Способ определения параметров избыточного шума

(21) (22) (46) з ности шума до тех пор не будет р Тогда апре ность мощн Е спектра и змеренным значени емние вычисленное знач меренному значен спектральную пло ма на любой част ного шума по фор1 пй 17/ А покавно и Я ти ш те збыт л=В де 7 ощност з ренныел Г-Аают и2)чная оотв а часто 3 условиягде К ) 1, астота в ). 1 нл,ного шума и ки и микроэ х качества ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОУИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4194697/24-2113.02,8723.05.89. Бюл. Ф 19 (71) Севоро-Западный заочныйполитехнический институт(56)"МагЪЫ 1.С. Мазеп-Регек Г.Х,Бегга-МеяСгея Р, Мезцгея Йц Ъгц 1 с Йе ааспб йея ггапяхягогя р 1 апя йцх аггея Ъаязея Кгеяцепсея. - Е 1 ессгоп 1 с 1.его, 1966, 9 9,. 72, рр.343-345.Тетерич Н.М. Генератор шума и и мерение шумовых характеристик, М.: Энергия, 1968, с. 182, рис. 4-22. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИЗБЫТОЧНОГО ШУМА(57) Изобретение может быть использовано для определения параметров избыточного шума изделий электронной техники и микроэлектроники при контроле их качества и прогнозировании отказов. Цель изобретения - повьппе-, ние быстродействия и информативности измерений - достигается за счет исключения дополнительных операций измерения спектральной мощности избыточного шума в низкочастотной части диапазона измерений, а также определения частотного индекса. Избыточный Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использовандля определения параметров избыточшум усиливают, фильтруют, петектируют и усредняют, при этом измеряютмощности избыточного шума на трехчастотах, вычисляют значения частотного индекса у , коэффициента пропорциональности В и спектральной плотности мощности шума Б, сравнивают вычисленное значение спектральной плотности мощности шума с ее измереннымзначением. Если они не равны, то измеряют мощность шума на новых частотах, повторяют вычисления частотногоиндекса, коэффициента пропорциональности и спектральной плотности мощности шума и сравнения вычисленногозначения спектральной плотности мощйПбыточного шума, измвенно в полосах ЬГты измерения Гвыбиг = К "й,. (и = 0,1а Й - верхняя гранполосах АГ= АГлий электронной техн траники при контролепрогнозирования отказов.Цель изобретения - повышение быстродействия за счет исключения дополнительных операций измерения спектральной плотности мощности избыточноФ 5 го шума в низкочастотной части диапазона измерений, а также повышение информативности измерений за счет определения частотного индекса избыточного шума. 10На чертеже представлена Функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа.Устройство содержит исследуемый. прибор 1, выход которого через усили тель 2 соединен со всеми И+1 входами Фильтрующих элементов блока 3 фильтров, И+1 выходов которого соединены с 0+1 входами коммутатора 4, выход которого соединен с входом квадратичного детектора 5, выход которого соединен с первым входом перестраиваемого интегратора 6, а выход перестраиваемого интегратора 6 соединен с первым входом аналого-цифрового преоб разователя 7, выход которого посредством шины данных соединен с первыми входами дешифратора 8. Блок 9 постоянной памяти, блок 10 оперативной памяти, дешифратор 11 состояний процессора, центральный процессор 12 и дешиф ратор 13 внешних устройств образуют микропроцессорный блок 14, который через шину данных соединен с блоком 15 клавиатуры, индикатором 16, аналого-цифровым преобразователем 7 и дешифратором 8, выход которого шиной данных соединен с И+1 входами коммутатора 4 и вторым входом перестраиваемого интегратора 6.Сущность способа состоит в том, что измеряют мощности избыточного шума на частотах Й Х Г , являющихся членами последовательности вида1(К 1); и - показатель степени членов ряда (и = 0,1,2,з 11); Гв . верхняя граничная частота спектра избыточного шума,соответственно в полосах Ьо АО 9ЬГ, = А 2, 55д (2) где А - коэффициент пропорциональности (А ( 1)где Р ; Р - мощности избыточногошума, измеренные соответственно в полосах Ьоф г1 , Г - центральные частоты полос из ряда (1) при и, соответственно равном Ои 2.Определяют величину коэффициента пропорциональности закона изменения спектральной плотности мощности шума по формуле(4) В - Гогде- частотный индекс, вычисленный по формуле (3), вычисляют значение спектральной плотности мощностишума на частоте К, по формуле Ввыл Г фгде В - коэффициент пропорциональности закона изменения спектральной плотности мощностишума, вычисленный по формуле (4).Сравнивают вычисленное значение спектральной плотности на частоте со значением, измеренным в полосе Ь ЕЕсли Р 4 ЕыЦ И, физмеряют мощность избыточного шума на центральной частоте Й, (при д=3) с полосои Ьз,определяют значение частотного индексапо формуле1 п - . - 1 пР;Р,Ь Г;. Ь Г(6)1 п Г, - 1 пЮ,где Р, ,Р - мощности избыточного шума, измеренные соответственно в полосах Ь Г; , Ь Й, с центральными частотами К; , Г; (при из.-2,1; 1=3).Определяют значение коэффициента пропорциональности закона изменения спектральной плотности мощности шума по формуле Определяют значение частотного индексапо формуле1 п -- 1 пРР; г Г 1-гЬЕ;где где Р - мощность шума, измереннаяна чатоте Г; го полосой Ь, (при г. = 3);Р;- - частотный индекс, вычисленный но формуле (6),Определяют значение спектральной плотности мощности шума на частоте Г;, по формуле (при 1 = 3) л88 Ч(8)1-1где В- коэффициент пропорциональности закона измененияспектральной плотностимощности шума, вычисленный по формуле (7);- частотный индекс, вычисленный по формуле (6).Сравнивают вычисленное значение спектральной плотности на частотесо значением, измеренным в полосе 6 Г,если Б;, Ф8 ЫЧ тогда определяют спектральную плотность мощности шума на любой частотев интервале, частот О - Г; по Формуле (8). Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом.В исходном состоянии по сигналу с дешифратора 8 коммутатор 4 подключает фильтрующий элемент Р блока 3 фильтров к входу квадратичного детектора 5, а постоянная интегрирования перестраиваемсго интегратора 6 соответствует полосе пропускания фильтрующего элемента ф для обеспечения требуемой точности шумового отсчета.Шумовой сигнал, поступающий с исследуемого прибора 1, усиливается усилителе , фильтруется фильтруюто проводят операции измерения мощности шума в полосе частот А Г;сцентральной частотой Й , определяют значение частотного индекса и коэффициента пропорциональности закона,вычисляют значение спектральной плотности на частоте Г; по формулам (6)(8) до тех пор, покаР;,1- 8 ыч км э. е с нтсм р и р: 1"с рэем ъ унтральной частотой Г, и пслссс ЬГ,Путем квадрроват квадр тин 5детектором 5 и нтегрпрсвапя перестраиваемым интегратором 6 с постоянной времени с определяется сцепкасмощности шумовсгс сигнала, прошедшего чер ез Фильтр уюпп эл еме нт РОценка мощности шуьовогс сигнала преосразуется блоком в цифровой сигнали вводится центральным процессором12 в блок 1 О.Время оценки шумсвсгс сигнала оп ределяется выражениемо 2 Угде ь - время сценки шумового сигиОнала для достижешя определенной точности о.ь - требуемая точность шумовогоотсчета;ЬЙ - эффективная полоса фильтру ющего элемента РВ результате работы подпрограммыкоммутации фильтров и перестройкипостоянной интегрирования через дешифратор 8 из микропрсцессорногоблока 14 на коммутатор 4 и на перестраиваемый интегратор 6 поступаетсигнал для подключения фильтрующегоэлемента Ф, блока 3 Фильтров и выборапостоянной интегрирования с., для обеспечения такой же точности шумовогоотсчета а, как и в первом цикле измерений. Фильтрующий элемент характеризуется центральной частотой Г иполосой ЬГ. В результате работы подпрограммы ввода и преобразования отсчетов вычисляется второй отсчетспектральной плотности мощности шумолого процесса. Время изменения вовтором цикле определяется выражениемл 1 2 ЬГ,ю,где Ь Г, - эффективная шумовая полоса ФильтруюЦегс элемента ф,.В результате работы подпрограммыкоммутации, ввода и преобразованияоценивается мощность шума па частотев полосе 6 Й . Время измерения также определяется шумовой полосой Фильтрующего элемента РЗатем осуществляется подпрограмма аппроксимации Формы кривой стектральной плотности анапзрудного про 1481 б 94цесса, для чего по значениям спектральной плотности моыпости шума Б и Б на частотах Е , Г вычисляетсяозначение частотного индексаи коэффиц 1 ента пропорциональности В, по5 которым вычисляется значение спектральной плотности мощности шума Б, ы на частоте Й и сравниваются с оценкой спектральной плотности мощности шума Б , полученной во втором циклеУизмерений, Неравенство этих двух величин означает что частоты, на которых производились измерения,лежат в области, где избыточный шум не является. преобладающим над другими видами шумов и закон изменения спектральной плотности мощности не. соответствуетВвиду Б =- - . В случае неравенства20 Б и Б 1 производится новый циклвйчизмерения на частоте Гс полосой д 1и снова осуществляется подпрограмма аппроксимации. Подпрограммы коммутации, ввода, преобразования и аппроксимации выполняются до тех пор, пока вычисленное значение спектральной плотности мощности шума на частоте Г, не будет равно оценке спектральной плотности мощности шума на этой же частоте. Это означает,что спектральная плотность может быть аппроксимирована выражением вида Б =В-- и избыточный шум определяет за 1 35 кон ее изменения. Следовательно, частотный индекси коэффициент пропорциональности вычислены верно и с их помощью можно определить значение ,спектральной плотности мощности на 4 О частотах в диапазоне от 0 Гц до на которой происходит совпадение из-. меренной и вычисленной спектральной плотности45Результаты оценки спектральной плотности исследуемого процесса и значение частотного индекса и коэффициента пропорциональности выводится на индикатор 16 после принятия решения о спраВедливости используемой аппроксимации. Исходные данные для аппроксимации: полосы фильтрующих элементов, их центральные частоты, значения постоянных интегрирования и частота, на которой необходимо вычислить спектральную ппотность шумового процесса, вводятся перед началом работы с блока 15 клавиатуры. Работа микропроцессорного блока 1 ч основана на подпрограммах ввода и преобразования входных отсчетов, оценки формы кривой спектральной плотности и ввода-вывода внешних устройств, Для обеспечения ввода-вывода информации к внешним устройствам подводятся сигналы синхронизации, которые обеспечивают соответствие между достоверной информацией, находящейся в данный момент на шине данных, и источником или приемником информации. Источник или приемник информации определяется кодом внешнего устройства, задаваемого программно, а дешифратор 13 внешних устройств обеспечивает преобразование программного кода внешнего устройства в аппаратный.Рабочие подпрограммы хранятся в блоке 9, а блок 10 необходим для хранения промежуточных результатов.Формула изобретенияСпособ определения параметров избыточного шума, заключающийся в усилении, фильтрации, детектировании и усреднении шумового сигнала, о т - .л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и информативности измерений, измеряют мощности избыточного шума на трех частотах, вычисляют значение частотного индекса Х, коэффициента пропорциональности В и спектральной плотности мощности шума, сравнивают вычисленное значение спектральной плотности мощности шума с ее измеренным значением, повторяя эти операции до тех пор, пока вычисленное значение спектральной плотности мощности шума не будет равно ее измеренному значению, тогда определяют спектральную плотность. мощности шума на любой частоте Е спектра избыточного шума по формуле1 п -- 1 пР Рп+гдеЙ 1 ннх.Р ,Р - мощности избыточного шума, П ф +1 измеренные соответственно в полосах ЕГ дГ+В = -й Р, Х д п10 п = 0,1,2,5 улбгпадика)о ор Составитель Н. миедактор А. Козориз Техред М.Дидык Корректор А халев 4ар Ир 683/46 4 П сн аказВНИИП Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Ра тиям при ГЕНТ СССР4/5 ениям и отк кая наб., д роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 9 1481694а частоты измерения Г выбираются изусловия где К1 - показатель последовательности; верхняя граничная частота спектра избыточного шума соответственно в полосах АпА ( 1 - коэФФициент пропорциональности.