Устройство для решения системы двух уравнений

.с присоедин 324 Приорит Гасудорстовнва вомотвтСооота Моностроо СССРоо ловом оэоорвтоеои открытой твано 25.10.74,Бюллетень М 38бликования описания 18.06.75 681.325(088,8) Опублик Дата оп Автор.зобратеии 3, А,Заявитель Х УРАВНЕНИЙ(54) УСТРОИСЧВ РЕШЕНИЯ СИСТЕМ боткиЭсте Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных.арифметических устройств для обрарезультатов измерений.Известны устройства для решения симы двух уравнений, содержащие счетчиквремени измерения, блок управления, входкоторого соединен с выходом счетчика вре.меня измерения, два блока измерения, первую и вторую схемы И, выходы которых,соединены соответственно с первыми входами первого и второго "блоков измерения,а первые входы соединены с первым выходом блока управлении,Однако когда средние частоты входныхимпульсов обоих блоков измерения имеютфункциональную зависимость от обоих измеряемых параметров, трудно получить ре-,шение при помощи известных устройств,Предлагаемое устройство отличается отизвестных тем, что оно содержит блок памяти, первый и второй функциональные преобразователи, счетчик с переменным коэффициентом пересчета и основной счетчик,вход которого соединен с выходом счетжГка с переменным коэффициентом пересчета, -вход которого соединен с первыми входамифункциональных преобразователей и с выходом третьей схемыИ, компаратор,входы которого соединены с выходами функциональных преобразователей, а выход - спервым входом третьей схемы "И",второйвход которой соединен со вторым выходом 10 блока управления, а.,третий вход соединенсо входом счетчика времени, третий выходблока управления через четвертую и пятуюсхемы И" соединен со вторыми входамифункциональных преобразователей, вторые 1 Ь входы четвертой и пятой схемИ соединены с выходами первого и второго блоковизмерения соответственно, второй выходпервого блока измерениячерез схемуИЛИсоединен со входом блока памяти, выход 30 кОторого соединен с третьим входом,первого функционального преобразователя, второйвыход которого соединен со вторымвходом схемыИЛИ,Такое выполнение позволяет путем совЙб,мещения функции нелинейного измерения(3) 8 дХ= - Ж МюС средней частоты с определением необходимого участка. аппроксимации упростить решение системй двух ураанениф и повыситьнадежность устройства,При применении радиоизотопных толщиномеров, использующих дискретные методы,обработки результатов, для измерения двухслойных покрытий, требуется получить дваизмеряемых параметра из изменяющихсядвух импульсных потоков, средние часто:ты которых подчиняются следующим зависимостям от измеряемых дараметров. где 1 и 12 получаемые частоты.При этом имеется возможность привести, ,систему уравнений с следующему виду Целью предлагаемого устройства является решение системы уравнений такого вида на базе число-импульсной техники. В упомянутом конкретном случае измерения двухслойных покрытий эти уравнения приобретают следующий вид: Поставленная цель достигается путем совмещения функции нелинейного измерителя средней частоты и вычислительного устройства, так как одновременно с нелинейным измерением средней частоты определяется необходимый участок аппроксимации для вычислительного устройства. Из приведенных уравнений видно, что при раз. ных значениях входной частоты Г в плоскости х, у параметр х может быть выражен от параметра у семейством кривых, которые по оси х сдвинуты на расстояние, которое зависит только от величины Входной частоты 1, Это дает Возможностцзначительно упростить вычислительноеустройство, так как определение необходимого участка аппроксимации и дальнейшее,совместное решение обоих уравнений хР,.как 4 цущдия.,от у при ностояныоц;щаче-.нии: может осуществляться по той жекри, вой, по которой определялся участок аппро.ксимации.10, На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.Оно содержит счетчик 1 времени измерения, блок 2 управления; 1 который в частном. случае может состоять иэ одного16 триггера), схемы "И" 3 и 4, функциональ, ные преобразователи 5, 6 и два блока измерения 7 и 8, каждый из которых состоит иэ цифрового нелинейного измерителясредней частоты известной конструкции,содержащего счетчик импульсов с переменным коэффициентом пересчета 9, основнойсчетчик импульсов 10, триггер управления11, схему "И 12, блок памяти 13 и схему "И 14, В зависимости от решаемого, И, мерителя средней частоты импульсов можетгсостоять только из счетчика импульсов с. основного счетчика импульсов 10 и устройства памяти 13 или усложнена путемвведения дополнительных блоков. Если точки перегиба не могут быть расположенычерез одинаковое количество импульсов,поданных на основной счетчик импульсов35-1 О, то для получения результатов измерения раздельно для каждого измеря. могопараметра устройство может содержать до полнительные блоки памяти 15, подключен, ные параллельно блокам памяти 13 такимобразом., что в зависимости от состояния,блока управления 2, коэффициент пересчетасчетчиков импульсов с переменным коэф фициентом пересчета 9 определяется основ"1ным блоком памяти 13 или дополнительным 16, Вместо дополнительного блока памяти 15. блок памяти 13 может от блока управления 2 устанавливаться в нужное положениеопределяющее необходимый коэффициент60предварительного пересчета счетчика 9.Предлагаемое устройство также содержитцифровой компаратор 16, подключенный косновным счетчикам импульсов 1 О обоихцифровых нелинейных измерителей среднейчастоты 7 и 8, выход которого через схе.му "И" 17, второй вход которой соединенс блоками управления 2, и третий входс одним из входов всего устройства а(7) 1 од д 1 о)К С 6) выход через схемы ИЛИ 5 и 6 соединенисо входами цифровых нелинейных блоковизмерения средней частоты 7 и 8, и через дополнительный предварительный счет-;чик импульсов с переменным коаффициен 5том пересчета 18 соединен с дополнительным основным счетчиком импульсов 19,Выход схемы "И" 17 соединен со входами первого и второго функциональныхпреобразователей 5, 6 содержащих счетчи-;ЬОки с переменным коэффициентом пересчета20 и 21 и основные счетчики импульсов22 и 23, в которые в конце цикла измерения при помощи схем "И 24, "И" 25переписывается результат из основныхЬ 5счетчиков импульсов 10 обоих блоков циф-рового нелинейного измерения средней ча.стоты 7 и 8, Входы цифрового компаратора16 подключены к выходам основных счет. 20чиков 22, 23 функциональных преобразователей 5, 6, К входу блока памяти 15 через схему ИЛИ 26 подключен выход основЮного счетчика импульсов 22,Предлагаемое устройство работает следу 25юшим образом, В исходном состоянии перед началом цикла измерения основной счет-.чик импульсов 10 первого блока измерениясредней частоты 7 устанавливается в состояние где К - начальный коэффициент пересчета счетчика импульсов с переменным коэффициентом пересчета 9 а Д - емкость ос 35 новного счетчика импульсов 10,Все остальное устройство устанавливается в нулевое состояние, На вход Ь подаются импульсы, задающие время измерения Ьнапример, с кварцевого генератора). На входыи 2 подаются измеряемые имнульсные потоки,:,В начале цикла измерения Входные импульсы в первом канале через схему "И" 3, подаются на счетчик 9 им1 пульсов с переменным коэффициентом пере- счета, где импульсы делятся на начальный коаффициент пересчета и подаются на основной счетчик импульсов 10, где производится вычитание фонового значения средней 50 частоты 1 , После этого основной счетчик импульсов 10 первого блока измерения средней частоты 7 окажется в нулевом со- стоянии и перебросит триггер управления 3.1 который откроет схемы "И 12 и 1455 й;через блок памяти 13 изменит коаффициент пересчета счетчика О импульсов на соответствующий первой аппроксимирующей прямой. Когда в триггерах основного счеч чика импульсов 10 будет записано число, соответствующее первой точке пересчетааппроксимирующих прямых, произойдет изменение состояния блока памяти 13, и следовательно, коэффициента пересчета счетчика 9 импульсов с переменным коэф,фициентом пересчета и т. д. 7 аким образом осуществляется линейно-кусочная ап, проксимация функции,:при Х = 0 ( Х = Х ), если при увелиминчении значения Х функцияувеличиваетсяили при Х = Хесли при увеличещОХСнии Х функция у уменьшается,Блок измерения средней частоты 7 работает, как описано, если функциональнаядависимость уравнения 1 является моно-..:тонно растущей.Если и функциональная зависимостьуравнения 2 .является монотонно растущей,тогда и второй блок измерения средней частоты 8 должен быть выполнен аналогичнопервому и работать, какописано выше.Рассмотрим работу второго блока измерения средней частоты в случае, если вторая функциональная зависимость являетсямонотонно падающей,Входные импульсы второго блока измерения через схему И" 4 подаются насчетчик 9 импульсов с переменным коэффициентом пересчета, коаффициент пересчета которого должен быть выбран таким образом, чтобы после подсчитывания количества.входных импульсов, соответствующих максимальному значению диапазона1измененияв основном счетчике импуль-сов 10 было записано число, равное объфгу основного счетчика импульсов 10 минус максимальное значение параметра уминус единица. Далее через выбранныеучастки пересчета аппроксимирующих примых происходит изменение состояния блокапамяти 13 и изменение коаффициента пересчета счетчика 9 импульсов с переменнымкоэффициентом пересчета, при атом результат получается в обратном коде, т, е. вовремя счета значение функции У уменьшается. Во втором цифровом нелинейном измеряеле средней частоты происходит линейно-кусочная аппроксимация функции44771578вычислительного устройства, так как вормин время цикла измерения происходит опречении значения функция у уменьшается или деление значенияпри ( = О (К = (при увеличении эна, т, е, решается система двух уравнений вчениях функция ч увеличивается. 5 плоскости 1у и одновременное паралОдновременно через схему "И 14 через, лельное переключение дополнительных уствыбранные интервалы изменяется состояние ройств памяти на нужный участок аппродополнительного блока памяти 15, в кото-. ксимации для дальнейшего решения систером происходит запоминание участков ап- мы уравнений в плоскости Х, , чем дскбпроксимапии функции при м нимальном зна . стигнуто значительное упрсейение схемычении. входной частоты как функции от па- вычислительного устройства в целом.раметракоторый во время измерительного цикла записываетс ва записывается в основном счеь,Предмет изобретениячике импульсов 10. После окончания вре-мени измерения блок управления 2 эакрыУстройство для решения системы двухвает схемы "Иф 3 и 4 и прекращает пода-,уравнений, содержащее счетчик временину входных ймпульсов отключает блок йа- измерения, блок управления, вход которомяти 15 к счетчику импульсов с перемен- го соединен с выходом счетчика времениным коэффициентом пересчета 9 и откры- измерения, два блока измерения первуювает схему фИ" 17. Импульсы со входа че- й и вторую схемы "И", выходы которых сорез схему "И" 17 подаются на входы обо- единены соответственно первыми входамиих функциональных преобразователей 5, 6 первого и второго, блоков измерения, пери через счетчик импульсов с переменным вые входы соединены с первым выходомкоэффициентом пересчета 18 подается наблока управления, о.тл и ч а ю ш е еосновной счетчик импульсов 19.ж с я тем, что, с целью увеличения функПосле окончания цикла измерения и запь- циональных возможностей и повышения нарания схем "И" 3 и 4 через схемы И".дежности,оно содержит блок;, памяти, пер 24 и 25 производится перепись результа вый и второй функциональные преобразотов в основные счетчики импульсов 22 и ;ватели, счетчик с переменным коэффициен 23, При этом по цепи сброса.устанавли ЗО том пересчета и основной счетчик, входвается исходное состояние первого и вто-которого соединен с выходом счетчика срого блоков измерения средней частоты 7 переменным коэффициентом пересчета, входи 8, после чего начинается. следующий цикл, которого соединен первыми входами функ с.измерения, одновременно с которым проис- циональных преобразователей и с выходом1 ходит дальнейшее решение уравнений при 35 третьей схемы фИ"; компаратор, входыко-,.номоши цифровых функциональных преобра- торого соединены с выходами функциональзователей 5, 6.ных преобразователей, а выход - с первымАппроксимация функций происходит до. входом третьей схемы Иф, второй входтех пор, пока в основных счетчиках им- которой соединен со вторым выходом блопульсов 22, 23 не будут получены одина ка управления, а третий вход соединен соковые значения величины у (с учетом что входом счетчика времени, третий выходрезультат во втором канале записывается блока управления ерез четвертую и пятую;в обратном коде), тогда срабатывает циф- схемы Иф соединен со вторыми входамироной компаратор 16, закрывает схему "И функциональных преобразователей, вторые17 и останавливает устройство. В оснрв-;46 входы четвертой и пятой схем "И" соеди.ны 1 х счетчиках импульсов 22 и 23 будет иены с выходами первого и второго бло,записан результат измерения , а в оснсф-ков измерения соответственно, второй выном счетчике 19 - результат измерения ход первого блока измерения через схемупараметра. "ИЛИ" соединен со входом блока памяти,Из вышеизложенного видно, что в дан- бо,выход которого соединен с третьим входомном цифровом вычислительном устройстве , ,функционального преобразователя, второйдостигнуто совмещение функций цифрового выход которого соединен со вторым входомнелинейного измерителя средней частоты и схемы ФИЛИ.