Устройство для определения гистограммы первой производной сигнала

Союз Советских Социалистических Республик43988 ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ висимое от авт. свидетельст 51) М. О 06 15/3 22) Заявлено 02.12.72 (21) 1852770/18 с присоединением заявки-Гасударственный камите Саеета Министрае СССР риорптет елам изабретенийи открытий(72) Авторы изобретени В, Донецкая и Юордена Ленинаим,М,И,Ка юко 71) Заявитель литехническии институтнина нинградс ГИСТОГРАММНАЛА(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕ ПЕРВОЙ ПРОИЗВОДНОЙ 2 Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для определения вероятностно-статистических характеристик структурных свойств измерительного сигнала, 5Известны приборы, определяющие гистограмму значений исследуемого сигнала, т. е. вероятности попаданий значений сигнала за время анализа внутрь каждого статистическогоразряда. 10 Известный прибор предназначен для оценки вероятностно-статистических характеристик двух сигналов и состоит из двух входных устройств, генератора счетных импульсов, двух амплитудных селекторов, устройства управления, множительного устройства, накопителя, сумматора, блока деления, блока умножения, регистрирующего устройства и блока питания,юнзводных для диапазона а пал изпруее определения гистограмм Указанные качества пользования в приборе менной дискретизации по принципу квантовант или по приращению вм щего блока. Принцип работы так в определении соприк дискретизации М 1 И 2 летворяют неравенстваР(М; +Ж;+1) -где Л 1; =сЛЬ - во тервалов дискретизации с - целое число с ЛЬ - погреш нос измерении интервалов Л чение Л 1;, 1 ЫХ достигаются путее блока адаптивной (АВД), работаю 1 я сигнала по уро есто дифференци исего ням ого блока з асающихся и т. д., ко м общего ви Р(М; )зможные з аключаетспнтервалоторые удовда: тач ия ин=1, 2, 3,.,ть дискретности прии минимальное зна греши ость экстрапо ые (базовые) значе ), Р (Лт 1+Л 12), Удов ам (1).(2) устимая по . существен(о), / (Мнеравенств бд - доп няции и т д ния сигнала, летворяющие использован для 20 вой производной качестве входноющего блока и чального участка жет оыть рамм пер зовании в фференциру у лишь на о устройст тного при зводных оскольку: ва.бора состоит в уз низкой помехоГ (1)(МЛ/; производяом бд значе Этот прибор мо определения гистог сигнала при исполь го устройства ди включении в работ одного канала этогНедостаток извес ком диапазоне про защищенности.Целью изобретен мехозащищен ности я является улучшение по- устройства и расширение 3- осредненная на интервал ая свгнала, то при достаточно мане производной, осредненное на5 10 15 20 25 зо 35 40 ф 5 50 55 605 интервале дискретизация, мало отличается от мгновенного. Значение величин Л 1; и з 1 ри1 - 1 1 - 11 Р(ХМ, +М, ) - Р(ХЛ 1, ) позволяет опре/1делить значение первой производной сигнала1 - 1 1 - 1и ее знак на участке ХМ, (1(Л 1, +М;у 1 без применения операции дифференцирования, точнее, поставить во взаимное соответствие границы статистических разрядов по производной и границы статистических разрядов по величине интервала дискретизации.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для определения гистограммы первой производной сигнала; на фиг, 2 - блок-схема входного устройства; на фиг. 3 - блок-схема кодового селектора.Предлагаемое устройство содержит блок 1 предварительной обработки входной информации, кодовый селектор 2, накопитель д, генератор 4 счетных импульсов, коммутатор б, блок управления б, блок деления 7, счетчик времени анализа 8, регистрирующий блок 9, межблочные связи (входы, выходы) 10 - Л устройства, преобразователь аналог-код 24, блок АВД 2 б, генератор 2 б минимальных интервалов дискретизации, измеритель 27 текущего интервала дискретизации, вычитающий счетчик 28, внутриблочные связи (входы, выходы) 29 - 84 входного устройства, дешифратор кодов М, схему блокировки Зб, схему выделения нуля 87 и внутриблочные связи 38 - 40 кодового селектора.Блок 1 устройства для определения гистограммы первой производной сигнала содержит блок АВД 2 б нулевого порядка, генератор 26 минимальных интервалов дискретизации и измеритель 27 текущего интервала дискретизации. Вход,10 входного блока 1 непосредственно (в аналоговых АВД) или через преобразователь аналог-код (в дискретных АВД) 24 связан со входом блока АВД 2 б, кодовый выход 84 измерителя 27 текущего интервала дискратизации непосредственно или через вычитающий счетчик 28 соединен с выходом 11 блока 1, передающим также от блока АВД 25 информацию о знаке производной. Выход 11 соединен с кодовым входом кодового селектора 2, а импульсный выход 12 блока АВД 2 о - с управляющим входом селектора, содержащего дешифратор кодов д 5, схему блокировки Зб, схему выделения нуля 87 и имеющего 2 Н выходов;18 по числу статистических разрядов гистограммы. Накопитель 8 содержит 2 У интеграторов со входными цепями И, раздельные входы которых подсоединены к соответствующим выходам 18 кодового селектора 2, а общий - к выходу 14 генератора 4 счетных импульсов. Выход каждой цепи И подсоединен ко входу своего интегратора и через общую цепь ИЛИ связью 15 - к вычитающему входу входного бло а Выход каждого из интеграторов накопителя 3 подключен к блоку деления 7 со стороны делимого через коммутатор б. Со стороны делителя блок деления 7 связан со счетчиком времени анализа 8, вход которого подключен к генератору 4 счетных импульсов; Выход блока деления 7 подключен к регистрирующему блоку 9. Блок управления б устанавливает со ответствующий режим работы: по связи 18 запускает генератор 4 счетных импульсов, по связи 19 запускает генератор минимальных интервалов дискретизации блока,1 и по связи 17 управляет работой коммутатора б.Работа устройства разделяется на два этапа: обработка и накопление информации и приведение накопленной информации к удобному виду и регистрация ее.Режим обработки и накопления информации начинается с того, что по команде с блока управления б запускаются генератор 4 счетных импульсов и генератор 2 б минимальных интервалов дискретизации блока 1. В этот момент принимается 1=0 и Р(о) =О, Начиная с этого момента, блок АВД 2 Б в дискретные моменты времени 1 - 10 -- М н, 2 Л 1 н, , сЛЬ следит за выполнением первого из неравенств (3), а измеритель 27 текущего интервала дискратизации измеряет текущее значение величины Л 11=сЛЬ . В момент выполнения этого неравенства блок АВД запоминает значение сигнала Р(о+Л 1) как существенное для следующего цикла анализа, а вычитающий счетчик 28 - код длительности окончившегося инЛЯтервала дискретизации . По связи 12ЛЯмин. блок АВД выдает импульс, означающий конец текущего интервала дискретизации. После этого блок АВД начинает следующий цикл анализа, осуществляя слежение в моменты времени 1 - 1 О=М+ЛЬ, , Л 1+сЛ 1 м 1 н за вторым из неравенств (3), а измеритель 27 измеряет текущее значение нового интервала дискретизации Л 1=сЛЬ . При выполнении этого неравенства в блоке АВД запоминается Г(Ы 1+Ы), в вычитающем счетчике 28 - кодЛ 12, вновь появляется импульс в связи Л 1 12 ит. д.В момент прихода импульса по связи 12 кодовый селектор 2 проводит сравнение кода, поступающего в этот момент по связи 11 и содержащего информацию о величине и знаке производной на только что окончившемся интервале дискретизации Л 11 с границами статистических разрядов. На одном из выходов 18 кодового селектора 2, определяемом величиной и знаком производной на интервале М;, появится разрешающий потенциал, которьш разрешит подачу счетных импульсов с генератора 4 через цепь И на соответствующий интегратор накопителя 8. Эти же импульсы через общую цепь ИЛИ по связи 15 поступают на вычитающий вход вычитающего счетчика 28, и439818 ЛЬин 55 60 65 в момент, когда число их становится равным код на выходе 11 вычитающего счетчика становится равным нулю, срабатывает схема выделения нуля 37 кодового селектора 2, и разрешающий потенциал на выходе селектора исчезает. В результате в интегратор накопителя 3, соответствующий статистическому разряду гистограммы, в котором производная сигнала находилась в течение времеМ,ни Л 1 поступитимпульсов.ЛЬин Счетчик времени анализа 8 определяет сумТамарную длительность анализа сигналаЛЬин Обработка и накопление информации заканчивается по сигналу блока управления б, который по связи 18 включает генератор 4 счетных импульсов и по связи 18 - генератор минимальных интервалов дискретизации входного блока 1.В режиме приведения накопленной информации к удобному виду и регистрации ее блок управления б с помощью коммутатора 5 подключает выход выбранного интегратора накопителя 3 ко входу блока деления 7, по второму входу которого со счетчика времени анализа 8 подается код полного времени анализа, Частное от деления подается на регистрирующий блок 9.Блок 1 может быть выполнен по схеме фиг, 2. Преобразователь аналог-код 24, запускаемый по связи 29 от генератора Ж минимальных интервалов дискретизации, выдает по связи 31 с тактом Ы. коды сигнал Р(1). Блок АВД 25 с тем же тактом, задаваемым по связи 30, сравнивает каждое текущее значение кода с последним существенным, т. е. последовательно производит проверку неравенств (1). В момент выполнения очередного неравенства блок АВД запоминает последнее измеренное значение как существенное, выдает импульс по связи 12 в кодовый селектор 2 и команду по связи 33 на перепись кода длительЛ 1;ности окончившегося интервала из из- ина,мерителя текущего интервала дискретизации в вычнтающий счетчик 28 (связь 34) и на сброс измерителя 27 в нуль по связи 32, измеритель 27 непрерывно заполняется импульсами с периодом следования ЛЬпн. Принципиально необходимыми блоками входного блока 1 являются лишь блок АВД, генератор минимальных интервалов дискретизации и измеритель текущего интервала дискретизации, Преобразователь аналог-код можно исключить. В этом случае блок АВД анализирует сигнал Р(1) и запоминает существенные значения сигнала в аналоговом виде. Для достижения широкого диапазона производных 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 ЛЬанс(или величины ) оно требует болееамин тщательной отработки. От вычитающего счетчика 28 тоже можно отказаться, выполняя операции измерения интервала времени, запоминание этого интервала и вычитание в измерителе текущего интервала дискретизации на одном реверсивном счетчике. В этом случае необходимо обеспечить достаточное быстродействие счетчиков и дешифратора и значительное повышение частоты на выходе генератора1счетных импульсов на частотеЛЬпн,Кодовый селектор 2 может быть реализован следующим образом.Кодовый вход 11 подключен к дешифратору кодов,35 и связью 39 - к схеме выделения нуля 37. Схема блокировки Зб представляет собой промежуточную память, кодовые (запоминающие) входы которой связаны с дешифратором кодов 35, кодовые выходы 13 - с накопителем 3, Запоминание кода в промежуточной памяти производится по импульсу в связи 12, установка памяти в исходное состояние - по импульсу в связи 40. В момент прихода импульса в связи 12 разрешающий потенциал на выходе схемы блокировки 36 устанавливается с помощью дешифратора кодов 3 б в положение, соответствующее величине кода в связи И. Как только в связи,11 появится код нуля, сработает схема выделения нуля 37 и установит схему блокировки в положение, прн котором разрешающий потенциал исчезает.Описываемое устройство для определения гистограммы первой производной сигнала способно анализировать производные сигналы обоих знаков, диапазон производных каждого знака при уровне шума во входном сигнале 1% составляет Ра анс/Ра пн=10 с. Верхняя граница этого диапазона определяется быстродействием преобразователя аналог-код, она может быть поднята за счет применения более быстродействующих преобразователей. Нижняя граница этого диапазона определяется ем. костью измерителя текущего интервала дискретизации входного устройства п может быть опущена за счет увеличения емкости этого измерителя. Осредняющее действие блока адап. тивной временной дискретизации может быть уменьшено при уменьшении допустимой погрешности дискретизации. Предмет изобретения Устройство для определения гистограммы первой производной сигнала, содержащее блок предварительной обработки входной информации, первый выход которого подключен ко входу селектора, соединенного с первым входом накопителя, второй вход которого подключен к генератору счетных импульсов, а первый выход через коммутатор соединен с первым входом блока деления, второй вход которого подорректор Л. Орлова дактор Е, Семанова Тираж 624овета Министровткрытийаб., д. 4/5 Изд.1904 И Государственного комитета по делам изобретений и Москва, К, Раушскаяказ 6535 одписное Н л, тип. Костромского управления издательств, полиграфии и кннжнои торговли ключен к счетчику времени анализа, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства, второй выход накопителя подключен к первому входу блока предварительной обработки входной информации, 5 второй вход которого соединен с генератором счетных импульсов, второй выход блока предварительной обработки входной информации соединен с селектором, а третий выход - со счетчиком времени анализа, 1 О 2, Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, блок предварительной обработки входной информации содержит преобразователь аналог-код, соединенный с блоком адаптивной временной дискретизации, подключенным к генератору минимальных интервалов дискретизации, соединенному с блоком адаптивной временной дискретизации и с измерителем текущего интервала дискретизации, подключенным к вычитающему счетчику.