Файл: Калинчук, Б. А. Анализаторы инфразвуковых случайных процессов.pdf

скользящих головок воспроизведения с последовательной переда­ чей функций считывания от одной головки к другой. Устройство регистрации и ввода инфразвуковых случайных сигналов, имеющее большой временной резерв записи (Т зап = 4 ч), показано на рис. 1-37. СМУ выполнено на базе серийного стационарного магни­ тофона МЭЗ-28А с ведущим двухскоростным синхронно-реактив­ ным конденсаторным двигателем типа ДВР-1Р с числом оборотов 1500 и 750 об/мин. В устройстве использована магнитная головка записи типа РЫ3.253.056 и головка воспроизведения типа РЫ3.253.058. СМУ позволяет производить как одновременную,

Рис. 1-37. Магнитофонное устройство ввода ннфразвуковых сигналов с большим временным резервом

так и раздельную запись сигналов по двум каналам; запись выпол­ няется методом ОШИМ-1, восстановление сигнала при воспроиз­ ведении — методом двойного дифференцирования (по нулю произ­ водной). Для контроля длительности воспроизводимой реализации в СМУ предусмотрен блок электронного секундомера. В устройстве используется магнитная леита типа 6 шириной 6,25 мм. Скорости

налов значительно снижает быстродействие аппаратуры; момент получения результатов измерений оказывается при использовании СМУ сдвинутым относительно времени протекания исследуемого

73

74

Рис. 1-38. Схема канала регистра задержки коррелометра КМКА-1

процесса. Поэтому экспресс-анализаторы случайных сигналов строятся, как правило, на основе использования недолговременной, а оперативной памяти, выполненной на различных элементах вы­ числительной техники (магнитные и феррит-транзисторные ЗУ, кубы памяти на твердом теле, электронные регистры и т. п.).

На рис. 1-38 приведена принципиальная схема одного канала электронного дискретного устройства задержки инфразвукового коррелометра типа КМКА-1. Схема представляет собой сдвигаю­ щий регистр с параллельным вводом тактовых импульсов. Вход регистра (триггер на транзисторах Т2, ТЗ) подключен к выходу временного дискретизатора, выполненного по схеме совпадений. Один вход схемы совпадений связан с выходом определенного ка­ нала дискриминатора ординат, а второй — с выходом генератора тактовых (сдвигающих) импульсов. Импульсы с выхода дискрети­ затора поступают на вход левого плеча триггера и переводят его в состояние 1; сброс триггера осуществляется с задержкой, равной длительности импульсов сдвига, с выхода схемы постоянной за­ держки (СПЗ). СПЗ выполнена на согласующем эмиттерном повто­ рителе (Т42), ждущем мультивибраторе (Т43, Т44) и дифференци­ рующей цепи С242, R370 с диодом Д83. Перенос информации из предыдущего триггера в последующий происходит в момент при­ хода переднего фронта импульса СПЗ. Чтобы избежать при этом установки триггера в случайное состояние (на одном входе триггера действует импульс переноса, на втором — импульс СПЗ), связь между триггерами выполняется через линии задержки с тэад = = 2 мксек. Этой задержки достаточно для временного рассогласо­ вания фронтов импульсов переноса и СПЗ. Таким образом, на вы­ ходах триггеров (Вых1г . . . , Вых40) имеют место случайные импульсные последовательности, длительности импульсов кото­ рых определяются периодом следования импульсов сдвига, и задер­

Устройство задержки КМКА-1 содержит 3 сдвигающих регистра, причем 2 из них предназначены для оперативной записи и сдвига информации об ординатах случайного сигнала, а третий — о знаке.

Усовершенствованная модификация схемы электронной за­ держки на сдвигающем регистре с управлением от коммутатора, содержащая 100 элементарных ячеек запаздывания, рассмотрена в § 2-3.

1-5. Множительные и накопительные устройства

Простейшим случаем умножения является применение этого понятия к одной величине; в этом случае принято говорить о квадрировании. В технике статистических измерений к квадрированию

75

приходится прибегать довольно часто, причем эта операция исполь­ зуется не только для аппаратурного измерения вторых моментов одной величины, но и для определения смешанных моментов двух величин.

Технически операция квадрирования выполняется с помощью различных элементов аналоговой или цифровой техники, позволяю­ щих получить параболическую функцию (как минимум, односто­ роннюю) выходного параметра элемента от текущей величины на его входе:

где у — постоянная характеристики элемента.

Погрешность квадрирующего элемента определяется протяжен­ ностью участка, в пределах которого сохраняется зависимость (1-118), близостью показателя степени к двум, стабильностью ха­ рактеристики. В качестве блоков квадраторов используют термо­ элементы, обладающие достаточно близкой к параболе вольт-ам­ перной характеристикой; при этом для увеличения входного сопро­ тивления термоквадратора термоэлемент используется в схемека­ тодного повторителя [32].

Сравнительно редко в качестве квадрирующих элементов ис­ пользуются диоды и триоды, вольт-амперная характеристика ко­ торых хоть и имеет достаточно хорошее приближение к квадратич­ ной, но обладает узким диапазоном значений входного параметра, при котором выходной подчиняется соотношению (1-118).

Многосеточные лампы используются для этих целей гораздо чаще [79]. Так, в коррелометре КА-1, разработанном А. К. Нови­ ковым и Б. Н. Машарским [14], в качестве квадрирующих элемен­ тов использованы пентоды типа 6Б8, включенные по двухтактной схеме и работающие с большим начальным смещением. Тот же прин­ цип положен в основу квадрирующего элемента аналогового кор­ релометра К. Гоффа [5].

При корреляционных измерениях использование квадрирую­ щего элемента в аналоговых коррелометрах зачастую значительно упрощает задачу получения величины, равной (с постоянным ве­ сом) произведению двух других. Естественно, квадраторы приме­ няются в приборах корреляционного анализа, использующих прин­ цип пропорционального умножения. Наибольшее распространение в приборах инфразвукового диапазона получили квадраторы, ос­ нованные на кусочно-линейной аппроксимации параболической за­ висимости входных и выходных параметров элемента. В этом слу­ чае мы имеем дело с характеристикой элемента, коэффициент пере­ дачи которого остается постоянным в течение определенного интер­ вала изменения входного параметра, а затем меняет свое значение

иостается неизменным в течение следующего интервала изменения

ивх.

Схема преобразователя — квадратора выполняется обычно из диодно-резистивных ячеек.

76

Диодно-резистивные ячейки часто включаются на вход или в цепь обратной связи усилителя постоянного тока; принципиальная

чения входной величины. Попытки дальнейшего уменьшения этой погрешности не дают эффекта, так как она становится соизмеримой с практически неустранимыми погрешностями подбора резисторов, подгонкой режимов и т. п.

Операция перемножения текущих величин х (t) и у {і) в инфра­ звуковой корреляционной аппаратуре выполняется с помощью квад­

сумматоры, инверторы и квадраторы выполнены на основе решаю­ щих усилителей.

На рис. 1-41 показана принципиальная схема перемножителя, в котором использованы квадраторы на кремниевых стабилитро­ нах без опорных напряжений; как показано в [78], такой метод построения квадрирующих узлов позволяет получить наилучшие характеристики при высокой стабильности параметров схемы.

Пропорциональное умножение сигналов может быть выполнено также на основе использования эффекта Холла, состоящего в том, что при протекании тока / вдоль проводящей пластины, помещен­ ной перпендикулярно линиям внешнего магнитного поля В, между

77

краями пластины возникает разность потенциалов, пропорциональ­ ная (в случае слабых полей) произведению силы тока на напряжен­ ность магнитного поля и обратно пропорциональная толщине пла­ стины.

Рис. 1-41. Множительное устройство на кремниевых стаби­ литронах

Величина разности потенциалов может быть определена в виде

Эффект Холла положен в основу многих множительных устройств [80, 81 ], но лучшие результаты обеспечивают схемы зам­

78