Устройство для цифрового логарифмического преобразования степенных функций времени

А СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 19 (И) 06 У 7/5 БРЕТЕНИЯ САНИ У ИДЕТЕЛЬС АВТОРСИОМ У 21В.А, Завжий,Бурщтейн ий,а чно-ис ледоалов строиматер сследовате х конструк етельство СССР 7/556, 1982. ельство СССР 3/42, 1980(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГОЛОГАРИФМИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СТЕПЕННЫХ ФУНКЦИЙ ВРЕМЕНИ, содержащеепреобразователь приращений функциив импульсный сигнал, синхронизатор,генератор частоты, делитель частоты, счетчик, счетчик с управляемым коэф"фициентом пересчета, блок индикации, блок памяти и коммутатор, вход устройства соединен с входом преобразователя приращений функции в импульсный сигнал, выход которого подключен к входу синхронизатора, первый вход которого соединен с синхровходом ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОЩ ЕТЕНИй И ОТНРЫТИй(71) Государственныивательский институти изделий и Научноинститут строительнГосстроя СССР(прототип). блока памяти и входом сброса счетчика с управляемым коэффициентом пересчета, выход генератора частоты подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора, выход счетчика подключен к информационному входу блока памяти, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности логарифмирования, в него введены сумматор, блок задержки и Й 5-триггер, выход генератора частоты соединен с вторым информационным входом коммутатора, выход которого подключен к счетному входу счетчика с управляемым коэффициентом Ьт пересчета выход которого соединен с информационным входом сумматора и входом сброса Й 5 -триггера, первый выход синхронизатора подключен к входу установки Й 5-триггера и через блок- задержки к входу сброса счетчика, информационный вход которого соединен с выходом делителя частоты, второй . выход синхронизатора подключен к входу сброса сумматора, выход которого соединен с входом блока индикации, .выход блока памяти подключен,к уста" новочному входу счетчика с управляе- мым коэффициентом пересчета, единич- ный выход Ф 5-триггера соединен сРуправляющим входом коммутатора.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и регистрациихарактеристик затухающих процессов,например, в инерционных и других 5системах, перемещения в которых характеризуются отрицательными ускорениями,Известен логарифмический преобразователь, содержащий генератор импульсов, блок управления, делительчастоты, коммутатор, счетчик, дваформирователя импульсов, формирова- .тель кода коммутатора, формирователькода счетчика и счетчик с управляе- дмым коэффициентом пересчета 111 .Недостатками этого преобразователя являются сравнительно низкая точность вычисления и невозможностьвизуального отображения результата щвычисления.Наиболее близким к изобретениютехническим решением является измеритель скорости, содержащий генератор эталонной частоты, датчик, управ ляемый делитель частоты, делительчастоты, счетчик, блок управления,блок индикации и регистр памяти 21 .Недостатками известного устройства являются низкая точность вычисления.Цель изобретения - повышение точности логарифмирования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для цифрового 35 логарифмического преобразования степенных функций времени, содержащее преобразователь приращений Функции в импульсный сигнал, синхроцизатор, генератор частоты, делитель частоты, 4 О счетчик, счетчик с управляемым коэффициентом перес етд, блок индикации, блок памяти и коммутатор, вход устройства соединен с входом преобразователя приращений функции в импульс- ф 5 цый сигнал, выход которого подключен к входу синхронизатора, первый выход которого соединен с сицхровходом блока памяти и входом сброса счетчика с управляемым коэффициентом пересчета, выход генератора часготы подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора, выход счетчика подключец к информационному входу блокд памяти, введены сумматор, блок запер:;ли и 1)-триггер, выход генератора чдстоты соединен с вторым информационным входом коммутатора, выход которого подключен к счетному входу счетчика с управляемым коэффициентом пересчета, выход которого соединен с информационным входом сумматора и входом сброса В 5 -триггера, первый выход синхронизатора подключен к входу установки 85-триггера и через блок задержки к входу сброса счетчика, информационный вход которого соединен с выходом делителя частоты, второй выход синхронизатора подключен к входу сброса сумматора, выход которого соединен с входом блока индикации, выход блока памяти подключен к установочному входу счетчика с управляемым коэффициентом пересчета, единичный выход Р 3 - григгера соединен с управляющим входом коммутатора.Каждый цикл цифрового логарифмического преобразования, т.е. получе - ние одного дифференциала логарифма функции, при достаточно малых приращениях функции характеризуется урав - нециемп 1 п " К дП дгде Ь 1 - времена равных приращенийстепенной функции временивида у=с 1" при 0(К 1;и - порядковый номер приращенияэтой функции.Получение первого периода каждого аналога дифференциала логарифма Функции делением эталонной частоты нд цифровой аналог предыдущего дифференциала Функции, в течение времени последующего приращения, реализует действие вычитания в числителе левой части уравнения (1), так как при этом осуществляют деление той же частоты, при которой получен цифровой аналог делителя, и, следовательно, получаемый первый период равен времени предыдущего дифференциала.Получение остальных периодов каждого диалога дифференциала логарифма функции делением эталонной частоты1 1 реализует уравнение (1) в целом.Последовательное суммирование аналогов логарифмического преобразования по количеству периодов реализует урдвцение преобразования, которое имеет вид1160406 4с управляемым коэффициентом пересчета., К 3 -триггер 11 первым импульсомв текущем цикле с выхода счетчика 8с управляемым коэффициентом пересчета переведен в состояние, котороеуровнем сигнала е выхода Й 5 -триггера 11 переключает коммутатор 4 на подачу на счетный вход счетчика 8с управляемым коэффициентом пересчета импульсов с частотойс выходагенератора 3 частоты, и на последующие импульсы с выхода этого счетчикане реагирует,С приходом переднего фронта очередного импульса преобразователя 1,которым Фиксируются граничные моментымежду смежными приращениями, синхронизатор 2 вырабатывает импульс неревода устройства в очередной циклпреобразования. При этом К,5 -триггер 11 переводится в состояние, которое уровнем сигнала с выхода Н 5-триггера 11 переключает коммутатор 4 наподачу на счетный вход счетчика 8с управляемым коэффициентом пересчета импульсов с частотой 1" с выходаделителя 5 частоты, разрешается перезапись блоком 7 памяти состояниясчетчика б, чем устанавливается коэффициент пересчета счетчика 8с управляемым коэффициентом пересчета, равным цифровому аналогу Ь 1, интервала времени предыдущего приращения функции, устанавливается в нульсчетчик 8 с управляемым коэффициентом пересчета, и сигналом, задержанным блоком 12 задержки, после перезаписи состояния блоком 7 памяти устанавливается в нуль счетчик 6.С этого момента начинается очередной цикл работы устройства для цифрового логарифмичеекого преобразованияза интервал времени Ь между поступившим импульсом от преобразователяи очередным импульсом по отношениюк поступившему, т.е. за время очередного приращения преобразуемой функциивСчетчик 6 начинает считать импуль-сы с частотойподготавливая этимкоэффициент пересчета для счетчика 8с управляемым коэффициентом пересчета на интервал времени Мз последую-щего приращения преобразуемой функции,1- КС 11 = -.А р где С - коэффициент пропорциональности;Й - сумма количества периодоввсех аналогов дифференциалов логарифма функции к моменту времени 1;. 1 ОГИЛ - основание логарифмов, в сис-,теме которых нормируют величину С,.Из уравнейия (2) преобразования следует, что в координатах (Й, Гоф )15 результат преобразования функции у=сотобразится прямой с угловым-Ккоэффициентом в в , что при развертке этого результата в логарифмическом масштабе времени позволяет Фиксиро 20 вать и контролировать величину К,На чертеже представлена структурная схема устройства для цифрового логарифмического преобразования25 степенных функций времени.Устройство содержит преобразователь 1 приращений функции в импульсный сигнал, синхронизатор 2, генератор 3 эталонной частоты, коммутатор 4, делитель 5 частоты, счетчик 6, блок 7 ЗО памяти, счетчик 8 с управляемым коэффициентом пересчета, сумматор 9, блок 10 индикации, 85 -триггер 11 и блок 12 задержки.Устройство работает следующим 35 образом.К моменту прихода очередного импульса от преобразователя 1, который преобразует последовательные равные приращения функции в импульсный 40 сигнал, устройство заканчивает текущий цикл преобразований. При этом импульсы с частотой 7, генератора 3 частоты через коммутатор 4 поступают на счетный вход счетчика 8 с управляемым коэффициентом пересчета, коэффициент пересчета которого зафиксирован блоком 7 памяти. Сумматор 9 суммирует импульсы с выхода счетчика 8 с управляемым коэффициентом переО счета и преобразует эти импульсы в цифровой аналог суммы, который поступает в блок 10 индикации и индицируется им. Счетчик б считает импульсы с частотой , поступающие от де лителя 5 частоты, подготавливая этим. коэффициент пересчета в следующем цикле преобразования счетчика 8 Так как на счетный вход счетчика 8 с управляемым коэффициентом пересчета поступают импульсы с частотой116040 б екав 3779/4 б Тнраж ВПП фПатевтф, г. Ужгород, ул,Проектная,при коэффициенте пересчета, равном количеству импульсов за время Д 1, предыдущего приращения функции, то первый импульс на выходе счетчика 8 появляется через время Ь т,. Этот импульс через Й 5-триггер 11 переключает коммутатор 4 на подачу на счетный вход счетчика 8 с управляемым коэффициентом пересчета частотыс выхода генератора 3 частоты, что обеспечивает получение на выходе счетчи-ка 8 с управляемым коэффициентом пересчета аналога величина (Ь 1 - Ь 1,)/ /Д 1 в форме количества импульсов,1т.е. аналога приращения логарифма функции, суммируемого сумматором 9.С приходом переднего фронта следующего импульса с выхода преобразователя 1 устройства для цифрового логарифмического преобразования степенных функций времени заканчивает текущий цикл работы за интервал времени Д 1,.При включении устройства синхронизатор 2 зануляет сумматор 9 и разрешает суммирование с поступлениемпереднего фронта второго импульсас выхода преобразователя 1, что обеспечивает получение и установку коэф - 5 фициента пересчета счетчика 8 с управляемым коэффициентом пересчета. В качестве преобразователя 1в устройстве для цифрового логарифми ческого преобразования степенныхфункций времени могут быть использованы электроконтактные, фотометрические, объемометрические, радиометрические и другие преобразователи равных угло вых, линейных, объемных перемещенийили доз радиации в импульсный сигнал. Предложенное устройство при повышенной точности и расширенном диапа- М зоне преобразования позволяет, например, при К 0,5 и отношении/ =10г 1осуществлять логарифмическое преоб,разование в интервале изменения времени равных приращений функций не ме нее, чем на 5 порядков.