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

Рис. 2-25. Развернутая схема коррелометра-спектроанализатора

З а к а з 15-48

ной сигнал канала У, преобразованный в последовательность им­ пульсов отрицательной полярности поступает на входы дискрими­ наторов ординат ДОІ -4- ДОЗ. Если мгновенная ордината сигнала у (t -f- т) лежит, например, в интервале между уровнями срабаты­ вания ДОІ и Д02 (что соответствует пребыванию у (t -|- т) во вто­ ром интервале квантования), на выходе дискриминатора ДОІ по­ явится отрицательный импульс, в результате появления которого срабатывает триггер Тг8\ триггер Тг9 не изменит своего состояния, так как схема НЕТ1, с которой связан Тг9, закрыта по одному входу отрицательным импульсом с выхода ДОІ. Разрешающее на­ пряжение с выхода Тг8 поступит при этом на схемы совпадения И315 и И319 блока задания весовых коэффициентов БЗВК.

Отрицательный перепад с выхода триггера Тг8 через схему сборки воздействует на триггер Тг315, который через усилители УМ116 и УМ116' размыкает цепь ввода информации в БДу. Таким обра­ зом, изменений состояния триггеров Тгб, Тг7, Тг9, связанных с со­ ответствующими дискриминаторами ординат, не произойдет, а ор­ дината у (t -|- я) будет зафиксирована в Тг8. Эта ордината будет подводиться к блоку задания весовых коэффициентов в течение ин­

и записи ее в накопительные конденсаторы с учетом весовых коэф­ фициентов, т. е. после вторичного переброса управляющего триг­ гера ТгЗ, триггер Тг315 будет возвращен в исходное состояние. Контакты М116 и М116' при этом замкнутся, вновь обеспечив до­ ступ рабочей и служебной информации в БДЦ.

Рассмотрим работу устройства в режиме считывания информа­ ции и записи ее в накопительные конденсаторы. В этом режиме на схемы совпадения И8 и И9 от триггера ТгЗ поступают разрешаю­ щие напряжения и, тем самым, осуществляется связь выходных цепей ЭДУЗ с блоком задания весовых коэффициентов. Определе­ ние функции корреляции в устройстве не сопровождается опера­ цией пропорционального умножения, а сводится к запоминанию простейших альтернативных событий 0 и 1. Затем производится

операция осуществляется с помощью группы схем И12—И113. “Так, например, если г'-й триггер канала ординат ЭДУЗ в момент опроса коммутатором находится в нулевом положении, то отрица­ тельного импульса на ЭП10 не поступит. С выхода инвертора НЕ6 через схему совпадения И9 и эмиттерный повторитель ЭП9 отри­ цательное напряжение поступает на входы схем совпадения И313—И316. Факт пребывания сигналов х (t) и у (t + т) в первом интервале фиксируется схемой совпадения И316, на второй вход которой подается разрешающее напряжение с выхода триггера Тр9. Это напряжение воздействует на усилитель УМ4, магнитоуправляе­ мый контакт которого подключает і-ю накопительную емкость к де­ лителям напряжения. В этом случае магнитоуправляемый контакт

М5 находится в разомкнутом состоянии, и постоянная времени за­ ряда емкости С(- определяется суммой сопротивлений R24 и одного из дополнительных сопротивлений R21 -ч- R23. Если модуль сиг­ нала X (t) находится в данный момент во II интервале квантования, контакт М5 замыкается, так как в этом случае с опрашиваемого триггера ЭДУЗ снимается «1» и через ЭП10, И8, ЭП8 срабатывает УМ5. Постоянная времени заряда емкости при этом уменьшится, сигнал с опрашиваемого триггера ЭДУЗ попадает на одну из схем совпадения И317—И320. Факт пребывания х (/) во II, а у (t т)

в I интервалах фиксируется схемой совпадения И320. Напряжение

свыхода И320 подается на УМ4, который замыкает свой контакт М4 и подключает соответствующую накопительную емкость к де­ лителю напряжения; контакт М5 при этом замкнут.

Делители на сопротивлениях в блоке БНн предназначены для получения напряжений, пропорциональных весовым коэффициен­ там интервалов анализа. В приборе предусмотрена возможность подключения осциллографа к шине, объединяющей все накопитель­ ные емкости. На экране осциллографа по истечении времени, не­ обходимого для полного заряда накопительных емкостей, можно наблюдать кривую корреляционной функции. Стирание накоплен­ ной информации производится путем разряда емкостей на землю с помощью переключателя П5. Визуальное наблюдение характера кривой RXI/ [{TIN) р], точек ее перегибов и экстремумов, скорости спадания основного максимума позволяет в ходе определения кор­ реляционной функции вносить коррективы в эксперимент, напри­ мер, менять частоту дискретизации входного сигнала, выбирать необходимую длительность реализации случайного сигнала (дли­ тельность анализа) и т. п.

2. Режим «медленного считывания» предназначен для обеспе­ чения возможности последующего многократного просматривания формы измеренной RXIJ [TIN р] в целом или любой произвольно выбранной ординаты, с помощью встроенного в прибор стрелочного прибора, входящего в комплект аппаратуры вольтметра типа ВК7-10А с одновременной регистрацией номера этой ординаты циф­ ровым индикатором счетчика на лицевой панели.

В режиме «медленного считывания» при использовании вольт­

в этом режиме осуществляется кнопкой «Общий сброс». Триггер уп­ равления при этом устанавливается в исходное состояние, с его левого плеча подается разрешающее напряжение на схемы И213—

—И312 и схему ИЗ; последняя пропускает импульсы с частотой 0,5 гц с выхода генератора ГЗ. Эти импульсы инвертируются НЕ2 и поступают на входы правых плеч триггеров коммутатора. Триг­ геры коммутатора поочередно срабатывают с частотой 0,5 гц и воз­ действуют на схемы И13—И212. Триггеры ЭДУЗ через схемы И13—И212 передают информацию о величине и знаке ординат сигнала х (t) в блок БЗВК, откуда взвешенная информация через

150

тора) счетная декада Сч2 переполняется, триггер ТгЗ опрокиды­ вается, но повторного запуска коммутатора не происходит.

Поиск интересующей ординаты корреляционной функции на­ чинается в момент нажатия КН1. Номера зарегистрированных при­ борами ординат последовательно появляются на цифровом табло (индикаторные лампы ИН1, ИН2). При появлении на табло номера искомой ординаты с помощью тумблера П4 вручную прекращается подача импульсов в коммутатор и в счетчики; стрелочный прибор при этом оказывается подключенным к определенному накопитель­ ному конденсатору блока БН R. При желании можно продолжить считывание ординат RXIJ {{TIN) и), замыкая тумблер П4, при этом поиск будет продолжен со следующего номера ординаты корреля­ ционной функции.

3. Как известно из спектральной теории, определение спект­ ральной плотности мощности случайных сигналов методом Фурьепреобразований корреляционной функции сводится к последова­ тельному перемножению ординат R XI/ {{TIN) р) на набор косинусо­ идальных функций в точках совпадения их аргументов и последую­

щий ИП2, дискретизируется с частотой, равной частоте генератора Г З ; частота дискретизации при этом должна совпадать с частотой дискретизации сигналов в режиме определения корреляционной функции. Начало спектрального анализа должно совпадать с мо­ ментом достижения синусоидальным сигналом максимального зна­ чения, т. е. с момента, начиная с которого входной гармонический сигнал может считаться косинусоидальным. Для отыскания макси­ мального значения косинусоидального сигнала последний подается на схему, состоящую из ограничителя, триггеров Тг318 и Тг314

исхемы И. При достижении максимума отрицательной полуволны

сТг314 подается отрицательный перепад на запуск коммутатора и на УМ115 (последний замыкает контакт М115).

Дискриминация сигнала производится по пяти интервалам кван­ тования. Факт пребывания косинусоидального сигнала с ампли­ тудой 4 в в определенном интервале квантования регистрируется дискриминаторами ординат ДОІ—Д04 и схемами отрицания

НЕТ1—НЕТ4, выходы которых подключены к усилителям магни­ тоуправляемых контактов УМ9—УМ 12. Так как УМ8 подклю­ чается непосредственно к Д04 при попадании входного сигнала в 5-й интервал квантования отрицательный перепад на его входе

поступает с выхода Д04. Контакты М8—M l 2 находятся в блоке накопления ординат спектральной плотности БН8.

Взависимости от того, в каком интервале квантования находится

вкаждый момент мгновенная выборка косинусоидального сигнала, меняется постоянная времени интегратора путем подключения од­ ного из резисторов R17 ч- R21 контактами М8—М12. Принципи­

альная схема интегратора показана на рис. 2-26. Как только коси­ нусоидальный сигнал достигает максимального значения, коммута­ тор начинает поочередно подключать к интегратору накопительные емкости С100—С1 через тот или иной резистор R17 ч- R21. При подключении каждой из емкостей выходной сигнал интегратора возрастает на величину, пропорциональную произведению орди-

Рнс. 2-26. Принципиальная схема интегратора

наты корреляционной функции Rxy \(T/N) р I, записанной в этой емкости, на значение косинусоидального сигнала в данный момент. Текущая полярность записываемых в емкость интегратора сигналов определяется произведением {sgn (cos (TIN) р)\- \sgnRxx((T/N) \i)} и учитывается с помощью группы контактов Мб, М6' , М7, М7', управляемых Тг318.

Величины зарядных сопротивлений R17 ч- R21 выбираются с учетом дифференциального закона распределения синусоидаль­ ного сигнала. Таким образом, интегратор накапливает оценку ор­ динаты кривой спектральной плотности S (со).

Для того чтобы емкость в цепи обратной связи интегратора на­ чала заряжаться лишь с момента достижения косинусоидальным сигналом максимума в схеме предусмотрен контакт M l 20, управ­ ляемый триггерами ТгЗІб, Тг317 и УМ120. Перед началом измере­ ния каждой ординаты спектральной плотности триггеры схемы оп­ ределения максимума кнопкой общего сброса Кні приводятся в ис­ ходное состояние. Контакт М120 при этом разомкнут. Кнопкой «Сброс 5 (<а)» интегратор устанавливается на нуль. При достиже­ нии максимума сигнала на Тг317 подается положительный перепад,

152

что приводит к появлению отрицательного сигнала на входе УМ120 и замыканию М120.

Для того, чтобы результирующий уровень измеряемой величины не зависел от частоты дискретизации сигнала, время заряда емко-

Рис. 2-27. Осциллограммы функций корреляции случайного сигнала си­ нусоидального напряжения (а) и последовательности прямоугольных импульсов — (б)

сти интегратора при подключении каждой из емкостей ограничи­ вается с помощью магнитоуправляемого контакта M l 18 до 5 мсек (соответственно длительности импульса при максимальной частоте дискретизации — 100 гц).

На рис. 2-27, а—в показаны фотографии, сделанные с экрана осциллографа, подключенного к прибору, при измерении функций корреляции случайного сигнала синусоидального напряжения и последовательности биполярных прямоугольных импульсов.

чае, различные амплитуды и начальные фазы и одинаковые угловые частоты,

153