Устройство для определения средней мощности случайных сигналов

Со 1 оэ СоветскинСоциалистическикРеспублик Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53)М. Кл. с присоелиненнем заявки МС 06 Р 15/36 3 ЬоударотвипаН коннтет СССР до делан нзебретеннй н открытнй.(088. 8) Дата опубликования описания 07 07 82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ 1Изобретение относится к специали-( . зированнцм средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения характеристик случайных процессов, и может быть использовано для измерения средней мощности случайных сигналов.Известно устройство для измерения средней мощности случайных сигналов, содержащее блок согласования, блок аналогового возведения в квадрат, сглаживаюЩий фильтр, аналого-цифровой . преобразователь, блок усреднения,блок регистрации 1. м15Однако это устройство обладает зна. чительной погрешностью измерения и невысокой метрологической надежностью, определяемыми, в основном, блоком возведения в квадрат.2 ОИзвестна цифровая система для контроля среднего значения мощности шума, содержащая блок согласования, аналого-цифровой преобразователь, блок 2цифрового возведения в квадрат, блок усреднения и блок регистрации 2,Недостаток этого устройства заключается в низкой точности при измерении периодических сигналов, частота которых совпадает или соизмерима с тактовой частотой работы аналого-цифрового преобразователя.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для вычисления средней мощности случайных сигналов, содержащее блок согласования, вход которого яв" ляется входом устройства, а выход соединен с информационным входом аналого-циФрового преобразователя, первым входом блока переключений, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового пре" образователя, выход которого подключен к информационному входу блока возведения в квадрат, выход которого соединен с вторым входом блока переключений, второй выход блока пере 3 94204 ключений подключен к блоку усреднения, выход которого соединен с входом блока регистрации, и блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго блоков,5 переключения аналого-цифрового преобразователя, блока возведения в квадрат, блока усреднения и блока регистрации 3 1.Недостаток известного устройства 1 О заключается в снижении точности вычисления значений средней мощности при наличии в обрабатываемом сигнале периодических составляющих, совпадающих по частоте с тактовой частотой работы 15 аналого-цифрового преобразователя, :из-за погрешности, вносимой первым блоком переключений, а также из-за удвоения погрешности при преобразовании двух напряжений одним аналогоцифровым преобразователем.Цель изобретения - повышение точности работы устройства.Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок согласования, вход которого является входом устройства, блок возведения в квадрат, блок усреднения, выход которого йодключен к информационному входу блока регистрации, первый аналого-цифровой преобразователь и блок управления, включающий генератор импульсов, инвертор и формирователь временных интервалов, выход генератора импульсов соединен с входами ин 35 вертора и формирователя временных интервалов, выходы генератора импульсов, инвертора и формирователя временных интервалов блока управления соединены соответственно с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, блока усреднения и блока регистрации, введены второй аналого-цифровой преобразователь и инерционный блок, причем выход блока45 согласования через последовательно соединенные второй аналого-цифровой преобразователь, блок возведения в квадрат и инерционный блок соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу блока усреднения,На фиг, 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- схема блока управления.Устройство содержит последователь но соединенные блок 1 согласования, вход которого является входом устройства, второй аналого-цифровой преоб 1разователь 2, блок 3 возведения вквадрат, инерционный блок 4, первыйаналого-цифровой преобразователь 5,блок 6 усреднения, блок 7 регистрации,и также блок 8 управления, соответствующие выходы которого соединены суправляющими входами аналого-цифрового преобразователя 5, блока 6 усреднения и блока 7 регистрации.Блок 8 управления представляетсобой устройство формирования сигналов управляющих работой остальныхблоков и синхронизирующих ее, а также сигналов, задающих продолжительность измерения.В состав блока управления входитгенератор 9, с выхода которого импульсы поступают на управляющий входАЦП 5, вход инвертора 10 и вход формирователя 11 интервалов времени.Управляемый АЦП 5 подключен информационным входом к выходу инерционного блока 4. По каждому тактовомуимпульсу от генератора (К раз в единицу времени) напряжение с выходаинерционного блока преобразуется спомощью АЦП 5 в число. Это число потактовому импульсу с выхода инверто 15 а 10 переписывается в блок 6 усреднения,Формирователь 11 интервалов времени вырабатывает импульсы, следующиечерез секунду, через минуту и через,час. Они задают продолжительностьусреднения и управляют работой показывающего и регистрирующего блока.Устройство работает следующим образом.Напряжение х(й) из блока 1 согласования поступает на информационныйвход аналого-цифрового преобразователя 2, с выхода которого значениенапряжения в цифровой форме поступает на вход блока 3 возведения в квадрат, Выходное напряжение блока 3возведения в квадрат, пропорциональное квадрату входного напряжения1 С(1), поступает на вход инерционногоблока 4, с выхода которого сглаженное напряжение поступает на информационный вход аналого-цифрового преобразователя 5, который в момент вы.борки, задаваемой блоком 8 управления, преобразует это напряжение вчисло 111, поступающее в блок 6 усреднения, За И выборок в блоке 6 усреднения накапливается среднеарифметическое .значение Ь,;, пропорциональноеоценке средней мощности входного сиг84205нала (выделенной на резисторе в1 Ом) . При надлежащем выборе коэффициентов преобразования устройствополучается прямопоказывающим,Технико-экономический эффектпредлагаемого устройства заключаетсяв следующем.Введение нетактируемого аналогоцифрового преобразователя позволяетисключить погрешность преобразования исследуемого напряжения в цифровую форму по сравнению с тактируемыманалого-цифровым преобразователем,у которого погрешность преобразования может достигать недопустимых Изначений при совпадении частоты периодических составляющих преобразуемого сигнала с тактовой частотойработы аналого-цифрового тактируемого преобразователя, а введениеинерционного блока - снизить скоростьизменения возведенного в квадрат напряжения, что дает возможность применить выходной менее быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, 2 зно более точный и с большим числомразрядов. Например, можно применить10-разрядный аналого-цифровой преобразовательпоразрядного уравновешивания,требующий большего времени зона обработку, чем 8-разрядный. Вто же время в прототипе погрешностьаналого-цифрового преобразователяудваивается, так как один и тот жепреобразователь используется двараза.Применение устройства для вычисления средней мощности случайных сигналов дает значительные преимуществапо сравнению с аналогичными по назначению и. выпускаемыми промышленностью приборами, например измерителем уровня шумов типа ИШ Пилигенератором-вольтметром типа Е 6-2.Эти преимущества заключаются в болеевысокой точности, простоте обслуживания, возможности получения измерительной информации в цифровом видекак за длительное время усреднения(более 10 с), так и за малое времяусреднения (менее 5 мс).50При прочих равных условиях, еслипринять точность аналого-цифрового 44 6преобразователя 11 и точность цифроаналогового квадратора также 1 ь, то точность предлагаемого устройства более чем в четыре раза выше указанного измерителя мощности шумов.Как показали расчеты, годовои экономический эффект от применения предлагаемого устройства при годовой потребности 100 шт, может составить 95,8 тыс.руб.Формула изобретенияУстройство для определения средней мощности случайных сигналов, содер- жащее блок возведения в квадрат, блок усреднения, выход которого подключен к,информационному входу блока регистрации, первый аналого-цифровой преобразователь и блок управления, включающий генератор импульсов, инвертор и формирователь временных интервалов выход генератора импульсов соединен с входами инвертора и формирователя временных интервалов, выходы генератора импульсов, инвертора и формирователя временных интервалов блока управления соединены соответственно с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, блока усреднения и блока регистрации, о т л и ч а юещ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй аналого-цйфровой преобразователь и инерционный блок, причем выход блока согласования через последовательно соединенные второй аналого-цифровой преобразователь, блок возведения в квадрат и нерционный блок соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу блока усреднения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Патент Великобритании 11127442,кл. 6 4 Н, опублик. 19652. "1 ББИ Тгапзайюп оп 1 пзйгдпепйасюн апй Иеаппещепй", Ч 1 М 24, И 1,Магсп, 1975, 71-79.3 Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2739332/18-24,кл.С 06 Р 15/36, 1979 (прототип)Тираж 7 Государственн лам изобретен осква, Ж, Пкомитета СССи открцтийщская наб.,