Устройство для определения распределений вероятностей амплитуд импульсных сигналов

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для измерения статистических характеристик случайных процессов, и может быть использовано при исследовании возмущений электромагнитного поля Земли, обусловленных разрядами молний.Целью изобретения является повышение точности регистраций за счет исключения пропусков разрядов и ошибочных регистраций во время интенсивных гроз, когда интервалы времени между разрядами меньше времени до грома.На Фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема временного селектора.Устройство (фиг. 1) содержит одновибраторы 1 и 2, формирователь 3 импульсов, элемент И 4, пиковые детекторы 5 и 6, амплитудно-импульсный модулятор 7, многоканальный амплитудный анализатор 8, пороговый элемент 9, временной селектор 10, триггеры 11 и 12 пиковый детектор 13, делитель 14 на постоянное число и компаратор 15.Временной селектор 10 (Фиг. 2) содержит генератор 16 тактовых импульсов, ключ 17 и счетчик 18.Устройство работает следующим об 20 ЗО разом.35Электромагнитный сигнал, генерируемый разрядом молнии, посту ает .на вход устройства и подается одновременно на вход порогового элемента 9, вход одновибратора 1, информационные входы пиковых детекторов 6 и 13 Когда величина этого сигнала превышает заданный пороговый уровень,на выходе одновибратора 1 появляется прямоугольный импульс, а на выходе поро" гового элемента 9 устанавливается логический "0", Передним Фронтом импульса с выхода одновибратора 1 запускается одновибратор 2, На выходе одновибратора 2 появляется прямоугольный импульс, длительность которого выбирается исходя из времени установ" пения первого максимума сигнала. Первый максимум поля, обусловленный практически полностью радиационной составляющей, имеет место в течение55 первых нескольких микросекунд. Поэтому длительность импульса второго одновибратора 2 выбрана равной 10 мкс. Длительность импульса, вырабатываемого одновибратором 1, соответствует времени достижения второго максимума результирующего поля, обусловленного на малых расстояниях (до 10 км от канала молнии) электростатической составляющей. Второй максимум наступает спустя сотни микросекунд, вследствие чего длительность импульса одновибратора 1 выбрана равной 200 мкс.Передним Фронтом импульса с одновибратора 2 пиковый детектор 6 переводится в рабочее состояние. После того, как импульс на выходе одновибратора 2 закончился, пиковый детектор 6 возвращается в исходное состояние. При этом пиковый детектор 5 запоминает амплитуду первого максимума сиг,нала, Задним Фронтом импульса с одновибратора 1 запускается Формирователь 3 импульсов, вырабатывающий нормализующий импульс, Запоминаемая пиковым детектором 13 амплитуда второго максимума сигнала умножается в делителе 14 на постоянный коэффициент. Электрическое поле молнии может быть представлено в виде суммы трех составляющих, вклад которых в результирующее поле зависит от расстояниядо разряда. Постоянный коэффициент делителя 14 определяется отношением значения14 определяется отношением значения радиационной составляющей поля к значению результирующего поля и задает таким образом радиус действия уст-. ройства. Для выбранного радиуса действия устройства, равного 10 км,: доля радиационной составляющей не превышает 80 Е от результирующего поля, поэтому значение постоянного коэффициента делителя 14 равно 0,8, Компаратор 15 сравнивает амплитуды первого максимума и второго максимума, умноженного на коэффициент 0,8, ко- торые поступают соответственно с пикового детектора 5 и с делителя 14Если разряд молнии происходит в пределах радиуса действия устройства до 10 км), то амплитуда первого максимума меньше 0,8 от амплитуды второго максимума, и на выходе компаратора 15 и на соответствующем входе элемента И 4 устанавливается логическая " 1 ф.Селектор 10 анализирует временной интервал между сигналами разрядов молнии, поступающими на вход устройства. Если длительность этого интервала оказывается большей или равной.счетчика 18 селектора 10 поступаетна вход установки в единичное состояние триггера 11 и устанавливаетна выходе этого триггера, одном из5входов элемента И 4 состояние логической "1", Нормализующий импульс свыхода формирователя 3 импульсов поступает на вход установки в единичное состояние триггера 12, устанавливая на выходе этого триггера и соответствующем входе элемента И 4 состояние логической "1".Следовательно, если на трех входах элемента И 4 устанавливается логическая "1", нормализующий импульсс выхода формирователя 3 импульсовпоступает через открытыи элемент И 4на управляющий вход амплитудно-импульсного модулятора 7. При этом наинформационный вход амплитудно-импульсного модулятора 7 подается квазипостоянное напряжение с выходапикового детектора 13. На выходе модулятора 7 появляется импульс с неинформативными параметрами, определяемыми требованиями к входным сигналам анализатора 8, и с амплитудой,пропорциональной амплитуде измененияэлектромагнитного поля, обусловленного разрядом молнии, происшедшем в радиусе действия устройства, Этот импульс регистрируется в одном из каналов (выбор которого определяетсяамплитудой импульса) многоканального35амплитудного анализатора 8,1 4 О Ф о р м у л а и з о б р е .г е н и я Устройство для определения распределений вероятностей амплитуд импульсных сигналов, содержащее первый 45 и второй одновибраторы формирователь импульсов, элемент И, первый и второй пиковые детекторы, амплитудно-импульсный модулятор и многоканальный амплитудный анализатор, причем вход первого одновибратора соединен с. информационщм входом первого пикового детектора и является входом устройства, выход первого пикового детектора соединен с информационным входом второго пикового детектора, а управляющий вход первого пикового детектора соединен с выходом второго одновибратора, вход которого подключен к выходу первого одновибраЗадним Фронтом нормализующего импульса с выхода формирователя 3 импульсов пиковый детектор 13 переводится в исходное состояние, пиковый детектор 5 сбрасывает информацию и переводится в рабочее состояние. В триггер 11 задним фронтом нормализующего импульса, поступающего на вход установки в нулевое состояние, записывается состояние логического Н й0 . По окончании входного сигнала разряда молнии на выходе порогового элемента 9, на входе временного селектора 10, на входе установки в "0" триггера 12 устанавливается логическая "1". Поэтому в триггер 12 записывается состояние логического "О"., а счетчик 18 селектора 10 обнуляется и начинает счет тактовых импульсов, поступающих через открытый ключ 17 с генератора 16 тактовых импульсов. Устройство готово к регистрации следующего разряца.Если разряд происходит за пределами радиуса действия устройства, соотношение между амплитудами первого и второго максимумов сигнала не выполняется и компаратор 1.5 не выдает разрешающего сигнала на один из входов элемента И 4. При этом в момент появления нормализующего импульса элемент И 4 оказывается закрытым. Нормализующий импульс с выхода формирователя 3 импульсов на вход модулятора 7 не проходит и, следовательно, такой разряд не регистрируется. Если длительность информационного сигнала меньше 200 мкс или сигнал биполярньй, логическая "1" с выхода порогового элемента 9 поступает на вход селектора 10 и на вход установки в "0" триггера 12. Счетчик 18 селектора 10 обнуляется, а в триггер 12 записывается логический "0" и на один из вхоцов элемента И 4 не поступает разрешающий сигнал. Элемент И 4 закрыт и нормализующий импульс с выхода формирователя 3 импульсов не проходит на управляюций вход модулятора 7. Такой разряд также не регистрируется.По окончании процесса измерения количество импульсов в каждом канале анализатора 8 пропорционально измеряемому значению частоть появления электромагнитного сигнала с соответствующей максимальной амплитудой первого компонента.Тираж 395 Заказ 1953 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д, 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 тора, первый вход элемента И соединен с выходом формирователя импульсов,. а выход - с входом запуска амплитудно-импульсного модулятора, выход которого подключен к входу многоканального амплитудного анализатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, содержит пороговый элемент, временной селектор, первый и второй триггеры, третий пиковый детектор, делитель на постоянное число и компаратор, причем первыи вход компаратора соединен с выходом второго пикового детектора, а второй вход через делитель на постоянное число подключен к выходу третьего пикового детектора, управляющий вход которого соединен с управляющим входом второго пикового детектора, входом установки в "0" 45 8первого триггера, входом установки в "1" второго триггера и выходом формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом второго одновибратора, выход третьего пикового детектора подключен к информационному входу амплитудно-импульсного модулятора, а информационный вход подключен к входу устройства, вход временного селектора соединен с входом установки в "0" второго триггера и выходом порогового элемента, вход которого подключен к входу устройства, выход временного селектора подключен к входу установки в "1" первого триггера, прямые выходы первого и второго триггеров и выход компаратора соединены соответственно с вторьм, третьим и четвертым входами элемента Й.