Генератор инфранизкочастотных случайных сигналов

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к генераторамслучайного процесса, и может бытьиспользовано в качестве имитаторанерегулярного морского волнения приисследовании динамики судовых системавтоматического регулирования, работающих в условиях качки.Известен генератор ийфранизкочастотных случайных сигналов, содержащий последовательно включенные ис-10точник радиоактивного излучения,счетчик частиц распада, усилитель,триггер риитта, последовательновключенные первый делитель частоты,блок смещения уровня и полосовой .15фильтр, а также коммутатор, генератор импульсов, три элемента совпадения, реверсивный счетчик и второйделитель частоты ( 1) .В указанном генераторе ширинаспектра обобщенного телеграфногосигнала (или время корреляции) регулируется изменением среднего в единицу времени числа ф(4 смен знаковнапряжения на выходе устройства смещения. Для обеспечения заданной формы характеристики спектральной плотности выходного сигнала регулирование производится вручную методомподбора, что увеличивает время исследований.30Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсягенератор инфранизкочастотных случайных сигналов, содержащий источникрадиоактивного излучения, последовательно соединенные счетчик частицраспада, усилитель, триггер Шмитта,;делитель частоты на счетных тригге":рах, коммутатор, блок смещения уровня, фильтр и делитель напряжения2, 40При использовании известного генератора в качестве, например имита"тора нерегулярного морского волнениядля получения выходного сигнала состатистическими характеристиками, 45соответствующими заданным характеристикам морского волнения, должнособлюдаться условие.г)з,Оо507где о - частота морского волненияопределенной балльности,соответствующая максимумуспектральной характеристики;А 4 - среднее в единицу времени / 55число смены знаков напряже.ния на выходе блока смеще"ния уровня;ЧГ "- 3,141592 б,для имитации выходного сигнала 6 Огенератора, действующего на судно иучитывающего скорость его движения.Ч и курсовой угол относительно бегаволн, необходимо соблюдать условие 65 где ф - кажущаяся частота морскоговолнения, соответствующаямаксимуму спектральной характеристики.Выражение для определения,К имеет видЧсоз Рк- фофогде Я - ускорение силы тяжести.Из выаеприведенного следует, чтодля получения выходного сигнала генератора, соответствующего заданнойбалльности морского волнения, а также курсового угла с и скорости движения судна Ч необходимо соответствующим образом изМенять количествоимпульсов на выходе делителя частотыгенератора,В известном генераторе эта операция может осуществляться изменениемрасстояния между источником радиоактивного излучения и счетчиком частиц распада (введением поглощающегоэкрана между ними) или изменениемчисла триггеров в делителе частоты.Приэтом изменением указанного расстояния производится непрерывноеперемещение максимума характеристики спектральной плотности вдоль оси,частоты, а изменением числа триггеров - дискретное. Указанные операции в известном генераторе производятся вручную методом подбора и каждое измерение установленного значе.ния оС требует длительного времени(300-400 с),а также применения допол"йительных приборов(счетчика импуль-сов с .таймером) и, кроме этого, проведения необходимых расчетов. Этоснижает оперативность перестройкипараметров выходного сигнала генератора и увеличивает общее времяпоследования. При неточном выполне-.нии условий (Ц и (2) снижается достоверность имитации нерегулярного.морского волнения,Цель изобретения - уменьшениевремени перестройки статистическиххарактеристик случайных сигналов.Поставленная цель достигаетсятем, что в генератор низкочастотныхслучайных сигналов, содержащий источник радиоактивного излучения, последовательно соединенные счетчикчастиц распада, усилитель, триггерШмитта, делитель частоты на счетныхтриггерах, коммутатор, блок смещенияуровня, фильтр и делитель напряжениямежду выходом источника радиоактивного излученйя и входом счетчикачастиц распада введен регулятор связи, другой выход которого подключен через введенные последовательносоединенные датчик механическогоперемещения элементов регуляторасвязи, первый функциональный преобразователь, блок сравнения и управляю щий элемент к управляющему входурегулятора связи, а также введеныпоследовательно соединенные задатчикстатистических характеристик и второй функциональный преобразователь,выход которого подключен к управляющим входам коммутатора и задатчикастатистических характеристик, другойвыход которого подключен к другомувходу блока сравнения.На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого генератора,:. Генератор инфранизкочастотныхслучайных сигналов содержит источник1 радиоактивного излучения, счетчик2 частиц распада, усилитель 3, триггерШмитта 4, делитель 5 частоты насчетных триггерах, коммутатор 6,блок 7 смещения уровня, фильтр 8,делитель 9 напряжения, регулятор 10связи, датчик 11 механического перемещения элементов регулятора связи,первый функциональный преобразователь12, блок 13 сравнения, управляющийэлемент 14, задатчик 15 статистических характеристик и второй функциональный преобразователь 16Генератор инфранизкочастбтныхслучайных сигналов работает следую-:щим образом,Перед началом работы операторустанавливает в задатчике 15 требуемое значение аС, определяемоев соответствии с выражениями (1) и12,1,Характеристикавход - выходфпервого Функционального преобразова"теля 12 настраивается в результатетарировки предлагаемого генератЬраи является неизменной для всего времени эксплуатации последнего в нор-.мальных условиях. Тарировка характеристики вход - выходф производится путем измерения значения среднего в единицу. времени числа смен. знаков выходного напряжений блока 7смещения уровня для ряда механических перемещений элементов регулято-.ра 10 связи. Характеристика фвходвыход второго функционального преобразователя 16 имеет вид ступенчатой зависимости, причем число ступеней равно числу выходов счетныхтриггеров делителя 5 частоты (числу каналов коммутатора 6) . Протяженность каждой ступени определяетсявозможностью установки На выходеблока 7 смещения уровня заданногозначения Х только изменением механи"ческого перемещения элементов регулятора 10 связи, а высота " уровнемпереключения каналов коммутатора 6,Задатчиком 15 задаются статистические характеристики в виде значения среднего в единицу времени числа смен знаков выходного напряженияблока 7 смещения уровня.При работе генератора инфранизкочастотных случайных сигналов от.источника 1 радиоактивного излученияпоток .частиц радиоактивного распада.вызывает в счетчике 2 частиц распа 10 да появление импульсов, которые далее усиливаются усилителем 3, Формируются триггером Шмитта 4 и поступают в делитель 5 частоты на счетныхтриггерах. В это время с первого 15 выхода задатчика 15 сигнал, пропорциональный установленному значениюсс, поступает на вход второго функцйонального преобразователя 16, навыходе которого формируется управляющий сигнал, уровень которого соответствует необходимому коэффициенту деления а делителя 5 частоты.Управляющий сигнал поступает на уп-равляющий вход коммутатора 6, кото рый.подключает соответствующий выход делителя 5 частоты к входу блокасмещения уровня, и одновременнона управляющий вход задатчика 15,на втором выходе которого формируется сигнал Х=п А . Этот сигнал посту.пает на первый вход блока 13 сравнения. Если сигнал Х С выхода первого функционального преобразователя .12 не равен сигналу Х, то на выходеблока 13 сравнения появляется сиг 35 нал рассогласования ХЗ=Х-Х .Управляющий элемент 14 воздействует на регулятор 10 связи, элементыкоторого осуществляют отработку этого рассогласования путем изменения 40 расстояния между источником 1 радиоактивного. излучения и счетчиком 2частиц распада (или путем механического перемещения, например, поглощаю -.щего экрана) .45 Механическое перемещение элементов.регулятора 10 связи измеряетсядатчиком 11, и сигнал, пропорциональный этому перемещению, поступает навход первого Функционального преоб- .разователя 12, на вйходе которогоприсутствует сигнал. Х 4 дп А, где.Ф - Фактйческое значение среднего вединицу времени числа смен знаковнапряжения на выходе блока 7 смещения уровня. Изменение расстояния между источником 1 радиоактивного излу.чения и счетчиком 2 частиц распадапрекращается при равенстве заданногозначения с 6 фактическому значениюТаким образом на выходе фильтра.статистическими характеристикамислучайного процесса. Делителем 9 напряжения устанавливается требуемаяамплитуда этого сигнала на выходе 65;генератора.Тираж . 862 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 144/51 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Введение задатчика 15 и второго функционального преобразователя 16 обеспечивает автоматический выбор необходимого коэффициента деления ,делителя 5,частоты, а ведение управляющего элемента 14, воздействующего на регулятор 10 связи, и первого фунйционального преобразователя 12 позволяет автоматически непрерывно изменявь. среднее в единицу времени ,число смен знаков.,выходного напря.жения блока 7 смещения уровня и тем самым устанавливать на выходе предлагаемого генератора сигнал с заданными статистическими характеристика=ми. Поскольку отработка рассогласования Х осуществляется за малое вре-,мя (единицы секунд), то при этомдостигается существенное уменьшение5 времени (на 10-20 мин) перестройкистатистических характеристик случайных сигналов предлагаемого генератора в процессе исследования системавтоматического управления.10,Экономический эффект от использо-,вания предлагаемого устройствасос.тавит 40-50 тыс.руб.