Устройство для определения распределений вероятностей параметров импульсных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ВЕРОЯТНОСТЕЙ ПАРАМЕТ;РОВ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее одновибратор, вход которого объединен с информа1щонным входом первого пикового детектора, выход которого подключен к информационному взводу второго пикового детектора, управляющий вход которого объединен с управляющим входом амплитудно-импульсного модулятора и подключен к вьтоду формирователя импульсов, а выход второго пикового детектора соединен с информационным входом амплитудно-импульсного модулятора, выход которого подключен к входу амплитудного анализатора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности определения распределений вероятностей максимальных крутизн переднего фронта импульсных сигналов, оно содержит триггер, блок дифференцирования, пороговый элемент и ключ, информационный вход которого объединен с входом одновиб8 ратора и подключен к выходу блока дифференцирования, вход которого является входом устройства, а. выход ключа через пороговый элемент подключен к входу формирователя.импульсов , к управляющему входу первого пикового детектора и к первому установочному входу триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, а. второй установочный вход триггера подключен к выходу одновибратора .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COWMNI

РЕСПУБЛИК,.80„„1111183 A

3(д) G Об. С 7/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Я РPpу ю / @

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .1, ---. 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3582709/18-24

° I(22) 21.04.83 (46) 30.08.84. Бюл. У 32 (72) В.А. Раков и В.И. Потапкин (71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.М. Кирова (53) 681.3 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 926687, кл. G 06 G 7/52, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР .Р 987637, кл. С 06 G 7/52, 1981

{прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ВЕРОЯТНОСТЕЙ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее

:одиовибратор, вход которого объединен с информационным входом первого пикового детектора, выход которого подключен к информационному входу второго пикового детектора, управляющий вход которого объединен с управляющим входом амплитудно-импульсного модулятора и подключен к выходу формирователя импульсов, а выход второго пикового детектора соединен с информационным входом амплитудно-импульсного модулятора, выход которого подключен к входу амплитудного анализатора, о т л и ч а ю щ е е. с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности определения распределений вероятностей максимальных

; крутизн переднего фронта импульсных сигналов., оно содержит триггер, блок дифференцирования, пороговый элемент и ключ, информационный вход которого объединен с входом одновиб" ратора и подключен к выходу блока дифференцирования, вход которого является входом устройства, а выход ключа через пороговый элемент подключен к входу формирователя,импульсов, к управляющему входу первого пикового детектора и к первому установочному входу триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, а второй установочный вход триггера подключен к выходу одновибратора.

1 1111

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для измерения статистических характеристик случайных процессов, и может быть использовано, например, при исследовании возмущений электромагнитного поля Земли, обусловленных раз рядами молний.

Известно устройство для определения распределений вероятностей параметров импульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные одновибратор, формирователь импульсов, амплитудно-импульсный модулятор и многоканальный амплитуд ный анализатор, а также пиковый детектор, выход которого подключен к информационному входу амплитудноимпульсного модулятора, управляющий вход соединен с выходом формирователя импульсов, а информационный вход объединен с входом одновибратора и является входом устройства 1g.

Однако такое устройство не позволяет анализировать максимальные крутизны переднего фронта исследуемых сигналов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения распределений вероятностеи амплитуд

30 импульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные первый одновибратор, блок задержки, первый пиковый детектор, второй пиковый детектор, амплитудно-импульсный 35. модулятор и многоканальный амплитудный анализатор. К управляющему входу амплитудно-.импульсного модулятора подключена цепочка, содержащая последовательно соединенные второй од- 4О новибратор, формирователь импульсов и элемент И. Один из входов первого одновибратора соединен с выходом второго одновибратора, вход которого является вторым входом устройства.

Выход первого одновибратора соединен с одним из входов элемента И и с управляющим входом второго пикового детектора. Информационный вход первого пикового детектора объединен 50 с одним из входов первого одновибратора и является первым входом устройства 2 .

Такое устройство позволяет измерять распределение вероятностей 55 максимальных амплитуд импульсных сигналов, однако в ряде случаев кроме максимальной амплитуды необf83 2 ходимо знать такой параметр импульсного сигнала, как максимальная крутизна его переднего фронта. В частности, для расчетов молниезащиты требуются два распределения: амплитуд и крутизн импульсов тока молнии.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности определения распределений вероятностей максимальных крутизн переднего фронта импульсных сигналов.

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения распределений вероятностей параметров импульсных сигналов, содержащее одновибратор, вход которого объединен с информационным входом первого пикового детектора, выход которого подключен к информационному входу второго пикового детектора, управляющий вход которого объединен с управляющим входом амплитудно-импульсного ! модулятора и подключен к выходу формирователя импульсов, а выход второго пикового детектора соединен с информационным входом амплитудно-импульсного модулятора, выход которого подключен к входу амплитудного анализатора, содержит триггер, блок дифференцирования, пороговый элемент и ключ, информационйый вход которого объединен с входом одновибратора и подключен к выходу блока дифференцирования, вход которого является входом устройства, а выход ключа через пороговый элемент подключен к входу формирователя импульсов, к управляющему входу первого пикового детектора, и к первому установочному входу триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, а второй установочный вход триггера подключен к выходу одновибратора.

На чертеже представлена структур-. ная схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 дифференцирования, вход которого является входом устройства, первый пиковый детектор 2, второй пиковый детектор 3, амплитудно-импульсный модулятор 4 и амплитудный анализатор 5. К выходу блока 1 подкпючен вход одновибратора 6, а также цепочка, содержащая последовательно соединенные ключ 7; пороговьй элемент 8 и формирователь

9 импульсов, выход которого соединен

3 с управляющими входами второго пико" вого детектора 3 и амплитудно-импульсного модулятора 4. К управляющему входу ключа 7 прдсоединен выход триггера 10, один из входов которого подключен к выходу одновибратора 6, а другой объединен с управляющим входом первого пикового детектора 2 и соединен с выходом по° рогового элемента 8.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал поступает на

1 вход блока 1 дифференцирования, напряжение на выходе которого пропорционально первой произвольной (крутизне) этого сигнала. Триггер 10 собран по схеме с раздельным запуском и автоматической установкой в нулевое состояние при включении устройства. Сигналом с выхода триггера 10 управляется ключ 7, который в исходном состоянии открыт. Таким образом, сигнал с выхода блока 1 подается на информационный вход первого пикового детектора 2, а также на входы одновибратора 6 и порогового элемента 8. В качестве последнего может быть использован триггер Шмитта.

Когда величина сигнала на выходе блока 1 дифференцирования превысит заданный пороговый уровень, на выходе одновибратора 6 появляется прямоугольный импульс, длительность которого равна максимальной длительности исследуемых сигналов, а на выходе порогового элемента 8 — пря-. моугольный импульс, длительность которого соответствует времени до первого максимума сигнала на входе устройства. Последнее связано с тем, что напряжение сигнала на выходе блока 1 происходит через нулевое значение в тот момент, когда напряжение сигнала на его входе происходит через максимум. Импульс с выхода порогового элемента 8 поступает на управляющий вход первого пикового детектора 2 и переводит его в рабочее состояние на время до первого максимума исследуемого сигнала.

После этого информация о максимальной крутизне переднего фронта исследуемого сигнала хранится во втором пиковом детекторе 3. Задним фронтом импульса с выхода порогового элемента 8 запускается формирова50

Предлагаемое изобретение в отличие от базового объекта обеспечивает возможность получения распределений вероятностей максимальных крутизн переднего фронта импульсных сигналов. Крутизна переднего фронта сигналов, генерируемых молниями на расстоянии примерно свыпе 10 км, отражает соответствующую крутизну импульса тока молнии, распределение которой необходимо для расчетов молниезащиты самых различных объектов.

1111183 4 тель 9 импульсов, триггер 10 опрокидывается в единичное состояние и сигнал с выхода триггера 10 закрывает ключ 7. Последнее обеспечивает анализ крутизны исследуемого сигнала только в течение времени до первого максимумд этого сигнала. Формирователь

9 импульсов вырабатывает нормализующий импульс, который поступает на управляющий вход амплитудно-импульсного модулятора 4. При этом на информационный вход модулятора 4 с выхода второго пикового детектора 3 подается квазипостоянное напряжение, величина которого равна первой амплитуде сигнала на выходе блока 1 дифференцирования. Таким образом, на выходе модулятора 4 появляется импульс с нормализованными параметрами, амплитуда которого пропорциональна максимальной крутизне переднего фронта исследуемого сигнала. Этот импульс регистрируется в соответствующем канале анализатора 5. Задним фронтом импульса с выхода формирователя 9 импульсов второй пиковый детектор 3 возвращается в исходное состояние.

Задним фронтом импульса с выхода одновибратора 6 триггер 10 опрокидывается в нулевое состояние, что приводит к открыванию ключа 7.

Устройство готово к анализу следующего сигнала.

По окончании процесса измерения

35 количество импульсов в каждом канале анализатора 5 пропорционально частоте появления сигнала с соответствующей максимальной крутизной пе40 редного фронта, численно равной максимальному значению первой произ" водной сигнала за время до.первого максимума этого сигнала.

Базовый объект не позволяет ана45 лизировать максимальные крутизны переднего фронта исследуемых сигналов.