, что по всему динамическому диапазону получаетс посто нной погрешность измерени (величина ее зависит от числа ступеней ) увеличиваетс динамический диапазон измер емых величин и сокращаетс врем измерени . Устройство, за исключением запоминающей чейки и частично управл емого блока суммировани , вьшолн етс на цифровых интегральных схемах, что существенно уменьшает аппаратурную погрешность определени средней мощности и дисперсии случайного процесса , повьшает метрологическую надежность, а следовательно, эффективность использовани устройства в системах автоматического управлени , передачи информации , производственного контрол , информационно-измерительных системах, в технике св зи.