Анализатор амплитудных характеристик динамических процессов

Союз СоветскикСоциалистическмРеспублик ро 669187(22) Заявлено 280477 (21) 2480702/18-10 С 01 Э 1/146 01 В 19/18 с присоединением заявки йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР оо делам нзобретеннй н открытий(54) АНАЛИЗАТОР АМПЛИТУДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВИзобретение относится к техникеизмерения случайных или сложных полигармонических процессов, предстаВленных в виде электрических сигналов, иможет быть использовано для анализаширокого круга процессов - сейсмических колебаний, кардиограмм, кривыхсолнечной активности, радиолокационных сигналов и других динамическихпроцессов.Известны устройства для анализахарактеристик разного рода электрических сигналов, содержащие амплитудныедискриминаторы, измерители временныхинтервалов, коммутаторы, счетчики,15генераторы измерительных импульсов идругие блоки, связанные таким образом, чтобы обеспечить анализ амплитудных или временных характеристикисследуемых сигналов (1,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является анализатор случайных процессов, содержащий блок формирования рабочих импульсов, соединенный со счетчиком рабочих импульсов, и пересчетную схему(2 .Однако известный анализатор не позволяет определять такие характеристики функции исследуемого процесса,как абсолютные значения экстремумов,число экстремумов определенной величины, т,е, он имеет узкие функциональные возможности,Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей анализатора,Это достигается тем, что в анализатор введены блок фиксации и измерения экстремумов, блок выделения исследуемых характеристик, две дополнительные пересчетные схемы, счетчик общего числа экстремумов и блок индикации,причем блок фиксации и измерения экстремумов и блок выделения исследуемыххарактеристик включены последовательно между выходом блока формированиярабочих импульсов и входами всех пересчетных схем и счетчика общего числа экстремумов, выходы которых и первый выход счетчика рабочих импульсовсоединены с блоком индикации, а второй выход счетчика .рабочих импульсовсоединен с отдельными входами всехвключенных в анализатор блоков.К тому же блок фиксации и измерения экстремумов содержит временнойдискретизатор,преобразователь напряжения в цифру, вычислитель знаков разностей,первый и второй элементы памяти,6691перемножитель,элемент стробирования иэлемент задержки, причем вход преобразователя напряжения в цифру черезвременной дискретизатор, связанный совходом анализатора, соединен с блокомформирования рабочих импульсов, выход подключен через элемент задержкик элементу стробирования, а непосредственно и через первый элемент памяти к вычислителю знаков разностей, выход которого непосредственно и черезвторой элемент памяти соединен со вхо дами перемножителя, выходом связанного со счетчиком общего числа экстремумов, и через элемент стробированияс блоком выделения исследуемых характеристик, соединенным также с выходом вычислителя знаков разностей, авторые входы первого и второго элементов памяти подключены к второму выходу счетчика рабочих импульсов,Кроме того, блок выделения исследуемых характеристик содержит вентиль,третий,и четвертый элементы памяти иразностную схему, причем первый выходвентиля связан со второй пересчетнойсхемой и через третий элемент памяти - с первым входом разностной схемы, второй выход вентиля связан стретьей пересчетной схемой и черезчетвертый элемент памяти - со вторымвходом разностной схемы, выход которой соединен с первой пересчетнойсхемой, а вторые входы третьего ичетвертого элементов памяти подключены к второму выходу счетчика рабочихимпульсов,При этом пересчетные схемы анализатора содержат элементарные линейки,каждая из которых содержит элементсравнения, элемент И,отсутствующий впоследней по номеру линейке,и счетчик,соединенные последовательно, причем 40входы всех элементарных линеек соединены с соответствующим данной пересчетной схеме выходом блока выделенияисследуемых характеристик, выход каждой из элементарных линеек подключен 45к блоку индикации, второй вход каждого элемента И соединен с выходом элемента сравнения, включенного в последующую по номеру элементарную линейкучерез элемент НЕ, а вторые входы всех 50счетчиков подключены к второму выходу счетчика рабочих импульсов,На чертеже дана структурйаясхема предложенного устройства,Устройство содержит блок 1 формирования рабочих импульсов; блок А фиксации и измерения экстремумов, состоящий из временного дискретизатора 2,преобразователя 3 напряжения в цифру,вычислителя 4 знаков разностей, первого элемента 5 памяти., перемножителя 606, второго элемента 7 памяти, элемента 8 стробирования и элемента 9 задержки; блок Б выделения исследуемыххарактеристик функции исследуемогопроцесса, состоящий из вентиля 10,87 4третьего элемента 11 памяти, четвертого элемента 12 памяти и разностнойсхемы 13; первую пересчетную схемуВ состоящую из М элементарных линеРек, содержащих элементы сравнения 142(первая линейка), 14 (вторая линеймка), ,14, (М-я линейка), элементы171,17 1 вторую Г и третью Д пересчетные схемы, состоящие соответственно из М и К элементарных линеек,аналогичных линейкам в схеме В; счетчик 18 общего числа экстремумов; счетчик 19 рабочих импульсов; блок 20 индикации,Исследуемый процесс в виде временной реализации Б(1) поступает на входвременного дискретизатора 2 блока Афиксации и измерения экстремумов,где из него импульсами, формируемымиблоком 1 формирования рабочих импульсов, осуществляется дискретная повремени выборка Я), значения которой Я; после преобразования в цифровую форму в соответствующем преобразователе 3 поступают на вход первогоэлемента 5 памяти и на вычислит .ль 4знаков разностей, В последнем определяется знак Л; = 51 Дл (Я, -Я;, ) разностимежду текущим Я, и предшествующим ему значением дискретной выборкиЯ), которое поступает с выходапервого элемента 5 памяти, Определенный в вычислителе 4 знак разности Л;поступает на перемножитель б и навторой элемент 7 памяти, с выхода которого хранящийся там знак разностиЬ, поступает на второй вход перемйожителя б, на выходе которого в случае, если полученное произведениеотрицательно, т.е. Л; Л,., ( О, появляется импульс, открывающий элемент8 стробирования, и через последний свыхода элемента задержки, связанногос преобразователем 3, на вентиль 10блока Б выделения исследуемых характеристик поступает дискретное значениеЯ. = Я; исследуемого процесса.Это зна.чение принимается за экстремум и че-.рез вентиль 10 поступает в виде Бесли а (О,или в виде Я 1 .,если б,О,на соответствующие элементы 14 сравнения второй Г или третьей Д пересчетных схем. Одновременно импульсЬ, ),0 поступает на счетчик 18 общего числа экстремумов, значение зафиксированного локального максимумаисследуемого процесса Я с выхода .вентиля 10 поступает на третий элемент 11 памяти, а значение зафиксированного локального минимума Я начетвертый элемент 12 памяти, При поступлении на элементы 11 и 12 памятипоследующих экстремумов Бп.н иЯ соответственно значейияэкстремумов Б 1 и Я последовательно поступают на разностную схему13, где вычисляется разность Б,;8 ,т,е, локальный размах функцииисследуемого процесса, и полученноезначение поступает на все элементыг мсравнения 14 г 141 Р14 1 первойпересчетной схемы В,Выбором величин пороговых уровней1 г м,г Щ тфЧ Ч 1 Ч Чг Чг Чз Ч .еЧ элементов 14.сравнениягобеспечивается требуемое разбиение возможных значений исследуемых характеристик на поддиапазоны. Если иссле дуемая характеристика, например локальный максимум, превышает пороговый уровень Ч , но не превышает уровень Ч", то на выходе элемента НЕ 15. имеется положительное напряжение, и на выходе элемента И 16 присутствует,импульс, поступающий на счетчик 17 г , который определяет общее число максимумов, уровень которых лежит в данном подциапазоне, т.е. общее число таких максимумов, для которых Чг ( Яу, ( Ч, . С ыдо секов 17 , 17 г , 17, пересчетной схемы В, счетчиков 17 г , 17 г , 17 г пеуесчетной схемы Г и счетчиков 17 г 17 , 17 пересчетной схемы Д 25Лопределенные за данное время числа соответствующих исследуемых характеристик, попавшие в разные поддиапазоны, поступают на блок 20 индикации, В последнем фиксируются и высвечиваются 30 на табло укаэанные выше числа (общее число экстремумов, общее число характеристик определенного уровня, интервал времени анализа исследуемого процесса) а также формируются, фиксиру ются и высвечиваются на соответствующих табло распределения по времени экстремумов вообще, максимумов,.минимумов и размахов заданных уровней, а также средние значения временных интервалов между экстремумами вообще, максимумами, минимумами и размахами заданных -уровней и другие требуемые характеристики функции исследуемого процесса.45Формула изобретения1Анализатор амплитудных характеристик динамических процессов, содер жащий блок формирования рабочих импульсов, соединенный со счетчиком рабочих импульсов, и пересчетную схему, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных воз можностей анализатора, в него включены блок фиксации и измерения экстремумов, блок выделения исследуемых характеристик, две дополнительные пересчетные схемы, счетчик общего числа экстремумов и блок индикации, причем блок фиксации и измерения экстремумов и блок выделения исследуемых характеристик включены последовательно между выходом блока формирования рабочих65 импульсов и входами всех пересчетных схем и счетчика общего числа экстремумов, выходы которых и первый выходсчетчика рабочих импульсов соединеныс блоком индикации, а второй выходсчетчика рабочих. импульсов соединенс отдельными входами всех включенныхв анализатор блоков,2. Анализатор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок фиксации и измерения экстремумов содержитвременной дискретизатор, преобразователь напряжения в цифру, вычислительзнаков разностей, первый и второйэлементы памяти, перемножитель, элемент стробирования и элемент задержки, причем вход преобразователя напряжения в цифру через временной дискретизатор,связанный со входоМ анализатора, соединен с блоком формированиярабочих импульсов, выход подключенчерез элемент задержки к элементустробирования, а непосредственно ичерез первый элемент памяти к вычислителю знаков разностей, выход которого непосредственно и через второй элемент памяти соединен со входами перемножителя, выходом связанного со счетчиком общего числа экстремумов, ичерез элемент стробирования - с блоком выделения исследуемых характеристик, соединенным также с выходом вычислителя знаков разностей, а вторыевходы первого и второго элементовпамяти подключены к второму выходусчетчика рабочих импульсов.3, Анализатор по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блоквыделения исследуемых характеристиксодержит вентильтретий и четвертыйэлементы памяти и разностную схему,причем первый выход вентиля связан совторой пересчетной схемой и черезтретий элемент памяти - с первым входом разностной схемы, второй выходвентиля связан с третьей пересчетнойсхемой и через четвертый элемент памяти - со вторым входом разностнойсхемы, выход которой соединен с первой пересчетной схемой, а вторые входы третьего и четвертого элементов памяти подключены к второму выходусчетчика рабочих импульсов.4, Анализатор по пп. 1, 2 и 3, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что пересчетные схемы анализатора содержатэлементарные линейки, каждая из которых содержит элемент сравнения, элемент И, отсутствующий в последней пономеру линейке, и счетчик, соединенные последовательно, .причем входывсех элементарных линеек соединены ссоответствующим данной пересчетнойсхеме выходом блока выделения иссле -дуемых характеристик, выход каждой изэлементарных линеек подключен к блоку индикации, второй вход каждогоэлемента И соединен с выходом элемента сравнения, включенного в последующую по номеру элементарную линейкучерез элемент НЕ, а вторые входы всех669187 Составитель А, Астаховкто Т. Клюкина Тех ед М. Келемеш Ко ек Пожо аказ 3645/31 ПодписноЦНИ н комитета СССРт и открытий113 3 а ская наб ц 4 ного ений 5 Р лиал ППП фПатент г. ужгород, ул, Проек 4 7счетчиков подключены к второму выходу счетчика рабочих импульсов,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское 172534, кл, 6 2. Авторское 124697, кл. б 8свидетельство СССР01 В 19/18, 1965.свидетельство СССР01 В 19/18, 1957.