Устройство для автоматического измерения шумов

(5 К 29/26 ОПИСА ВТОРСН ТЕЛЬСТВ о СССР1981.СССР1982. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГОИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВ(57) Изобретение может быть использовано для измерения основных статитических характеристик источниковшумовых сигналов. Цель изобретениярасширение диапазона частот исследумого сигнала и расширение функциональных возможностей - достигаетсяза счет использования стробоскопического метода анализа исследуемыхпроцессов и дополнительного измерения автокорреляционнои функции и интервала корреляции. Для измерения зкона распределения сигнал с выхода ЯО 147989 источника 1 шума через последовательно соединенные усилитель 2, блок 3слежения-хранения и блок 4 сравненияпоступает в блок 5 статистическойобработки. При этом по командам блока 7 управления в блоке 4 сравненияпроисходит сравнение исследуемогошума с опорным сигналом, вырабатываемым цифроаналоговым преобразователем 6. Пля измерения автокорреляционнсй функции используются первый 2 ивторой 8 усилители, первый 3 и второй9 блоки слежения-хранения и линия 16задержки. Выходные сигналы первого 3и второго 9 блоков слежения-храненияперемножаются в перемножителе 10, интегрируются интегратором 11 и черезаналого-цифровой преобразователь 12поступают в блок 13 нормализации подисперсии. С выхода последнего нормированное значение автокорреляционнойфункции поступает в блок 5 статистической обработки, выходной сигнал которого через блок 7 управления разрешает прохождение сигнала через элемент И 15. 2 з.п, А-лы, 4 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения основных статистических характеристик источников шу 5 мовых сигналов.Целью изобретения является расширение диапазона частот исследуемого шума за счет стробоскопического метода анализа исследуемых процессов и 10 расширение функциональных возможностей, заключающееся в измерении авто- корреляционной функции и интервала корреляции.На фиг. 1 представлена блок-схема 15 предлагаемого устройства; па фиг.2 блок-схема блока управления; на фиг. 3 - блок-схема блока нормализаций по дисперсии; на фиг. 4 - эпюры напряжений в характерных точках уст ройства.В устройстве для автоматического измерения шумов источник 1 шума через усилитель 2, блок 3 слежения-хранения подключен к информационному входу блока 4 сравнения, выход которого подключен к входу блока 5 статистической обработки, а управляющий вход через цифроаналоговый преобразователь 6 к блоку 7 управления и через второй 30 усилитель 8, второй блок 9 слежения - хранения к входу блока 10 умножения, другой вход которого подключен к выходу первого блока 3 слежения-хранения, управляющий вход - к выходу блока 7 управления, а выход через интегратор 11 и аналого-цифровой преобразователь 12 - к входу блока 13 нормализации по дисперсии, выход которого подключен к входу блока 5 статис тической обработки и первому входу блока 14 сравнения, другой вход которого подключен к выходу блока 7 управления а выход - к входу элемента И 15, выход которого подключен к 45 входу блока 5 статистической обработки, а другой вход совместно с первым входом линии 16 задержки - к выходу блока 7 управления, второй вход линии 16 задержки подключен к выходу блока 7 управления, первый выход линии 16 задержки подключен к управляющему входу блока 3 слежения-хранения, а второй выход - к управляющему входу второго блока 9 слежения-хранения, вход блока 5 статистической обработки подключен к выходу блока 7 управления, а вход блока 7 управления подключен к. выходу блока 5 статистической обработки, управляющий вход источника 1 шума подключен к выходу блока управления 7.Первый блок 3 слежения-хранения состоит из аналогового ключа 17, информационный вход которого подключен к выходу усилителя 2, управляющий вход через формирователь 18 импульсов - к выходу линии 16 задержки, а выход - к запоминающему конденсатору 19 и входу буферного усилителя 20, выход которого подключен к входу блока 4 сравнения и входу блока 10 умножения, Второй блок 9 слежения-хранения состоит из аналогового ключа 21, информационный вход которого подключен к выходу усилителя 8, управляющий вход через формирователь 22 импульсов - к второму выходу линии 16 задержки,а выход - к запоминающему конденсатору 23 и входу второго буферного усилителя 24, выход которого подключен к второму входу блока 10 умножения.Линия 16 задержки состоит из источника 25 опорного напряжения, выход которого подключен к входу блока 26 сравнения, выход которого подключен к формирователю 18 импульсов, а другой вход совместно с первым входом блока 27 сравнения подключен к выходу генератора 28 линейно изменяющегося напряжения, вход которого подключен к выходу блока 7 управления, второй вход блока 27 сравнения подключен к выхо- . ду цифроаналогового преобразователя 29, вход которого подключен к выходу блока 7 управления, а выход - к входу формирователя 22 импульсов, формирователи 18 и 22 импульсов выполнены на диодах с накоплением заряда, что необходимо для получения импульсов с крутыми фронтами, обеспечивающими высокое быстродействие аналоговых ключей 17 и 21, от которых зависит максимальная частота анализируемого процесса.Блок 7 управления состоит из регистра 30 управления, регистров 31 и 32 данных и триггера 33 подтверждения приема команд и данных. При этом входы регистров управления 30 и данных 31 и 32 подключены к блоку 5 статис-. тической обработки, а соответствующие выходы - к триггеру 33 подтверждения приема команд и данных, выход которого подключен к блоку 5 статистической обработки, кроме того, оставшиеся выходы регистра 30 управления подклю 1479896чены соответственно к источнику 1 шума, блоку 10 умножения, блоку 14 сравнения и к генератору 28 линейно изменяющегося напряжения, а оставшиеся5 выходы регистров 31 и 32 данных подключены соответственно к цифроаналоговым преобразователям 6 и 29.Блок 13 нормализации по дисперсии состоит из делителя 34, элемента 35 памяти, элемента И 36 и триггера 37. Первый вход и выход делителя 34 являются соответственно входом и выходом блока 13 нормализации по дисперсии, а второй вход соединен с выходом 5 элемента 35 памяти, вход которого подключен к выходу элемента И 36, первый вход которого соединен с выходом триггера 37, вход которого объединен с вторым входом элемента И 36 и под) ключен к входу блока 13 нормализации по дисперсии,Устройство работает следующим образом.25При измерении шумов (фиг. 4 а) изблока 5 статистической обработки вблок 7 управления поступают командыи данные, задающие п циклов измерений,при этом каждый цикл содержит ш тактов опроса источника шума,Для измерения закона распределения используется первый канал, состоящий из усилителя. 2 и блока 3 слежения- хранения. Один такт опроса состоит из подачи из блока 7 управления на источник 1 шума импульса, инициализирующего его работу, усилия входного сигнала источника 1 шума в усилите О ле 2, фиксация в блоке 3. слежения- хранения мгновенного значения напряжения усиленного сигнала (фиг.4 г) по фронту сигнала управления, поступающего из блока 7 управления (фиг.4 б), 45 сравнения по амплитуде зафиксированного в блоке 3 мгновенного значения напряжения шума с опорным напряжением Г сформированным на выходе цифроайалогового преобразователя 6 по коду, поступающему из блока 7 управления, Если в данном такте мгновенное значение напряжения зафиксированного сигнала превосходит опорное напряжение 11:, то этот сигнал через блок 4 сравнения поступает на блок 5 статистической обработки.Вероятностьпрохождения сигналов через блок 4 сравнения определяется законом распределения источника 1 шума и гистерезисом блока 4сравнения. В течение одного цикла измерений, состоящего из т тактов опроса, блок 5 статистической обработкиподсчитывает количество тактов опроса и количество прошедших блок 4сравнения сигналов,Отношения этих двух чисел есть вероятность Р, прохождения выходногосигнала источника 1 шума через цепочку усилителя 2 и блок 4 сравненияпри заданном ПДалее из блока 7 управления навход цифроаналогового преобразователя 6 поступает код, по которомуформируется следующее опорное напряжение 11, и цикл измерений повторяется. При 1.=1 11, задается такимобразом, чтобы Р,=1, в последующихциклах 1 , 1),. При Р;=О измерениязавершаются по сигналу, проходящемуиз блока 5 статистической обработкив блок 7 управления.Для измерения значений автокорреляционной Функции и определения интервала корреляции используется первый и второй измерительные каналы илиния 16 задержки. Первый и второйканалы соответственно состоят из усилителя 2 и блока 3 слежения-хранения,усилителя 8 и блока 9 слежения-хранения,Сигнал с выхода источника 1 шумачерез усилители 2 и 8 поступает вблоки 3 и 9 слежения-хранения. Поддействием сформированных управляющихимпульсов (фиг, 4 б и в), ключи 17и 21 закрываются, и на запоминающихконденсаторах 19 и 23 устанавливаются мгновенные значения напряжений,которые хранятся в течение времени,необходимого для преобразования и обработки (фиг,4 г и д). Буферные усилители 20 и 24 обладают высоким входнымсопротивлением, что обеспечивает малый ток утечки запоминающих конденсаторов 19 и 23.Значения временных сдвигов междуканалами, необходимых для получениязначений автокорреляционной функции,получаются с помощью линии 16 задержки. С выхода генератора 28 линейноизменяющееся напряжение поступаетна входы блоков 26 и 27 сравнения.На выходе блока 26 сравнения в моментравенства линейно изменяющегося напряжения и напряжения с источникаопорного напряжения П, появляется им 5 14798пульс. На выходе блока 27 сравненияв момент равенства линейно изменяющегося напряжения и порогового напряжения 11,сформированного на5выходе цифроаналогового преобразователя 29 в соответствии с кодом, поданным из блока 7 управления, такжепоявляется импульс. Разность опорного 11 и порогового 11 , напряжейрний определяет временной сдвиг междуимпульсами и, следовательно, времязадержки между выбираемыми мгновенными значениями напряжения исследуемого процесса. 15С выхода блоков 3 и 9 слеженияхранения мгновенные значения напряжения поступают в блок 10 умножения,который в соответствии с управляющимисигналами из блока 7 управления осуществляет операцию умножения. С выхода блока 10 умножения сигналы поступают в интегратор 11, где формируетсязначение автокорреляционной ФункцииК (О), соответствующее нулевому сдвигу, Из блока 7 управления поступаеткод, в соответствии с которым в линии 16 задержки устанавливается новоезначение задержки,С выхода интегратора 11 значения Зоавтокорреляционной функции Кпоступают в блок аналого-цифрового преобразователя 12 и затем в цифровом видепоступают в блок 13 нормализации подисперсии. Значение К (О) поступаетна первый вход делителя 34, проходитоткрытый элемент И 36, записываетсяв элемент 35 памяти и переключаеттриггер 37 в нулевое состояние,при котором на его выходе появляется 1 Опотенциал, запрещающий прохождениекода с блока аналого-циФрового преобразователя 12 через элемент И 36 в.элемент 35 памяти, не изменяющеесядо конца измерения. Таким образом,последующие значения автокорреляционной функции К( .) номируются относительно К (О) .С выхода блока 13 нормализациипо дисперсии нормированные значенияавтокорреляционной функции Кпоступают в блок 5 статистической обработки и в блок 14 сравнения, где происходит сравнение с кодом, определяющим порог, задаваемый из блока 7 уп 55равления для определения интервалакорреляции. В случае превышения заданного порога блок 14 сравнения вырабатывает сигнал разрешения, разрешающий прохождение через элемент И 15 в блок 5 статистической обработки управляющего кода, для цифроаналогового преобразователя 29, определяющего время задержки 7,После установления на линии 13 задержки значения, соответствующего максимальному сдвигу, измерения завершаются.Формула изобретения1. Устройство для автоматического измерения шумов, содержащее усилитель, подключенный к .выходу источника шума, блок сравнения, опорный вход которого подключен к цифроаналоговому преобразователю, информационные входы которого подключены к выходам блока управления, соответствующие выходы которого раздельно подключены к управляющим входам источника шума и блока статистической обработки, информационный вход которого подключен к выходу блока сравнения, а управляющий выход - к блоку управления, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей и диапазона частот измеряемых шумов, в него введены второй усилитель, два блока слежения-хранения, линия задержки, блок умножения, интегратор, аналого-цифровой преобразователь, блок нормализации по дисперсии, второй блок сравнения и элемент И, при этом вход второго усилителя объединен.с входом первого и подключен к выходу источника шума, информационные входы блоков слежения-хранения подключены соответственно к выходам первого и второго усилителей, управляющие входы - к выходам линии задержки, а выходы - к информационным входам блока умножения, при этом выход первого блока слежения-хранения подключен к информационному входу первого блока сравнения, выход блока умножения через интегратор и аналого-цифровой преобразователь подключен к входу блока нормализации по дисперсии, выход которого подключен к входам блоков статистической обработки и второго блока сравнения, опорный вход которого подключен к выходу управления, а выход - к входу элемента И, другой вход которого совместно с вторым входом линии задержки подключен к выходублока управления, причем первый вход линии задержки также подключен к соответствующему выходу блока управления, выход элемента И подключен к входу блока статистической обработки.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок нормализации по дисперсии состоит из делителя, элемента памяти, элемента И и триггера, причем входы делителя, элемента И и триггера объединены и являются входом блока нормализации по дисперсии, выход триггера подклю.чен к второму входу элемента И, выход которого через элемент памяти последовательно подключен к второму входу делителя, выход которого является выходом блока нормализации по дисперсии. 3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что линия задержки состоит из генератора линейно изменяющегося напряжения, вход которого является первым входом линии задержки, а выход подключен к первым входам третьего и четвертого блоков сравнения, выходы которых являются первым и вторым выходамн линии за" держки, цифроаналогового преобразователя, вход которого является вторым входом линии задержки, а выход подключен к второму входу четвертого блока сравнения, источника опорного напряжения, выход которого подключен к второму входу третьего блока сравнения.1479896 Составитель Н.ИихаРедактор Т.Парфенова Техред И. Ходанич Корректор И,Василье 71 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,каз 2540/45ИИПИ Госуд арственного комитет 113035, Москва Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР5, Раушская наб., д, 4/5