Устройство для статистических испытаний функциональных элементов автоматических систем

 

Использование: динамические испытания функциональных элементов, например аналого-цифровых преобразователей. Сущность изобретения: устройство содержит источник испытательного шумового сигнала , линию задержки, блок регистрации, шесть элементов ИЛИ, четыре элемента И, первый триггер, два формирователя одиночных импульсов, элемент НЕ, компаратор, три счетчика, цифроаналоговый преобразователь , составляющий вместе со счетчиком 20 генератор опорного ступенчатого напряжения , генератор тактовых импульсов, шину сброса, шину запуска, выход окончания испытаний. 1-3-2-4-9-10-8-7-2. 1-15-12- 5-7-6-8-24, 23-24-25-21-20-19-15. 7-16- 21-20, 28-6, 29-10-8, 28-20-26-27. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 05 В 23/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТ Е НТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4927999/24 (22) 12.03,91 (46) 07.04.93. Бюл, N 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт оптико-физических измерений (72) С.Г, Алексеев и M.М. Гельман (56) Авторское свидетельство СССР

М 1411712, кл. G 05 В 23/02, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ

ИСПЬ1ТАНИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ (57) Использование: динамические испытания функциональных элементов, например аналого-цифровых преобразователей. СущИзобретение относится к техническим средствам KoHTpollA и может быть использовано для динамических испытаний функциональных элементов систем автоматического управления и обработки данных с целью определения их статистических передаточных характеристик.

Цель изобретения .— повышение точности определения характеристики функциональных элементов, Цель достигается тем, что в устройство для статистических испытаний функциональных элементов автоматических систем, содержащее источник шумового испытательного сигнала, выход которого соединен с первым входом компаратора и через линию задержки с .информационным входом испытуемого функционального элемента, информационный выход и выход окончания преобразования которого соединены с одноименными входами блока регистрации, первый счетчик, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а кодовый выход — с входом истинного значе... 50„„1807455 Al ность изобретения: устройство содержит источник испытательного шумового сигнала, линию задержки, блок регистрации, шесть элементов ИЛИ, четыре элемента И, первый триггер, два формирователя одиночных импульсов, элемент НЕ, компаратор, три счетчика, цифроаналоговый преобразователь, составляющий вместе со счетчиком

20 генератор опорного ступенчатого напряжения, генератор тактовых импульсов, шину сброса, шину запуска, выход окончания испытаний. 1-3-2-4-9-10-8-7-2; 1-15-12—

5 — 7 — 6 — 8 — 24, 23-24 — 25 — 21 — 20 — 19 — 15, 7 — 16—

21-20,28-6,29-10-8,28-20-26-27. 1 ил. ния испытательного сигнала блока регистрации и через цифроаналоговый преобразо. ватель с вторым входом компаратора, выход которого соединен с первым формирователем одиночного импульса непосредственно и через элемент НЕ со вторым формирователем одиночного импульса, выходы которых через второй элемент ИЛИ соединены с первым входом первого элемента И, первый триггер, нулевой вход которого соединен через третий элемент ИЛИ с шиной сброса и с выходом первого элемента И, второй счетчик, выход переполнения которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ,второй триггер, нулевой вход которого соединен с входом обнуления первого счетчика и с шиной сброса, нулевой выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом окончания испытаний блока регистрации, выход — с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход котерого соединен с шиной за- пуска, введены пятый и шестой элементы

1807455

ИЛИ, третий счетчик, генератор тактовых импульсов, третий и четвертый элементы И и одновибратор, через который выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И и с первыми входами пятого и шестого элементов ИЛИ, вторые входы пятого и шестого элементов ИЛИ соединены с шиной сброса, а их выходы — соответственно с входами сброса второго и третьего счетчиков, выход генератора тактовых импульсов через третий элемент И соединен со счетным входом третьего счетчика, выход переполнения которого соединен с вторым входом первого эле-. мента ИЛИ, второй вход третьего элемента И соединен с выходом первого триггера, единичный вход которого. соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединен с синхронизирующим входом испытуемого функционального элемента и со счетным входом второго счетчика, кодовый выход которого соединен с входом фиксации числа повторных испытаний на заданном уровне сигнала блока регистрации, соединены с соответствующими входами четвертого элемента И, выход которого является выходом окончания испытаний устройства, выход четвертого элемент

ИЛИ соединен с единичным входом первого триг гера.

Схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит источник 1 шумового испытательного сигнала, испытуемый функциональный элемент 2, линию 3 задержки, блок регистрации 4, первый 5 и второй

6 элементы ИЛИ, первый элемент И 7, первый триггер 8, второй элемент И 9, третий

10 и четвертый 11 элементы ИЛИ, первый 12 и второй 13 формирователи одиночных импульсов, элемент НЕ 14, компаратор 15, первый счетчик 16, одновибратор 17, генератор 18 опорного ступенчатого напряжения с цифроаналоговым преобразователем

19, счетчиком 20, выход 21 шины сигнала конца испытаний, пятый 22 и шестой 23 эле менты ИЛИ, генератор 24 тактовых импульсов, третий элемент И 25, второй счетчик 26, второй триггер 27, четвертый элемент И 28, вход шины 29 сигнала сброса, вход 30 шины сигнала запуска.

В исходном состоянии устройства, в которое оно переключается по сигналу сброса, поступившему на вход 29. нулевой сигнал триггера 8 блокирует элементы И 7 и И 25, триггер 27 блокирует элемент И 28 и деблокирует элемент И 9, на выходе генератора

18 опорного ступенчатого напряжения устанавливается первая ступень напряжения (квант), содержимое счетчиков 16 и 26 становится нулевым.

Испытуемый обьект имеет цифровой выход. Это либо цифровой функциональный элемент. например АЦП, либо аналоговый элемент, например усилитель, к выходу которого подключен образцовый АЦП. Ступени напряжения ГСН 18 равны ступеням квантования АЦП. Задавая уровень отсчета испытательного сигнала в случае идеального испытуемого объекта, должен быть пол10 учен эквивалентный кодовый отсчет на выходе АЦП. Однако наличие шума и инер-., ционность объекта приводят к появлению динамической погрешности измерений в процессе испытаний. Последовательно ус15 танавливая все уровни отсчета (квантования по уровню) испытательного сигнала, в режиме накопления по измеренным выходным кодам АЦП определяют статистическую передаточную характеристику объекта. При этом вычисляют также погрешность измерения на каждом уровне квантования, точнее математическое ожидание погрешности, характеризуемое вероятностью и доверительным интервалом, что позволяет использовать эти погрешности каждого уровня для коррекции результатов измерений реальных сигналов, так как испытательный белый шум полагают предельным случаем. Устройство работает следующим образом, По сигналу запуска на входе 30 триггер 8 переключается и деблокирует элементы И

7 и 25. При сравнении испытательного сигнала-белого шума в компараторе 15 с уста35 новленным уровнем отсчета — выходной ступенью ГСН 18 формируются сигналы 0-1 или 1 — О, в зависимости от направления изменения сигнала шума, Из этих перепадов в моменты изменений состояния. компара40 тора в элементах 12 или 13 формируются короткие импульсы, которыми запускается

АЦП (объект 2) и производятся дискретные отсчеты испытательного сигнала, Так как направление последнего изменяется, то на

45 входе одного из формирователей (13) включен элемент НЕ.

Передача испытательного сигнала на вход испытуемого объекта задерживается широкополосной линией 3 на время задер50 жки формирования и передачи импульса в цепь запуска АЦП. Одновременно с запуском последнего импульс запуска проходит через элемент ИЛИ 6 и переключает триггер

8 в исходное состояние, чем вновь блокируются элементы.И 7 и 25. Благодаря описанной блокировке элемента И 7, несмотря на последовательно формируемые компаратором импульсные сигналы сравнения, в цепь запуска АЦП передается только один какойто сигнал не последовательности этих сиг1807455

35

45

55 налов сравнения. Передача на выход элемента И 7 очередного сигнала и последующий очередной запуск АЦП задерживаются при этом на время, необходимое для выполнения предыдущего цикла аналого-цифрового преобразования и регистрации. Такой асинхронный режим взаимодействия позволяет применять медленно действующие и простые АЦП и регистратор, независимо от частоты генерации испытательных сигналов, По сигналу конца измерения АЦП запускается блок регистрации 4 и в нем фиксируется текущее кодированное дискретное значение испытательного сигнала, измеренное на выходе испытуемого объекта. В регистратор передается также код с выходов счетчика 20 ГСН, соответствующий истинному мгновенному значению испытательного сигнала на входе объекта. Отсчет одного и того же значения испытательного сигнала выполняется заданное емкостью счетчика 16 число раз, которое выбирают исходя из требуемой или желаемой точности получения оценок результатов, Максимальное время наблюдения каждого из уровней отсчетов задают емкостью счетчика

26, который подсчитывает количество периодов следования тактового генератора 24, Из подсчета времени исключается время аналого-цифрового преобразования и регистрации.

Сигналом конца регистрации, переданным через деблокированный элемент И 9 и элемент ИЛИ 10, выполняется очередной запуск устройства и описанный цикл дискретизации очередного текущего (в соответствии с установленнйм очередным текущим уровнем напряжения ГСН 16) мгновенного значения испытательного сигнала, его кодирования и регистрации повторяется аналогично описан ному.

Число запусков АЦП, т,е. количество отсчетов на заданном уровне испытательного сигнала, подсчитывает счетчик 16, код которого также считывается регистратором, Сигналом переполнения этого счетчика, переданным через элемент ИЛИ 22, ГСН 18 переключается на следующую ступень отсчета, Для исключения "гонок", в случае появления в этот момент времени сигнала конца регистрации, использован одновибратор 17. Он запускается выходным сигна. лом элемента ИЛИ 32 и своим выходным сигналом кратковременно блокирует передачу через элемент И 7 возможно появившегося импульса сравнения с выхода элемента

ИЛИ 5. Одновременно сигналом одновибрэтора 17 обнуляются счетчики 16 и 26. Запуск одновибратора может произойти и по сигналу переполнения счетчика 26, если за выделенное время наблюдения число отсчетов окажется меньше желаемого, В этом случае вычисляемое математическое ожидание результата измерений выходного сигнала объекта и соответствующей погрешности на данном уровне отсчета оценивают с меньшей точностью. Емкость счетчика 20

ГСН соответствуют верхнему пределу уровня белого шума. Сигналом переполнения этого счетчика переключается триггер 27, один из выходных сигналов которого блокирует элемент И 9 и тем самым запрещается очередной запуск устройства текущим сигналом конца регистрации, а другим сигналом этого триггера деблокируется элемент

И 28, при поступлении в который текущего сигнала конца регистрации нэ выходе 21 появляется сигнал окончания испытаний.

При этом устройство прекращает работу до поступления очередных сигналов сброса и запуска.

Отслеживание компаратором 15 изменений испытательного сигнала и накопление результатов измерений позволяет повысить точность статистических испытаний при контроле или определении передаточной характеристики.

Формула изобретения

Устройство для статистических испытаний функциональных элементов автоматиче-. ских систем, содержащее источник шумового испытательного сигнала, выход которого соединен с первым входом компаратора и через линию задержки — с информационным входом испытуемого функционального элемента, информационный выход и выход окончания преобразования которого соединены с одноименными входами блока регистрации, первый счетчик, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а кодовый выход — с входом истинного значения испытательного сигнала блока регистрации и через цифроаналоговый преобразователь — с вторым входом компаратора, выход которого соединен с первым формирователем одиночного импульса непосредственно и через элемент Н Е с вторым формирователем одиночного импульса, выходы которых через второй элемент ИЛИ соединены с первым входом первого элемента И, первый триггер, нулевой вход которого соединен через третий элемент ИЛИ с шиной сброса и с выходом первого элемента И, второй счетчик, выход переполнения которого соединен с первым входом первого элемента

ИЛИ,второй триггер, нулевой вход которого соединен с входом обнуления первого счетчика и с шиной сброса, нулевой выход аТ0рого триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого

1807455

Составитель M.Ãåëüìàí

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М,Андрушенко

Редактор

Заказ 1379 1ираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при г К11! СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Га апч а, 101 соединен с выходом окончания испытаний блока регистрации, а выход — с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с шиной запуска, о т л ич а ю щ е е r. я тем, что, с целью повышения . 5 точности определения характеристики функциональных элементов, в него введейы пятый и шестой элементы ИЛИ, третий счетчик, генератор тактовых импульсов, третий и четвертый элементы И и одновиб- 10 ратор, через который выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И и с первыми входами пятого и аестого элементов ИЛИ, вторые входы пятого и шестого элементов ИЛИ со- 15 единены с шиной сброса, а их выходы— соответственно с входами сброса второго и третьего счетчиков, выход генератора тактовых импульсов через третий элемент И соединен со счетным входом третьего счетчика, 20 выход переполнения которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И соединен с выходом первого триггера. единичный вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединен с синхронизирующим входом испытуемого функционального элемента и со счетным входом второго счетчика, кодовый выход которого соединен с входом фиксации числа повторных испытаний на заданном уровне сигнала блока регистрации, единичный выход второго триггера и выход окончания испытаний блока регистрации соединены с соответствующими входами четвертого элемента И, выход которого является выходом окончания испытаний устройства, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с единичным входом первого триггера.