Устройство для формирования импульсной последовательности

Устройство для формирования импульсной последовательности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ изов етвния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцмалксткческнв

Республик („,752310 (б! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 26.07.78 (21) 2658793/18 — 24 (5! )М. Кл.

G06 F 1/02 с присоединением заявки.%

Гевударетвввньй кемитвт

СССР (28) Приоритет ав делам изобретений к втврыткй

Опубликовано 30.07.80. Бюллетемь РР 28

Дата опубликования опмсапи . 30.07.80 (53) УД К681323 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Гапонов, Н. С. Данилов, В. И. Титков и Я. Я. Томсонс (7l) Заявитель

Институт теплофизики Сибирского отделения АН СССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Изобретение относится к измерениям пара- метров случайных процессов в условиях зависимости средней интенсивности точечного про,цесса измерений от исследуемого сигнала.

К таким моделям приводит измерение параметров скорости газа и жидкости лазерным допплеровским юмернтелем скорости, времяпролетным методом с засеянными метками, измерение скорости газовой фазы в газожидкостном потоке.

1С

При определении среднего значения и дисперсии случайного процесса, например скорости потока лазерным допплеровским анемометром, при зависимых изменениях, возникают методические погрешности — смещения соот15 ветствующих оценок. Для устранения методических погрешностей-ошибок используют прореживание юмерений с использованием генератора псевдослучайных интервалов.

При определении этих характеристик используются лишь измеренные значения исследуемого процесса.

Гораздо сложнее задача измерения спектральной плотности при случайных зависимых измерениях. При чисто линейной зависимости средней интенсивности точечного процесса и известной ее величине корреляционные и спектральные характеристики исследуемого непрерывного процесса связаны с корреляцией интервалов между моментами измерения. При этом нет необходимости в самых измеренных значениях полезного процесса.

Друтой крайний случай — чисто независимое измерение. В этом случае, кроме юмеренных значений полезного процесса, необходима дополнительная информация.

Известно устройство для формирования регулярной последовательности импульсных выборок из входного сигнала, состоящее из генератора импульсов и ключа (1).

Такое устройство не может реагировать на случайные посылки входных сигналов наиболее близким к предложенному является устройство, позволяющее формировать из случайной выборочной последовательности измеренных значений случайного процесса равномерную импульсную последовательность в ус. ловиях ввода ее g ЭВМ или накопитель с

752310 целью определения спектральной плотности исходного непрерывного процесса (2).

- Это устройство содержит генератор опорных импульсов, подключенный к первому входу блока разрешения, выход которого соединен с входом блока дифференцирования, входом измерителя интервалов времени, коммутатор считывания, подключенный информационным входом к выходу измерителя интервалов времени, управляющим входом — к выходу блока дифференцирования и выходом к информационному входу первого регистра,. коммутатор сигналов, соединенный первым входом с входом устройства, вторым входом— с выходом блока разрешения и выходом — 15 к информационному входу второго регистра, третий регистр, информационный вход которого подключен к выходу блока дифференцирования. Управляющие входы измерителя интервалов времени первого, второго и третьего регистров соединены с выходом генератора опорных импульсов.

Такое устройство непригодно для зависимых измерений или приводит к большим методическим ошибкам при различных видах зависимости точечного процесса измерения от уровня сигнала во всем диапазоне между чисто линейной зависимостью и независимыми выборками.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем рандомизации интервалов времени между отсчетамй.

Указанная цель достигается тем, что в уст35 ройство для формирования импульсной последовательности, содержащее генератор опорных импульсов, выход которого подключен к установочным входам первого, второго и третьего регистра, к управляющему входу бло40 ка измерения времени и к первому входу ключа, выход которого соединсн с информационным входом блока измерения времени и блока дифференцирования, выход которого подключен к информационному входу третьего

45 регистра и к первому входу коммутатора считывания, второй вход которого соединен с выходом блока измерения времени, а выход йодключен ко входу первого регистра, вход второго регистра подключен к вы50 ходу коммутатора сипилов, первый вход которого является входом устройства, введены триггеры, два элемента И, и генератор псевдо. случайных интервалов времени, выход которого соединен с первым входом триера, 55 выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно со входом устройства и с выходом ключа, выход первого элемента И подключен ко иторым входам ключа и триггера, а выход второго элемента И соединен со вторым входом коммутатора сигналов.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, объясняющие сущность формирования импульсной последовательности.

На диаграмме щ (фиг. 2) показан исследуемый процесс и последовательность измеренных в случайные моменты времени его значений, поступающих на вход устройства; на диаграмме — импульсная опорная последовательность н измеряемые временные интервалы; на гд:аграмме Ь вЂ” последовательность импульсов генератора псевдослучайных интервалов; на диаграмме д — прореженная последовательность измеренных значений исследуемого процесса; диаграммы Я, Е, И иллюстрируют формируемые одномерные последовательности на каждом нз трех регистров, Устройство содержит генератор 1 опорных импульсов, подключенный к первому входу ключа 2, выход которого соединен с входом блока 3 дифференцирования и вторым входом блока 4 измерения времени интервалов, коммутатор 5 считывания, информационный вход которого подключен к выходу блока 4 измерения времени, управляющий вход — к выходу блока 3 дифференцирования, а выход— к информационному входу первого регистра 6

Коммутатор 7 сигналов включен между входом устройства н входом второго регистра 8.

Информационный вход третьего регистра 9 подключен к выходу блока 3 дифференцирования, управляющие входы регистров 6, 8 и 9 и первый управляющий вход блока измерения времени интервалов соединены с выходом генератора l опорных импульсов. Устройство дополнительно содержит элемент

10 И, включенный по первому входу между входом устройства и вторым входом ключа 2, RS-триггер 11, подключенный выходом ко второму входу элемента 10 И и R-входом к выходу элемента 10 И, генератор 12 псевдослучайных интервалов времени, подключенный к S-входу RS-триггера ll, и второй элемент

13 И, включенный по первому входу между выходом блока 2 разрешения и управляющим входом коммутатора 7 сигналов н подключенный по второму входу к выходу RS-триггера 11.

Устройство работает следующим образом, Импульсы опорной последовательности с генератора 1 через первый вход переводят блок измерения времени 4 в исходное состояние и через ключ 2 задакт начало отсчета изФ меряемого интервала времени. Окончание из752310 меряемого временного интервала определяется моментом поступления первого значения измеряемого сигнала, поступающего на вход устройства, пришедшего вслед за импульсом, поступившим на S-вход RS-триттера -ll с генератора 12 псевдослучайных интервалов. При этом ключ 2 и триггер 11 через элемент 10 И возвращаются в исходное состояние, блок 3 дифференцирования вырабатывает импульс считывания пока заний блока 4 измерения времени. !О

Результаты через коммутатор 5 считывания поступают в регистр 6 и затем считываются с него очередным импульсом опорной последовательности. На второй регистр 8 через коммутатор 7 сигналов попадает лишь то значение 35 измеренного сигнала из интервала опорной последовательности через вход устройства, которое непосредственно следует за моментом установки на втором входе элемента 13 И единичного потенциала. от генератора 12 псев- 20 дослучайных интервалов через $- вход

RS-триггера 11. После этого коммутатор 7 закрывается через элемент 13 И по первому входу до прихода следующего импульса опорной последовательности, а второму входу— до появления импульса от генератора 12 псевдослучайных интервалов.

Считывание данных из регистра 8 также производится импульсами опорной последовательности. 30

Логическая импульсная последовательность, формируемая в одноразрядном регистре 9, фиксирует наличие или отсутствие измеренных сигналов между импульсами опорной последовательности. 35

Описанное устройство позволяет иэ последовательности измеренных в случайные моменты времени.значений непрерывного процесса в условиях зависимости средней интенсивности дискретизации от уровня исследуемого про- 40 цесса формировать три равномерные импульсные последовательности с сохранением информации об интегральных характеристиках процесса, в частности, о среднем значении, дисперсии, спектральной плотности. 45

Управляя частотой генератора опорных импульсов, можно, исходя из заданной полосы спектра полезного сигнала, выбирать оптимальную скорость ввода данных в 3ВМ, а меняя среднюю интенсивность генератора псевдослучайных 50 интервалов, можно регулировать степень независимости средней скорости дискретизации от исследуемого процесса, что позволяет про изводить спектральный и корреляционный анализ турбулентных процессов при использовании рассеивающих и дрътих меток в условиях больших уровней пульсаций, а также компонент многофазных потоков, в частности, газовой фазы газожидкостного потока.

Формула изобретения

Устройство для формирования импульсной последовательности, содержащее генератор опорных импульсов, выход которого подключен к установочным входам первого, второго и третьего регистра, к управляющему входу блока измерения времени, и к первому входу ключа, выход которого соединен с информационными входами блока измерения времени и блока дифференцирования, выход которого подключен к информационному входу третьего регистра и к первому входу коммутатора считывания, второй вход которого соединен с выходом блока измерения времени, а выход подключен ко входу первого регистра, вход второго регистра подключен к выходу коммутатора сигналов, первый вход которого является входом устройства, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет рандомизации интервалов времени между отсчетами, в устройство введены триггер, два элемента И и генератор псевдослучайных интервалов времени, выход которого соединен с первым входом триггера, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно со входом устройства и с выходом ключа, выход первого элемента И подключен ко вторым входам ключа и триггера, а выход второго элемента И соединен со вторым входом коммутатора сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мирский Г. Я, Аппаратурное определение характеристик случайных процессов, М., "Энергия", 1972, с. 184, 2. Авторское свидетельство СССР N 553608, кл. G 06 F1/02,,1977 (прототип).