Устройство для определения распределений вероятностей амплитуд импульсных сигналов

(72) Автор аков и В обретени Уинститут высокии-напряженийюции и ордена ТрудовогоКрам институте им. С.М;Кирова ри Томесомсного Знамени =-4 учло - иссле дон ательс на Октябрьской Р пол итехиичес(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ВЕРОЯТНОСТЕЙ АМПЛИТУД ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ О точилИзобретение относится к специализнрованным средствам вычислительной техники, предназначенным для измерения статистических характеристик случайных процессов, и может быть .использовано при исследовании возмущений электромагнитного поля Земли обуслов ленных разрядами молний.Известно устройство дня определения рас. пределений вероятностей амплитуд импульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные блок задержки, форьарователь импульсов, 0 амплитудно - нмлульсный модулятор и многоканальный амплитудный анализатор, а также шоковый детектор, выход которого подключен к одному из входов амплитудно - импульсного модулятора, один из входов соединен с выходом формирователя импульсов, а другой объединен с входом блока задержки и является входом устройства (11.Такое устройство позволяет определять распределения вероятностей максимальных амплитуд сигналов в целом или всех их компо. нентов. Однако при исследовании электромагнитных сигналов, генерируемых молниями,наряду с названными распределениями знащтельньа интерес представляют распределения вероятностей максимальных амплитуд только первых компонентов этих сигналов.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные одновибратор, блок задержки, фор мирователь импульсов, амплитудно-импульсный модулятор и многоканальньй амплитудный анализатор, а также пиковый детектор, выход которого подключен к одному.из входов амплитудно - импульсного модулятора, один из входов соединен с выходом одновябратора, а другой объединен с входом последнего и является входом устройства 2.Указанное устройство регистрирует те сигналы, амплитуды которых превышают порог срабатывания одновибратора. При этом веро. ятиость регистрации электромагнитных сигналов, генерируемых более удаленными разрядами молний, уменьшается,так как амплитуды сигналов затухают по мере:распространения от ис а до места регистрации. Это приводит к тому, что на малых расстояниях от места98763регистрации регистрируются практически всеразряды, а на больших - только наиболееинтенсивные, что, в свою очередь, ведет к искажению измеряемого распределения амплитудэлектромагнитных сигналов, генерируемых 5этими разрядами.Устранение указанного недостатка можетбыть достигнуто за счет обеспечения определенности радиуса действия устройства. В пределахэтого радиуса должны регистрироваться практи Очески все разряды, а эа его пределами регистрации не должно быть., Дпя решения этой задачимогут быть использованы сигналы грома, таккак интервал времени между моментами прихода к месту регистрации электромагнитного 15сигнала от разряда и сигнала грома однозначноопределяет дальность до разряда.Цель изобретения - повышение точностиизмерений эа счет регистрации электромагнитныхсигналов от разрядов в пределах опрЕделенного 2 ррадиуса.Укаэанная цель достигается тем, что устройство для определения распределений вероятное.тей амплитуд, импульсных сигналов, содержащееформирователь импульсов, амплитудно - импупь. э 5сный модулятор, выход которого соединен с .входом амплитудного анализатора, а первыйвход - с выходом первого пикового детектора,управляющий вход которого объединен с входомблока задержки и подключен к выходу первогоЗОодновибратора, первый вход которого являетсяпервьу входом устройства, содержит второй .пиковый детектор, второй одновибратор и эле-.менты И, выход которого подключен к второ.му входу амплитудно - импульсного модулятоЭ 5ра, первый вход - к выходу первого одновиб.ратора, второй вход которого объединен с входом формирователя импульсов и подключен квыходу второго одновибратора, вход которогоявляется вторым входом устройства, выход40формирователя импульсов соединен со вторымвходом элемента И, при этом выход блоказадержки подключен к первому входу второгопикового детектора, выход которого соединенсо вторым входом первого пикового детектора,45а второи вход второго пикового детектора является первым входом устройства.На чертеже приведена структурная схемапредлагаемого устройства,Устройство для определения распределенийвероятностей амплитуд импульсных сигналовсодержит последовательно соединенные первыйодновибратор 1, блок 2 задержки, второй пиковый детектор 3, первый пиковый детектор. 4, амплитудно - импульсный модулятор 5 имногоканальный амплитудный анализатор 6.К одному из входов амплитудно - импульсногомодулятора 5 подключена цепочка, содержащаяпоследовательно соединенные второй одновибра. тор 7, формирователь 8 импульсов и элемент И 9. Один из входов первого одновибратора1 соединен с выходом второго одновибратора7, вход которого является вторым входомустройства. Выход первого одновибратора 1.соединен с одним из входов элемента И 9и одним из входов первого пикового детектора 4. Один из входов второго пикового детектора 3 объединен с одним из входов первого одновибратора 1 и является первым входом устройства.Устройство работает следующим образом.Электромагнитный сигнал, генерируемый разрядом молнии, поступает на первый вход, устройства и подается одновременно на информационный вход второго пикового детектора 3 и на один из входов первого одновибратора 1. Когда величина этого сигнала превышает выбранный заранее пороговый уровень, на выходе первого одновибратора 1 появляется прямоугольный импульс, длительность которого определяет радиус действия устройства. Например,длительность этого импульса 30 с соответствует радиусу действия 10 км. Передним фронтом импульса с выхода первого одновибратора 1 запускается блок 2 задержки, в качестве которого может быть использован одновибратор. На выходе блока 2 задержки появляется пря моугольный импульс, длительность которого устанавливается равной длительности первого компонента электромагнитных сигналов, генерируемых разрядами молний, и может быть выбрана равной 5 мс. Передним фронтом этого импульса второй пиковый детектор 3 переводится в рабочее состояние. После того, как импульс на выходе блока 2 задержки закончился, второй пиковый детектор 3 возвраща. ется в исходное состояние. При этом первый пиковый детектор 4 запоминает максимальную амплитуду первого компонента исследуемого сигнала.Импульс с выхода первого одновибратора 1 поступает также на один из входов элемента И 9 и открывает его на время, равное времени распространения до места регистрации сигнала грома от разряда на удалении, равном радиусу действия устройства.Сигнал грома поступает на второй вход устройства и подается на вход второго одновибратора 7, который служит для исключения многократного запуска формирователя 8 им. пульсов сигналом грома одйого и того же разряда. Если величина сигнала грома превосходит порог срабатывания второго одновибратора 7, на выходе последнего появляется прямоугольный импульс, длительность которого устанавливается равной максимальной продолжительности грома и может быть выбрана равной 20 с. Передним фронтом этого импульса37 5 9876 запускается формирователь 8 импульсов, выл батывающий нормализующии импульс,Если разряд молнии происходит в пределах радиуса действия устройства, элемент И 9 в этот момент открыт и нормализующий импульс 3 проходит на управляющий вход амплитудио - импульсного модулятора 5. При этом на информационный вход модулятора 5 с выхода первого пикового детектора 4 поступает квазипостоянное напряжение, величина которого 6 равна максимальной амплитуде первого компонента исследуемого электромагнитного сигнала. ,Таким образом, на выходе модулятора 5 появляется импульс с нормализованными параметрами, амплитуда которого равна этой макси- И мальной амплитуде. Импульс с выхода модулятора 5, регистрируется в одном из каналов анализатора 6 в зависимости от амплитуды.Задним фронтом импульса с выхода второго одновнбратора 7 первый одновибратор 1 возвра- эф щается в исходное состояние (если импульс на его выходе еще не закончился). Импульс с выхода первого одновибратора 1 своим задним фронтом переводит первый пиковый детектор 4 в исходное состояние. Устройство готово к ре гистрации следующего разряда.Если разряд происходит эа пределами радиу. са действия устройства, сигнал грома приходит спустя время, превьпнающее длительностьраэрещающего импульса на одном из входов зле чя мента И 9, При этом в момент появления юр. мализуюшего импульса элциент И 9 оказывается закрытым. Нормализующий импульс с выхода формирователя 8 импульсов на управляющий вход модулятора 5 не проходит и, следовательно, такой разряд регистрироваться не будет.По окончании процесса измерения количесство импульсов в каждом канале анализатора 6 будет пропорционально измеряемому значению 4 частоты появления электромагнитного сигнала с соответствующей максимальной амплитудой первого компонента.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения распре. делений вероятностей максимальных амплитуд первых компонентов электромагнитных сигналов, генерируемых молниями, за счет регистрации разрядов в пределах определенного радиуса. Электромагнитные сигналы, генерируемыемолниями, содержат сведения о распределениизарядов и нх пространственно - временном изменении нри развитии молнии. Вследствие этого распределение вероятностей максимальныхамплитуд этих сигналов отражает соответствую.щее распределение для токов молнии, котороепредставляет значительный интерес с точкизрения молниезащиты,Формула изобретения Устройство для определения распределенийвероятностей амплитуд импульсных сигналов,содержащее формирователь импульсов, амплитудно - импульсный модулятор, выход которогоЪсоединен с входом амплитудного анализатора,а первый вход - с выходом первого пиковогодетектора, управляющий вход которого обьединен с входом йюка задержки и подключенк выходу первого одновибратора, первый входкоторого является первым входом устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности, оно содержит второй пи.ковый детектор, второй одновнбратор и элементИ, выход которого подключен к второму вхо.ду амплитудно - импульсного:модулятора, пер.вый вход - к выходу первого одновнбратора,второй вход которого обьединен с входом формирователя импульсов и подключен к выходувторого одновибратора, вход которого являетсявторым входом устройства, выход формирователя импульсов соединен со вторым входом зпе.мента И, при этом выход блока задержки подключен к первому входу второго пиковогодетектора, выход которого соединен со вторымвходом первого пикового детектора, а второйвход второго пикового детектора являетсяпервым входом устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР по заявкеМф 2860534/18 - 24, кл. б 06 6 7/52, 1979.2. Авторское свидетельство СССР по заявкеИф 2901563/18 - 24, кл, 6 06 0 7/52, 1980987637 Составитель 3. Сечи Техред С. Мигунова Корректор Н, Коро Редактор Ю. Середа Закаэ 10306/38 Тираж 704 .ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписно илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная