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

зволяет оператору достаточно быстро качественно оценить интервал корреляции исследуемых процессов и соответственно выбрать величину максимальной приборной задержки. По характеру изме­ нений оценки корреляционной функции в процессе измерений опе­ ратор может ограничить и длительность анализа, необходимую для получения оценки R (т).

При использовании коррелометра в качестве анализирующего звена ИИС визуализация корреляционной функции в процессе из­ мерений позволяет принимать оперативные решения о корректи­ ровке эксперимента непосредственно в ходе его протекания.

Выходные блоки коррелометров обычно содержат буферные со­ гласующие устройства для подключения внешних приборов. В 100-канальном коррелометре — спектроанализаторе инфранизкочастотного диапазона [95] осциллограф подключается к блоку на­ копления ординат корреляционной функции через выходной эмиттерный повторитель на полевом транзисторе. Все 100 емкостей блока накопления последовательно подключаются коммутатором ко входу этого эмиттерного повторителя, и на экране осциллографа в течение каждого цикла наблюдается кривая R (т), точки которой получены непрерывным осреднением за время, истекшее от начала измерений. По этому изображению можно качественно оценить изменение оценки корреляционной функции от цикла к циклу.

100-точечный цифро-аналоговый коррелометр фирмы «Принстон Эпплайд Рисерг», выполняющий коррёляционный анализ сигналов в реальном масштабе времени, выводит результаты на осцилло­ граф или другое внешнее устройство через буферный усилитель. Кроме последовательного вывода 100 точек корреляционной функ­ ции путем считывания с запоминающих емкостей, в приборе пре­ дусмотрено сглаживание выходного сигнала, благодаря чему 100 дискретных точек корреляционной функции могут быть трансфор­ мированы в непрерывную кривую. Возможность получения непре­ рывной кривой оказывается особенно полезной при наблюдении сложных корреляционных функций, так как в этом случае облег­ чается интерпретация результата измерений.

Встроенные ЭЛТ для индикации результатов корреляционного анализа применяются пока значительно реже, чем осциллографы. Примененная в 100-точечном коррелометре «Модель 3721 А» фирмы «Паккард» ЭЛТ служит для индикации формы и точного отсчета значений 100 точек аппроксимирующих корреляционную функцию. По окончании измерений прибор одновременно с изображением корреляционной функции на экране ЭЛТ автоматически выдает пределы измерений по осям прямоугольного экрана трубки.

В автоматическом цифровом коррелометре параллельно-после­ довательного действия [136], блок-схема устройства вывода кото­ рого показана на рис. 1-56, также применяется ЭЛТ.

Вывод результатов на ЭЛТ осуществляется как во время изме­ рений так и после их окончания. Горизонтальная развертка произ­ водится от адресного счетчика АС через цифро-аналоговый преобра­

101

зователь ЦАП2 и усилитель горизонтального отклонения. На уси­ литель вертикального отклонения УВО подается сигнал с выхода реверсивного сумматора произведений РСП через ЦАП1.

На ЭЛТ можно просматривать и входные случайные сигналы. Для этого на АС подаются тактовые импульсы со схемы пересчета, а входной сигнал подается непосредственно на УВО.

Индикация результатов измерений встроенными в аппаратуру стрелочными приборами получила в аналоговых и цифро-аналого­ вых коррелометрах широкое распространение, большее, чем инди­ кация осциллографами. Обычно наряду с использованием стрелоч­ ного индикатора в коррелометрах предусматривается вывод резуль­ татов на самописец. Поэтому функции стрелочного прибора состоят

сигналов X (t) и у (t) определяется стрелочным прибором путем те­ кущего интегрирования и усреднения. Шкала прибора градуиро­ вана в значениях нормированной функции корреляции, а угол по­ ворота стрелки пропорционален вероятности Р__ . В 100-канальном

коррелометре-спектроанализаторе стрелочный прибор используется только для автоматической индикации результатов в режиме «чте­ ние R (т)». В этом режиме стрелочный прибор подключается к вы­ ходу эмиттерного повторителя с высоким входным сопротивлением (порядка 5 Мом)\ применение эмиттерного повторителя позволяет уменьшить разряд емкостей блока накопления ординат корреля­ ционной функции через стрелочный прибор. Коммутатор последо­ вательно подключает каждую емкость через эмиттерный повтори­ тель к стрелочному прибору. Результаты последовательного спек­ трального анализа (Фурье-преобразования корреляционной функ­ ции) выводятся на этот же стрелочный прибор.

Индикация результатов корреляционного анализа в цифровой форме применяется в коррелометрах с цифровыми арифметическими устройствами и выполняется цифровыми табло на декатронах, ин­ дикаторных лампах, неоновых лампах, светодиодах. Декатроны и индикаторные лампы обычно включаются как многодекадные пересчетные схемы и индицируют на своих экранах результат изме­ рений в десятичной системе счисления. Декатронное устройство

104

вывода результатов, примененное в цифровом электронном устрой­ стве для автоматического вычисления коэффициента корреляции [137], состоит из логической схемы {ЛС) и трех последовательно включенных индикаторных декатронов. По окончании вычисления коэффициента в зависимости от знака результата, записанного в сумматоре, ЛС настраивает реверсивный сумматор на сложение или вычитание. Вывод результата состоит в пересчете декатронами импульсов, поступающих из устройства управления и заполняю­ щих сумматор, и прекращается по сигналу ЛС устройства вывода результатов. Результат представляется на экранах декатронов трех­ значным десятичным числом и может быть зарегистрирован внеш­ ним печатающим устройством, подключаемым к коррелометру.

В описанном устройстве декатроны являются только индикато­ рами, на которые последовательно выводятся результаты вычисле­

держит четырехдекадный счетчик на декатронах, который одновре­ менно выполняет реверсивный счет импульсов и индицирует резуль­ тат в десятичной форме. На счетчике положительное значение кор­ реляционной функции представляется числом 0000 N <5000, а отрицательное — 9999^ N^>5000, при этом величина отрицатель­ ного числа определяется как — [10000 — ./V]. Напряжения с выхо­ дов всех 20 счетчиков можно поочередно вывести на осциллограф или самописец.

Вкоррелометре-спектроанализаторе [95] лампы типа ИН ис­ пользуются для фиксирования номера выводимой на встроенный стрелочный прибор или внешний цифровой вольтметр ВК7-10А ординаты корреляционной функции. Оператор может остановить процесс вывода результата на стрелочный прибор при любом но­ мере ординаты R (т), а затем продолжить вывод со следующего но­ мера.

Водноканальных и десятиканальном знакосочетательном кор­

релометре [134] индикация результатов анализа осуществляется по шкалам использованных в этих приборах стандартных электро­ механических счетчиков.

Применение неоновых ламп типа ТН и светодиодов позволяет строить простые блоки индикации результатов с представлением информации в двоичной форме. В квазимультипликационном кор­ релометре параллельно-последовательного действия [90, 101 ], определяющем одновременно дисперсию и 5 точек корреляционной функции, результат накапливается шестью семнадцатиразрядными двоичными счетчиками, к триггерам которых через согласующие сопротивления подключены светодиоды СД-9. Индикацию знака выполняет светодиод, подключенный к соответствующему плечу триггера знака результата.

В качестве устройств регистрации результатов корреляционного анализа наиболее часто используются самописцы. Преобладающее применение самописцев объясняется наглядностью представления

105

результата в виде графика R (т) в прямоугольной системе коорди­ нат, простотой согласования самописца с коррелометром и тем, что аналоговые коррелометры появились раньше цифровых. Запись коррелограммы на диаграммной бумажной ленте при известных мас­ штабах по осям координат позволяет достаточно точно определять не только вид, но и значения зафиксированной корреляционной функции и использовать коррелограмму как исходный материал для дальнейшей математической обработки. Такая возможность реализована в электронном анализаторе случайных процессов ЭАСП —С [75], вычисляющем авто — и взаимные корреляционные функции и спектральную плотность мощности стационарных слу­ чайных процессов. Результат корреляционных измерений самопис­ цем устройства вывода регистрируется на диаграммной ленте в виде отдельных-точек графика R (т), которые от руки соединяются сплош­ ной линией. Полученная кривая используется для вычисления спектра мощности Фурье — преобразованием корреляционной функции. График спектра мощности также в виде отдельных точек печатается самописцем на бумажной ленте.

Для регистрации отдельных точек кривой R (т) при фиксиро­ ванных значениях задержки т = kAx можно использовать описан­ ную в [133] схему регистрирующего устройства на базе одноперье­ вого потенциометра ЭПП-09 (схема представлена на рис. 1-57).

Сигнал на вход регистрирующего устройства поступает с выхода интегрирующего блока коррелятора. Электродвигатель М, управ­ ляемый напряжением AU разности сигналов, снимаемых с потен­ циометра R M и реостата Rx, вращаясь, перемещает перо самописца и движок реостата Rx таким образом, что сигнал АU уменьшается. В это время перо самописца контакта с бумагой не имеет. По окон­ чании процесса вычисления очередного значения R (т) устройство автоматического управления выдает сигнал на печатающий электро­ магнит ПЭМ, приводящий перо в соприкосновение с бумагой. На­ печатанная при этом точка удалена от условной оси на расстояние, пропорциональное вычисленному значению R (т); совокупность таких точек дает изображение корреляционной функции в прямо­ угольной системе координат. Масштаб по оси ординат определяется через известные передаточные коэффициенты устройств прибора и устанавливается резисторами R ü и R M. Масштаб по аргументу т вводится оператором до начала работы исходя из требований, предъявляемых к определяемой корреляционной функции.

Функции самописцев, применяемых в устройствах вывода ре­ зультатов коррелометров, не ограничиваются только регистрацией точек графика корреляционной функции.

Более совершенная схема включения самописца, использован­ ная в коррелографе НК-200 [97], позволила снизить погрешность интегрирования до 1% за счет измерения напряжения на интегра­ торе компенсационным методом. Схема включения узлов блока ин­ тегрирования и регистрации результатов приведена на рис. 1-58.

Интегратор, представляющий собой Т^С-цепь, объединен с само­

106

писцем ЭПП — 209 через емкостной коммутатор, входное сопротив­ ление которого равно 10 000 Мом. Емкостной коммутатор состоит из угольного токосъемника, ротора с двумя пластинами и четырех пар статорных пластин, соединенных в два звена, на одно из кото­ рых 2—4 подается напряжение с выхода І^С-интегратора, а на дру­ гое 1—3 — компенсирующее напряжение с реохорда обратной связи самописца. Таким образом, емкостной коммутатор служит нуль-органом следящей системы самописца. Емкостной коммута­ тор преобразует постоянное напряжение интегратора в переменное с частотой 50 гц, амплитуда которого зависит от величины напря­ жения между статорными пластинами, а фаза — от его полярности

и положения, с которого ротор начинает свое вращение (фаза устанавливается и проверяется с помощью контрольного напря­

точек. После регистрации очередной точки подается сигнал на про­ тяжку бумаги, сброс интегратора и начало вычисления следующей точки корреляционной функции.

Описанные выше коррелометры, результаты вычислений которых регистрируются самописцами, определяют одновременно только одну статистическую характеристику —• корреляционную функ­ цию — и записывают ее в виде коррелограммы. В отличие от них анализатор теневых графиков АТГ (в) [132], работающий в ком­ плекте с ЭВМ и вычисляющий одновременно 3 характеристики, содержит в блоке регистрации два самописца. Один из них записы­ вает корреляционную функцию, вычисляемую по 100 и более точ­ кам, другой записывает две кривые распределения, каждая из ко­ торых вычисляется по 50 точкам.

Запись результата в виде графика корреляционной функции можно выполнить и шлейфным осциллографом. Шлейфные осцил­

107