Claims (3)
30 элемент И и четырехполюсный трехпозиционный переключатель, при этом подвижный контакт первого полюса переключател соединен с выходом аналого цифрового преобразовател , подвижный контакт второго полюса переключа тел подключен к управл ющему входу цифрового дискриминатора, подвижный контакт третьего полюса переключател соединен с первым входом электронно-счетного частотомера, второй вход которого подключен к подвижному ксжтакту четвертого полюса переклю чател , первый и третий неподвижные контакты первого полюса которого сое динены с первым входом элемента И и с информационным входом цифрового дискриминатора, выход которого соединен с первым неподвижным контактом третьего полюса, с третьим неподвижным контактом четвертого полюса, с третьим неподвижным контактом второ го полюса переключател и с единичным входом триггера, нулевой вход ко торого подключен к выходу генератора импульсов опроса, аединичный выход соединен с вторым входом элемента И выход которого подключен к третьему не подвижному контакту третьего полюса п реключател , второй неподвижный контак третьего полюса которого и второй неподвижный контакт первого полюса соединены между собой, а первый и второй неподвижные контакты четверто го полюса и первый неподвижный контакт второго полюса переключател соединены между собой и выходом гене ратора импульсов опроса . Измерение дисперсии мгновенных значений случайных сигналов основано на использовании выборочной процедуры - смещенной выборки. Известно, что дл стационарных импульсных потоков имеет место соотношение: среднее значение числа событий в интервале времени ,содержащем произвольно выбранное событиеJ . m - среднее значение числа со бытии в произвольном фиксироваНном интервале време ни t , - дисперси числа событий в произвольном фиксированном интервале времени tr. Учитыва , что K-- К где in - среднее значение числа собы тий в интервале времени (Гц от произвольно выбранного событи до конца интервал содержащего это событие выражение (1) принимает вид ( 3) Dtw-c 3 При аналого-цифровом преобразовании по методу дискретных выборок напр жение исследуемого сигнала x(t) в моменты времени (моменты опроса) преобразуетс в пропорциональное число импульсов т x(t.) Ст., (k) где С - коэффициент пропорциональности (или коэффициент преобразовани ) . Поскольку моменты опроса следуют через равные, фиксированные интервалы времени т , можно считать, что число импульсов m, пропорциональное напр жению сигнала в момент , - это число импульсов в интервале времени 17 t. -t , т.е. ( m. (5) Учитыва (4), (5), выражение (3) принимает следующий вид . оГх J , т..-т -гг г где J - дисперси мгновенных значений сигнала. В соответствии с выражением (6) можно выделить п ть операций, реализаци которых позволит определ ть дисперсию мгновенных значений случайных сигналов: преобразование напр жени исследу,емого сигнала в импу ьсы, число которых пропорционально значени м сигнала в моменты опроса, следующие через равные отрезки временит ; измерение среднего числа импульсов m в интервале временит;, отбор импульсов независимо от исследуемого сигнала; измерение среднего числа Импульсов йц в интервале времени S от отобранного импульса до конца интервала С, содержащего этот импульсJ определение расчетным путем дисперсии мгновенных значений исследуемого сигнала по формуле (6) ., На фиг. 1 изображена структурна схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы , по сн к цие работу устройства. Схема устройства содержит аналогоцифровой преобразователь 1, генератор 2 импульсов опроса, цифровой дискриминатор 3, электронно-счетный частотомер 4, триггер 5, элемент И 6, четырехполюсный трехпозиционный переключатель 7, контакты 8-23 переключател . Три позиции переключател 7 соответствуют измерени м следующих характеристик: функци распределени веро тностей мгновенных значений сигнала;, среднее значение мгновенных значений сигнала) дополнительное среднее. В первом режиме измерений устрой-ство работает .следующим образом. Четыре подвижных контакта переключател 7-8, 12, 16, 20 подключены соответственно к четырем неподвижным контактам 9, 13, 17, 21. При этом на первый вход аналого-цифрового преобразовател 1 поступает исследуемый сигнал x(t) (фиг. 2а) ,. а на второй вход преобразовател 1 поступают импульсы с генератора импульсов опроса 2 (фиг. 2S), При каждой выборке, задаваемой импульсом опроса, напр жение исследуемого сигнала x(t) преобразуетс аналого-циф ровым преобразо вателем в импульсы Сфиг. 2-6) , число mj которых пропорционально значению сигнала в момент t опроса, т.е. x(t) Cm. Эти импульсы через замкнутые контакты 8, 9 поступают на первый вход цифрового дискриминатора 3,на второй вход которого через замкнутые контакты 12-13 поступают импульсы опроса, каждый из которых в момент опроса приводит цифровой дискриминатор в исходное положение, а именно, вводит в него число Cq Х (Х - данный уровень анализа ). Если при i-и выборке выполн етс условие ш Я означающее, что . поступило событие X(t) х то на выхо ; де дискриминатора по вл етс импульс который через замкнутые контакты 1716 поступает на первый вход электрон но-счетного частотомера 4 и фиксируетс счетчиком частотомера. На второй вход частотомера 4 через замкнутые контакты 20-21 поступают импульсы опроса, частотомер при этом работает в режиме измерени отнс иени двух частот. Показание частотомера В, равное отношению числа d импульЬов , зарегистрированных счетчиком, к общему числу выборок N при Достаточно большом К служит оценкой функции F (Х) PCx(t)7 . Общее число выборок N (продолжительность анализа т) задаетс с помощью делител .Частоты, содержащегос внутри частотомера . Во втором режиме измерений четыре подвижных контакта переключател 7-8 12, 16, 20 подключены соответственно к четырем неподвижным контактам 10, 14, 18, 22. При этом цифровой дискри минатор исключаетс из схемы измерений , а выход преобразовател 1 через замкнутые контакты 8-10 и 16-18 подкл1Ьчен к первому входу частотомера 4,второй вход которого через замкну :тые контакты 20-22 подключен к выхо ду генератора 2 импульсов опроса. Как и в предыдущем слунае, в моменты выборок t-, создаваемые импуль сами генератора опроса, напр жение исследуемого сигнала преобразуетс в пропорциональное число импульсов. Импульсы (фиг. 2г) с выхода преобразовател 1 поступают- на первый вход частотомера 4 и фиксируютс счетчиком частотомера, На второй вход частотомера , работающего в режиме измерени отношени двух частот, поступа ют импульсы опроса. Показание частоjTOMSpa Bj, равное отношению числа , i импульсов, зарегистрированных счетчиком частотомера, к общему числу выборок N, пропорционально среднему мгновенных значений сигнала . Z т. JV.-l В третьем режиме измерений четыре подвижных контакта переключател 7,8, 12, 16, 20 подключены соответственно к четырем неподвижным контактам 11, 15, 19, 23. Как и В предыдущих случа х, в моменты выборок t, создаваемые импульсами генератора опроса,напр жение исследуемого сигнала преобразуетс в. пропорциональное .число импульсов . Импульсы с выхода преобразовател 1 через замкнутые контакты 8, 9 поступают на первый вход цифрового дискриминатора 3, второй вход которого через замкнутые контакты 12-15 соединен о его же выходом, т.е. в данном режиме цифровой дискриминатор . 3 работает как пересчетное устройство с посто нным коэффициентом делени К. Каждый К-й импульс, поступивший на первый вход дискриминатора 3, вызывает по вление импульса на его выходе и этот импульс, в свою очередь, приводит дискриминатор в исходное положение. Таким образом на выходе цифрового дискриминатора 3 формируетс импульсна последовательность (фиг. 22.)j состо ща из так называемых импульсов, отобранных независимо от исследуемого сигйала. Отобранный К-й импульс поступает на первый вход триггера 5 и устанавливает его в положение 1. в исходное положение О триггер 5 возвращает следующий за К-м импульсом импульс опроса, поступающий на второй вход триггера 5 с выхода генератора импульсов опроса. Таким образом на выходе триггера 5 формируютс пр мо/угольные импульсы (фиг. 2д), равные по длительности интервалам времени - от отобранного импульса до конца интервала Т, содержащего этот импульс., Импульсы с выхода триггера 5 поступают на первый вход логического элемента И 6, на второй вход которого через замкнутые контакты 8-11 поступают импульсы с выхода преобразовател 1. На выходе логического элемента И 6 образуютс пачки () с числом импульсов Шц. Эти импульсы через -замкнутые контакты 16-19 поступают на первый вход частотомера 4, на второй вход которого через замкнутые контакты 20-23 поступают К-е импульсы. Показание частотомера равно В кПо окончании измерений определ ют с распределение веро тностей мгновенных значений сигнала по показани м В дл различных значений уровн анализа; математическое ожидание или среднее мгновенных значений сигнала по показани м х (t7 С&.; диспер си мгновенных значений сигнала по В,,: (t) показани м гс ВхВэ-в 5э ТаЛим образом, использование в /. устройстве новых элементов - триггера , логического элемента И, переключател - и наличие новых св зей между элементами позвол ет расширить функции известного устройства. Формула изобретени Устройство дл определени амплитудных характеристик случайных процессов , содержащее ангшого-цифровой преобразователь, первый вход которого вл етс входом устройства, а вто рой вход соединен с выходом генерато ра импульсов .опроса, цифррвой дискри минатор и электронно-счетный частот млер , о-тличающеес тем, что, с целью расширени функциональных возможностей за.счет определени средних значений сигнала, в устройство введены триггер, элемент И и четырехполюсный трехпозиционный переключатель, при этом подвижный контакт первого полюса переключател соединен с выходом аналого-цифрового преобразовател , подвижный контакт второго полюса подключен к управл ющему входу цифрового дискриминатора, подвижный контакт третьего полюса переключател соединен с первым входом электронно-счетного частотомера, второй вход которого подключен к подвижному контакту четвертого полюса переключател , первый и третий неподвижные контакты первого полюса которого соединены с первым входом элемента И и с информационным входом цифрового дискриминатора, выход которого соединен с первым неподвижным контактом третьего полюса, с третьим неподвижным контактом четвертого полюса , с третьим неподвижным контактом второ/о полюса переключател и. с единичным входом триггера, нулевой вход которого подключен, к выходу генератора импульсов опроса, а единичный выход соединен с вторым входом элемента И, выход которого подключен к третьему неподвижному контакту третьего полюса переключател , второй неподвижный контакт третьего полюса которого и второй неподвижный контакт первого полюса -соединены между собой, первый и второй неподвижные контакты четвертого полюса и первый неподвижный контакт второго полюса переключател соединены между собой и с выходом генератора импульсов опроса. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Косе Д. и Льюис П.Статистический ; анализ последователей событий. М., Мир, 1969, с. 75-76.. 30 And and a four-pole three-position switch, while the movable contact of the first pole of the switch is connected to the output of the analog digital converter, the movable contact of the second pole of the switch of bodies is connected to the control input of the digital discriminator, the movable contact of the third pole of the switch is connected to the first input of the electron-counting frequency meter, the second input of which is connected to the mobile switch of the fourth pole of the switch, the first and third fixed contacts of the first pole of which with They are connected to the first input of the element I and the information input of the digital discriminator, the output of which is connected to the first fixed contact of the third pole, to the third fixed contact of the fourth pole, to the third fixed contact of the second pole of the switch and to the single trigger input, which has a zero input connected to the output of the polling pulse generator, a single output is connected to the second input of the element, and the output of which is connected to the third non-moving contact of the third pole n of the switch, the second fixed the contacts of the third pole and the second fixed contact of the first pole are interconnected, and the first and second fixed contacts of the fourth pole and the first fixed contact of the second pole of the switch are connected to each other and the output of the polling pulse generator. The measurement of the dispersion of the instantaneous values of random signals is based on the use of a sampling procedure - a shifted sample. It is known that for stationary impulse streams the following relationship takes place: the average value of the number of events in the time interval containing a randomly selected eventJ. m is the average value of the number of events in an arbitrary fixed time interval t, is the variance of the number of events in an arbitrary fixed time interval tr. Taking into account that K-- K where in is the average value of the number of events in a time interval (Hz from a randomly chosen event to the end the interval containing this event, the expression (1) takes the form (3) Dtw-c 3 When analog-digital conversion method discrete samples, the voltage of the signal under study x (t) at times (polling moments) is converted into a proportional number of pulses m x (t.) Art., (k) where C is the proportionality coefficient (or conversion factor). equal, fixed time intervals It can be assumed that the number of pulses m, proportional to the voltage of the signal at the moment, is the number of pulses in the time interval 17 t. –t, i.e. (m. (5) Taking into account (4), (5), expression (3) takes the following form: oGx J, t ..- t-rdg where J is the dispersion of the instantaneous values of the signal. In accordance with expression (6), we can distinguish five operations that can determine the dispersion of the instantaneous values of random signals : conversion of the voltage of the investigated signal into impulses, the number of which is proportional to the value of the signal at the time of the survey a, following at equal intervals of time; measurement of the average number of pulses m in the time interval ;, the selection of pulses regardless of the signal under study; measurement of the average number of Impulses in the time interval S from the selected pulse to the end of the interval C containing this pulse; the determination by calculation of the dispersion of the instantaneous values of the signal under investigation by the formula (6)., FIG. 1 shows a block diagram of the device; in fig. 2 - diagrams, pertaining to operation of the device. The device contains an analog-to-digital converter 1, a generator of 2 polling pulses, a digital discriminator 3, an electron-counting frequency meter 4, a trigger 5, element 6, a four-pole three-position switch 7, and pins 8–23 of the switch. The three positions of switch 7 correspond to the measurements of the following characteristics: the probability distribution function of the instantaneous values of the signal; the average value of the instantaneous values of the signal is the additional average. In the first measurement mode, the device operates as follows. Four movable contacts of the switch 7-8, 12, 16, 20 are connected respectively to the four fixed contacts 9, 13, 17, 21. At the same time, the signal x (t) under test is fed to the first input of the analog-digital converter 1 (FIG. 2a), . and to the second input of converter 1, pulses are received from the interrogation pulse generator 2 (Fig. 2S). For each sample specified by the interrogation pulse, the voltage of the signal under study x (t) is converted by the analog-digital converter to Sfig pulses. 2-6), the number mj of which is proportional to the signal value at the time t of the poll, i.e. x (t) Cm. These pulses through the closed contacts 8, 9 arrive at the first input of the digital discriminator 3, the second input of which through the closed contacts 12-13 receives the polling pulses, each of which at the time of the polling brings the digital discriminator to its original position, namely, enters into it Cq X (X - this level of analysis). If the i-th sample is satisfied, the condition is W I meaning that. an event X (t) x has arrived at the output; A discriminator appears. An impulse appears through the closed contacts 1716 to the first input of the electron-counting frequency meter 4 and is recorded by the counter of the frequency meter. The second input of the frequency meter 4 through closed contacts 20-21 receives the polling pulses, while the frequency meter operates in the mode of measurement of the relationship of two frequencies. The reading of the frequency meter B, equal to the ratio of the number d of pulses recorded by the counter to the total number of samples N with sufficiently large K, is an estimate of the function F (X) PCx (t) 7. The total number of samples N (analysis duration m) is set using a divider. Frequency contained within the frequency counter. In the second measurement mode, the four moving contacts of the switches 7-8 12, 16, 20 are connected respectively to the four fixed contacts 10, 14, 18, 22. In this case, the digital discriminator is excluded from the measurement circuit, and the output of the converter 1 through closed contacts 8-10 and 16–18 is connected to the first input of the frequency meter 4, the second input of which is connected through the closed: contacts 20–22 to the output of the generator 2 of the polling pulses. As in the previous session, at the instants of the samples t-, generated by the pulses of the interrogation generator, the voltage of the signal under investigation is converted into a proportional number of pulses. Pulses (Fig. 2d) from the output of converter 1 are received at the first input of frequency meter 4 and are recorded by a counter of the frequency meter. Polling pulses are received at the second input of the frequency meter operating in the two frequency ratio measurement mode. The readout oftenTOMSpa Bj, equal to the ratio of the number, i of pulses recorded by the counter of the frequency meter, to the total number of samples N, is proportional to the average of the instantaneous values of the signal. Z t. JV.-l In the third measurement mode, the four moving contacts of the switches 7.8, 12, 16, 20 are connected respectively to the four fixed contacts 11, 15, 19, 23. Like in previous cases, at times of samples t, generated by the polling generator pulses, the voltage of the signal under study is converted to. proportional number of pulses. The pulses from the output of the converter 1 through the closed contacts 8, 9 are fed to the first input of the digital discriminator 3, the second input of which through the closed contacts 12-15 is connected to its output, i.e. In this mode, the digital discriminator. 3 works as a scaling device with a constant division factor K. Each K th pulse, which arrives at the first input of the discriminator 3, causes the appearance of a pulse at its output, and this pulse, in turn, causes the discriminator to return to its original position. Thus, at the output of the digital discriminator 3, a pulse sequence is formed (Fig. 22.) j consisting of so-called pulses, selected independently of the sigall under study. The selected K-th pulse arrives at the first input of the trigger 5 and sets it to position 1. In the initial position O, the trigger 5 returns the polling pulse following the K-th pulse, which arrives at the second input of the trigger 5 from the output of the polling pulse generator. Thus, at the output of the trigger 5, direct / coal pulses (Fig. 2e) are formed, equal in duration to the time intervals - from the selected pulse to the end of the interval T containing this pulse. The pulses from the output of the trigger 5 are fed to the first input of the logic element 6 the second input of which through the closed contacts 8-11 receives impulses from the output of the converter 1. At the output of the logic element 6, there are packs () with the number of impulses Шц. These pulses through the -closed contacts 16-19 arrive at the first input of the frequency meter 4, to the second input of which through the closed contacts 20-23 arrive the Kth pulses. The frequency counter reading is B kP. At the end of the measurements, the probabilities of the instantaneous values of the signal are determined from the readings B for various values of the analysis level; mathematical expectation or average of the instantaneous values of the signal according to indications x (t7 С &; dispersion of the instantaneous values of the signal by В ,,,: (t) indications mgs WxHe-in 5e) In a way, using in / device a new element - a trigger, the logical element And, the switch - and the presence of new connections between the elements allows the functions of the known device to be expanded.A invention The device for determining the amplitude characteristics of random processes, containing an angular-digital converter, the first input of which is device, and the second input is connected to the output of the pulse generator, interrogation, digital discriminator, and electron-counting frequency millimeter, which is characterized by the fact that, in order to extend the functionality for calculating the average values of the signal, a trigger is inserted into the device , And element and four-pole three-position switch, while the movable contact of the first pole of the switch is connected to the output of the analog-digital converter, the movable contact of the second pole is connected to the control input of the digital discriminator Ator, the moving contact of the third pole of the switch is connected to the first input of the electron-counting frequency meter, the second input of which is connected to the moving contact of the fourth pole of the switch, the first and third fixed contacts of the first pole of which are connected to the first input of the And element and the information input of the digital discriminator whose output connected to the first fixed contact of the third pole, to the third fixed contact of the fourth pole, to the third fixed contact of the second / about pole of the switch and with a single trigger input, the zero input of which is connected to the output of the polling pulse generator, and a single output connected to the second input of the element I, the output of which is connected to the third fixed contact of the third pole of the switch, the second fixed contact of the third pole and the second fixed contact of the first pole interconnected, the first and second fixed contacts of the fourth pole and the first fixed contact of the second pole of the switch are connected to each other and to the output of the pulse generator dew. Sources of information taken into account in the examination 1.Kose D. and Lewis P.Statistichesky; analysis of the followers of events. M., Mir, 1969, p. 75-76 ..
2.Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов . М., Энерги , 1972, с. 300. 2. Mirsky G.Ya. Instrumental characterization of random processes. M., Energie, 1972, p. 300
3.Там же, с. 304 (прототип). .3. In the same place 304 (prototype). .
ИН I IIN I I