Устройство для определения распределений вероятностей параметров случайного процесса

(19) (11) 4151) С 06 С 7 52 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОПРЕДЕЛЕНИЯЕЙ ПАРАМЕТпо авт. св.щ е е с я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 Т)Ф 1 Н АВТОРСКОМУ( СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томскомордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.М. Кирова(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 968826, кл, С 06 С 7/52, 1982(прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ВЕРОЯТНОСТ РОВ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА 9 968826, о т л и ч а ю тем,что, с целью расширения областиприменения, оно содержит блок деления, дополнительные фильтр, пиковыйдетектор, элемент И и амплитудныйанализатор, вход которого соединен свыходом дополнительного элемента И,первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом амплитудно-импульсного модулятора ивыходом блока деления, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходЬмвторого и дополнительного пиковых детекторов,выход датчика. сигналов через дополнительный фильтр соединен с информационным входом дополнительного пиконого детектора, управляющий входкоторого подключен к управляющемувыходу первого пикового детектора.1 1138811 2Изобретение относится к специали-обходимо .для получезированным средствам вычислительной параметрах молнии,техники, предназначенным для измере-Указанная задачания статистических характеристик шена посредством сослучайных процессов, пределения, определПо основному авт. св. Р 968826 известного устройстизвестно устройство для определения лением, соответствраспределений вероятностей парамет- молнии в пределахров случайного процесса, содержащее ной поверхности крудатчик сигналов, выход которого сое рого наиболее целесдинен с входом первого одновибратора порядка 30 км или: би с информационным входом первого сигналы от разрядовпикового детектора, информационный в точке регистрациивыход которого подключен к информа- главным образом радционному входу амплитудно-импульсно ляющей электрического модулятора, управляющий вход ко- поля молнии. При этторого соединен с выходом формирова- сигналов грома прак.теля импульсов, а выход - с входом но, так как на рассамплитудного анализатора, пороговый 20 км от разряда заэлемент, элемент И, второй одновиб сигналы грома, какратор, второй и третий пиковые де- ставляется возможньтекторы, блок вычитания и первый и известно, что электвторой фильтры, входы которых объе- нал, генерируемый мдинены и подключены к выходу датчика вается из нескольки,сигналов. Выходы фильтров через со которые по разномуответствующие второй и третий пиковые янием при распрострдетекторы подключены соответствен- ника до места регисно к первому и второму входам блока ности, электрическавычитания, выход последнего через изменяется обратнопороговый элемент соединен с первым ЗО кубу расстояния, а.вХодом элемента И, выход которого обратно пропорционподключен к входу формирователя им- ни расстояния,пульсов., второй вход элемента И объ- . Таким образом,отединен с входом включения первого составляющих изменяпикового детектора и соединен с вы 35от расстояния до разходом первого одновибратора, управля- . быть использовано длюший выход первого пикового детекто- формации .об этом расра подключен к входам включения вто- но также, что в опрерого и третьего пиковых детекторов, зонах частот возможнПри этом вход второго одновибратора регистрация электросподключен к выходу первого фильтра, диационной составляюа выход соединен с третьим входом го поля молнии. Таки элемента И 1Известное устройство позволяет регистрировать сигналы, амплитуды которых превышают порог срабатывания первого одновибратора. При этом в случае исследования электромагнитных сигналов, генерируемых молниями, устройство имеет неопределенный ра диус действия, т.е. регистрирует наземные разряды на любых расстояниях, но с различной вероятностью (чем больше расстояние до разряда, тем меньше вероятность его регистрации). 55 Это не позволяет привести измеряемое распределение к заданному фиксированному расстоянию до разрядов, что нения информации оможет быть репоставления расяемого с помощьюва, с раслредеующим разрядамаданного на земга, радиус котоообразно выбиратьолее с тем, чтобыза его пределамиопределялисьиационной составго или магнитногоом использованиетически невозможтояниях болеерегистрироватьправило, не предо, В то же времяромагнитный сиголнией, складых составляющих,затухают с расстоанении от источтрации. В частя составляющаяпропорциональнорадиационная -ально первой степеношение указанныхется в зависимостиряда и можетя получения инстоянии. Известделенных диапаа раздельнаятатичегкой и ращих электрическом образом, регистрируя сигналы, для которых отношение указанных составляющих не превышает некоторого критического значения, соответствующего расстоянию, равному заданному радиусу действия устройства, можно получать распределения вероятностей амплитуд сигналов, обусловленных разрядами молнии в пределах заданного на земной поверхности круга. Цель изобретения - расширение области применения устройства путем нолучения одновременно двух распределений вероятностей, соответствующихразрядам молнии в двух территориальных зонах.3Указанная цель достигается тем, что устройство для определения распределений вероятностей параметров случайного процесса содержит блок деления, дополнительные фильтр, пико вый детектор, элемент И и амплитудный анализатор, вход которого соединен с выходом дополнительного элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с вы О ходом амплитудно-импульсного модулятора и выходом блока деления, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго и дополнительного пиковых детекторов, выход датчика сигналов через дополнительный фильтр соединен с информационным входом дополнительного пикового детектора, управляющий вход которого подключен к управляющему вь- ходу первого пикового детектора,11388 На чертеже приведена структурнаясхема предлагаемого устройства,Устройство для определения рас 25пределений вероятностей параметровслучайного процесса содержит датчик1 сигналов, выход которого соединен свходом первого одновибратора 2 и синформационным входом первого пикового детектора 3, информационныйвыход которого подключен к информационному входу амплитудно -импульсного модулятора 4, управляющий входкоторого соединен с выходом формирователя 5 импульсов, а выход - с входом амплитудного анализатора 6,Устройство содержит также пороговый элемент 7, элемент И 8, второйодновибратор 9, второй 10 и третий11 пиковые детекторы, блок 12 вычитания и первый 13 и второй 14 фильт,ры входы которых объединены и поцЭключены к выходу датчика 1 сигналов.Выходы фильтров 13 и 14 через пиковые детекторы 10 и 11 соответственно подключены к соответствующим входам блока 12 вычитания, Выход последнего через пороговый элемент 7 соединен с первым входом элемента И 8,выход которого подключен к входуформирователя 5 импульсов. Второйвход элемента И 8 объединен с входомвключения пикового детектора 3 и соединен с выходом одновибратора 2. Управляющий выход пикового детектора 3 55подключен к входам включения пиковых детекторов 10 и 11. При этомвход одновибратора 9 подключен к вы 11 4ходу фильтра 3, а выход соединен стретьим входом элемента И 8. Крометого, устройство содержит дополнительный фильтр 15, вход которого сое;,динен с выходом датчика 1 сигналов,а выход подключен к информационномувходу дополнительного пикового детектора 16, и блок 17 деления. Выход последнего соединен с одним из входовдополнительного элемента И 18,другойвход которого подключен к выходу модулятора 4, а выход - к входу дополнительного амплитудного анализатора19, Управляющий вход пикового детектора 16 соединен с управпяющим выходом пикового детектора 3, а выходподключен к одному из входов блока17 деления, другой вход которого соединен с выходом пикового детектора10, фильтр 13 настроен на максимумспектральной плотности электромагнитных сигналов, генерируемых наземными разрядами (5-10 кГц). Приэтом сигнал на его выходе определяется прежде всего радиационной составляющей поля. фильтр 14 настроенна максимум спектральной плотностисигналов, характерных для облачныхразрядов (25-50 кГц). Сигнал на выходе фильтра 15 определяется главнымобразом электростатической составляющей электромагнитного поля молнии.Если радиус круга, в котором регистрирует разряды анализатор 19, составляет 30 км, можно выбрать полосуфильтра 15500-250 Гц,Сигнал с выхода датчика 1 поступает одновременно на входы фильтров 13 - 15 одновибратора 2 и на информационный вход пикового детектора 3. Когда величина сигнала превысит порог срабатывания одновибратора 2, на выходе последнего появляется прямоугольный импульс, длительность которого равна максимальной длительности исследуемых сигналов. Передним фронтом этого импульса пиковые детекторы 3, 10, 11 и 16 переводятся в рабочее состояние.Если величина сигнала на выходе фильтра 13 превышает порог срабатывания одновибратора 9, последний выдает разрешающий импульс на один из управляющих входов элемента И 8. Длительность этого импульса может быть выбрана равной длительности импульса на выходе одновибратора 2.Сигналы с выходов Фильтров 13 - 15 поступают на информационные входы пиковых детекторов 10, 11 и 16 соответственно, с помощью которых наибольшие амплитуды этих сигналов запоми наются до момента истечения времени,эравного максимальной длительностиисследуемых сигналов, Сигналы с выходов пиковых детекторов 10 и 11 подаются на входы блока 12 вычитания. 10 Разностный сигнал с выходя последнего поступает на вход порогового элемента. 7, в качестве которого может быть использован триггер Шмитта, Если величина сигналя на выходе пи кового детектора 11 больше на величину превышающую порог срабатывания порогового элемента 7, последний выдает разрешающий импульс на другой управляющий вход элемента И 8. 20В этом случае (сигнал соответствует наземному разряду) задним Фронтомеимпульса с выхода одновибратора 2 запускается Формирователь 5 импульсов, который вырабатывает нормали зующий импульс, поступающий на управляющий вход амплитудно-импульсно-. го модулятора 4, При этом на информационный вход модулятора 4 подается квазипостоянное напряжение с ин- З 0 Формационного выхода пикового детектора 3, величина которого равна максимальной амплитуде сигнала на инФормационном входе пикового детектора 3. Таким образом, на выходе мо- З 5 дулятора 4 появляется импульс с нормализованными параметрами, амплитуда которого равна максимальной амплитуде сигнала на выходе датчика 1, Этот импульс регистрируется в соответствующем канале анализатора 6,Сигналы с выходов пиковых детекторов 10 и 16 подаются на входы блока 17 деления. Если величина отношения второго сигнала к первому 45 больше заданного критического значения (разряд происходит в пределах заданного круга), блок 17 дедения выдает разрешающий импульс на управляющий вход элемента И 18. При этомсигнал с выхода модулятора 4 регист-рируется также анализатором 19,Если величина отношения сигналовна выходах пиковых детекторов 16 и10 не превышает заданного критического значения (разряд происходит запределами заданного круга), разрешающий импульс на управляющий входэлемента И 18 не выдается и анализатор 19 в этом случае в работе неучаствует, Если величина сигнала навыходе Фильтра 13 не превышает порога срабатывания одновкбратора 9 илине превышает величины сигнала на выходе фильтра 14 на величину, достаточную для запуска порогового элемента 7, илк то к другое вместе, элемент И 8 не открывается. В этом случае (сигнал соответствует облачномуразряду) Формирователь 5 импульсовне запускается и, следовательно, такой сигнал нк одним из анализаторов6 и 19 не регистрируется.После того, как одновибратор 2возвратится в исходное состояние(импульс на егс выходе закончится),напряжение на выходе схемы включенияпикового детектора, входящей в состав пикового детектора 3, начинаетснижатьея и при достижении им опре,целеннога уровня пиковые детекторы3, 10, .11 к 16 возвращаются в исходное состояние,Предлагаемое устройство дает возможность существенно расширить область применения по сравнению с известным, позволяя получать одновременно двя распределения вероятностей,соответствующие разрядам молнии вдвух территориальных зонах, Сопоставление указанных распределений позволяет получать распределения, соответствующие Фиксированному расстояниюдо разрядов, что в свою очередь может быть использовано для оценкираспределений параметров молнии,необходимых для расчетов молниезащиты1138811 орректор О. Билак Заказ 10690/ Тираж 710 ПВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открыти 13035, Москва, Ж, Раушская наб. писноеССР ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Э. СенинаРедактор А. Козориз Техред А.Бабинец