Устройство для статистических испытаний функциональных элементов автоматических систем

87, СТИЧЕСКИХ ЬНЫХ ЭЛЕСИСТЕМ кие испытав, например телей, СущОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СМ 1411712, кл. О 05 В 23/02, 19(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИИСПЫТАНИЙ ФУНКЦИОНАЛМЕНТОВ АВТОМАТИЧЕСКИХ(57) Использование; динамичесния функциональных элементоаналого-цифровых преобразова Изобретение относится к техническим средствам контроля и может быть использовано для динамических испытаний функциональных элементов систем автоматического управления и обработки данных с целью определения их статистических передаточных характеристик.Цель изобретения . - повышение точности определения характеристики функциональных элементов,Цель достигается тем, что в устройство для статистических испытаний функциональных элементов автоматических систем, содержащее источник шумового испытательного сигнала, выход которого соединен с первым входом компаратора и через линию задержки с .информационным входом испытуемого функционального элемента, информационный выход и выход окончания преобразования которого соединены с одноименными входами блока регистрации, первый счетчик, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а кодовый выход - с входом истинного значеность изобретения: устроиство содержит источник испытательного шумового сигнала, линию задержки, блок регистрации, шесть элементов ИЛИ, четыре элемента И, первый триггер, два формирователя одиночных импульсов, элемент НЕ, компаратор, три счетчика, цифроаналоговый преобразователь, составляющий вместе со счетчиком 20 генератор опорного ступенчатого напряжения, генератор тактовых импульсов, шину сброса, шину запуска, выход окончания испытаний, 1-3-2-4-9-10-8-7-2; 1-15-12 - 5 - 7 - 6 - 8 - 24, 23-24 - 25 - 21 - 20 - 19 - 15, 7 - 16 - 21-20,28-6,29-10-8,28-20-26-27, 1 ил. ния испытательного сигнала блока регистрации и через цифроаналоговый преобразо. ватель с вторым входом компаратора, выход которого соединен с первым формирователем одиночного импульса непосредственно и через элемент НЕ со вторым формирователем одиночного импульса, выходы которых через второй элемент ИЛИ соединены с первым входом первого элемента И, первый триггер, нулевой вход которого соединен через третий элемент ИЛИ с шинойсброса и с выходом первого элемента И, второй счетчик, выход переполнения которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ,второй триггер, нулевой вход которого соединен с входом обнуления первого счетчика и с шиной сброса, нулевой выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом окончания испытаний блока регистрации, выход - с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход котерого соединен с шиной запуска, введены пятый и шестой элементыИЛИ, третий счетчик, генератор тактовых импульсов, третий и четвертый элементы И и одновибратор, через который выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И и с первыми входами пятого и шестого элементов ИЛИ, вторые входы пятого и шестого элементов ИЛИ соединены с шиной сброса, а их выходы - соответственно с входами сброса второго и третьего счетчиков, выход генератора тактовых импульсов через третий элемент И соединен со счетным входом третьего счетчика, выход переполнения которого соединен с вторым входом первого эле-.мента ИЛИ, второй вход третьего элемента И соединен с выходом первого триггера, единичный вход которого. соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединен с синхронизирующим входом испытуемого функционального элемента и со счетным входом второго счетчика, кодовый выход которого соединен с входом фиксации числа повторных испытаний на заданном уровне сигнала блока регистрации, соединены с соответствующими входами четвертого элемента И, выход которого является выходом окончания испытаний устройства, выход четвертого элемент ИЛИ соединен с единичным входом первого триггера.Схема устройства представлена на чертеже,Устройство содержит источник 1 шумового испытательного сигнала, испытуемый функциональный элемент 2, линию 3 задержки, блок регистрации 4, первый 5 и второй 6 элементы ИЛИ, первый элемент И 7, первый триггер 8, второй элемент И 9, третий 10 ичетвертый 11 элементы ИЛИ, первый 12 и второй 13 формирователи одиночных импульсов, элемент НЕ 14, компаратор 15, первый счетчик 16, одновибратор 17, генератор 18 опорного ступенчатого напряжения с цифроаналоговым преобразователем 19, счетчиком 20, выход 21 шины сигнала конца испытаний, пятый 22 и шестой 23 эле менты ИЛИ, генератор 24 тактовых импульсов, третий. элемент И 25, второй счетчик 26, второй триггер 27, четвертый элемент И 28, вход шины 29 сигнала сброса, вход 30 шины сигнала запуска.В исходном состоянии устройства, в которое оно переключается по сигналу сброса, поступившему на вход 29, нулевой сигнал триггера 8 блокирует элементы И 7 и И 25, триггер 27 блокирует элемент И 28 и деблокирует элемент И 9, на выходе генератора 18 опорного ступенчатого напряжения устанавливается первая ступень напряжения (квант), содержимое счетчиков 16 и 26 становится нулевым,Испытуемый обьект имеет цифровойвыход. Это либо цифровой функциональныйэлемент. например АЦП, либо аналоговыйэлемент, например усилитель, к выходу ко 5 торого подключен образцовый АЦП. Ступени напряжения ГСН 18 равны ступенямквантования АЦП. Задавая уровень отсчетаиспытательного сигнала в случае идеального испытуемого объекта, должен быть пол 10 учен эквивалентный кодовый отсчет навыходе АЦП. Однако наличие шума и инер-.,ционность объекта приводят к появлениюдинамической погрешности измерений впроцессе испытаний. Последовательно ус 15 танавливая все уровни отсчета (квантованияпо уровню) испытательного сигнала, в режиме накопления по измеренным выходнымкодам АЦП определяют статистическую передаточную характеристику объекта. При этом20 вычисляют также погрешность измерения накаждом уровне квантования, точнее математическое ожидание погрешности, характеризуемое вероятностью и доверительныминтервалом, что позволяет использовать эти25 погрешности каждого уровня для коррекциирезультатов измерений реальных сигналов,так как испытательный белый шум полагаютпредельным случаем,Устройство работает следующим обра 30 зом,По сигналу запуска на входе 30 триггер8 переключается и деблокирует элементы И7 и 25. При сравнении испытательного сигнала-белого шума в компараторе 15 с уста 35 новлен н ым уровнем отсчета - выходнойступенью ГСН 18 формируются сигналы 0-1или 1 - О, в зависимости от направления изменения сигнала шума, Из этих перепадовв моменты изменений состояния, компара 40 тора в элементах 12 или 13 формируютсякороткие импульсы, которыми запускаетсяАЦП (объект 2) и производятся дискретныеотсчеты испытательного сигнала, Так как направление последнего изменяется, то на45 входе одного из формирователей (13) включен элемент НЕ.Передача испытательного сигнала навход испытуемого объекта задерживаетсяширокополосной линией 3 на время задер 50 жки формирования и передачи импульса вцепь запуска АЦП. Одновременно с запуском последнего импульс запуска проходитчерез элемент ИЛИ 6 и переключает триггер8 в исходное состояние, чем вновь блокиру 55 ются элементы.И 7 и 25. Благодаря описанной блокировке элемента И 7, несмотря напоследовательно формируемые компаратором импульсные сигналы сравнения, в цепьзапуска АЦП передается только один какойто сигнал не последовательности этих сиг10 15 20 2530 35 40 45 50 55 налов сравнения, Передача на выход элемента И 7 очередного сигнала и последующий очередной запуск АЦП задерживаются при этом на время, необходимое для выполнения предыдущего цикла аналого-цифрового преобразования и регистрации, Такой асинхронный режим взаимодействия позволяет применять медленно действующие и простые АЦП и регистратор, независимо от частоты генерации испытательных сигналов, По сигналу конца измерения АЦП запускается блок регистрации 4 и в нем фиксируется текущее кодированное дискретное значение испытательного сигнала, измеренное на выходе испытуемого обьекта. В регистратор передается также код с выходов счетчика 20 ГСН, соответствующий истинному мгновенному значению испытательного сигнала на входе объекта. Отсчет одного и того же значения испытательного сигнала выполняется заданное емкостью счетчика 16 число раз, которое выбирают исходя из требуемой или желаемой точности получения оценок результатов, Максимальное время наблюдения каждого из уровней отсчетов задают емкостью счетчика 26, который подсчитывает количество периодов следования тактового генератора 24, Из подсчета времени исключается время аналого-цифрового преобразования и регистрации,Сигналом конца регистрации, переданным через деблокированный элемент И 9 и элемент ИЛИ 10, выполняется очередной запуск устройства и описанный цикл дискретизации очередного текущего (в соответствии с установленнйм очередным текущим уровнем напряжения ГСН 16) мгновенного значения испытательного сигнала, его кодирования и регистрации повторяется аналогично описанному,Число запусков АЦП, т,е, количество отсчетов нэ заданном уровне испытательного сигнала, подсчитывает счетчик 16, код которого также считывается регистратором, Сигналом переполнения этого счетчика, переданным через элемент ИЛИ 22, ГСН 18 переключается на следующую ступень отсчета, Для исключения "гонок", в случае появления в этот момент времени сигнала конца регистрации, использован одновибратор 17, Он запускается выходным сигна. лом элемента ИЛИ 32 и своим выходным сигналом кратковременно блокирует передачу через элемент И 7 возможно появившегося импульса сравнения с выхода элемента ИЛИ 5. Одновременно сигналом одновибрэтора 17 обнуляются счетчики 16 и 26. Запуск одновибратора может произойти и по сигналу переполнения счетчика 26, если за выделенное время наблюдения число отсчетов окажется меньше желаемого, В этом случае вычисляемое математическое ожидание результата измерений выходного сигнала объекта и соответствующей погрешности на данном уровне отсчета оценивают с меньшей точностью. Емкость счетчика 20 ГСН соответствуют верхнему пределу уровня белого шума. Сигналом переполнения этого счетчика переключается триггер 27, один из выходных сигналов которого блокирует элемент И 9 и тем самым запрещается очередной запуск устройства текущим сигналом конца регистрации, а другим сигналом этого триггера деблокируется элемент И 28, при поступлении в который текущего сигнала конца регистрации нэ выходе 21 появляется сигнал окончания испытаний. При этом устройство прекращает работу до поступления очередных сигналов сброса и запуска.Отслеживание компаратором 15 изменений испытательного сигнала и накопление результатов измерений позволяет повысить точность статистических испытаний при контроле или определении передаточной характеристики.Формула изобретения Устройство для статистических испытаний функциональных элементов автоматиче-. ских систем, содержащее источник шумового испытательного сигнала, выход которого соединен с первым входом компаратора и через линию задержки - с информационным входом испытуемого функционального элемента,информационный выход и выход окончания преобразования которого соединены с одноименными входами блока регистрации, первый счетчик, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а кодовый выход - с входом истинного значения испытательного сигнала блока регистрации и через цифроаналоговый преобразователь - с вторым входом компаратора, выход которого соединен с первым формирователем одиночного импульса непосредственно ичерез элемент Н Е с вторым формирователем одиночного импульса, выходы которых через второй элемент ИЛИ соединены с первым входом первого элемента И, первый триггер, нулевой вход которого соединен через третий элемент ИЛИ с шиной сброса и с выходом первого элемента И, второй счетчик, выход переполнения которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ,второй триггер, нулевой вход которого соединен с входом обнуления первого счетчика и с шиной сброса, нулевой выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого1807455 Составитель М,ГельманТехред М.Моргентал Корректор М,Андрушенко акт 9 1 и раж ПодписноеПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г К 11 СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 37 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Га апю, 1 О соединен с выходом окончания испытаний блока регистрации, а выход - с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с шиной запуска, о.т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения . 5 точности определения характеристики функциональных элементов, в него введейы пятый и шестой элементы ИЛИ, третий счетчик, генератор тактовых импульсов, третий и четвертый элементы И и одновиб ратор, через который выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И и с первыми входами пятого и аестого элементов ИЛИ, вторые входы пятого и шестого элементов ИЛИ со единены с шиной сброса, а их выходы - соответственно с входами сброса второго и третьего счетчиков, выход генератора тактовых импульсов через третий элемент И соединен со счетным входом третьего счетчика, 20 выход переполнения которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И соединен с выходом первого триггера, единичный вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединен с синхронизирующим входом испытуемого функционального элемента и со счетным входом второго счетчика, кодовый выход которого соединен с входом фиксации числа повторных испытаний на заданном уровне сигнала блока регистрации, единичный выход второго триггера и выход окончания испытаний блока регистрации соединены с соответствующими входами четвертого элемента И, выход которого является выходом окончания испытанийустройства, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с единичным входом первого триггера.