4.5 Методи експериментального дослідження завад
Під дослідженням завад розуміється побудова та вивчення їх статистичних характеристик в широкому діапазоні частот. Знаходять застосування два методи дослідження: метод, заснований на усередненні за множиною реалізацій випадкової величини, і метод, заснований на усередненні даних про випадковий процес в часі.
На практиці най частіше застосовується останній спосіб. Суть його полягає в наступному.
Припустимо,
що на протязі досить тривалого часу Т
було проведено спостереження випадкового
процесу. Результати цього спостереження
у вигляді графіку
приведені на рис. 4.8.
Рисунок 4.8 - Графік реалізації випадкового процесу
Криву
розіб’ємо на ряд рівнів з кроком
і проведемо підрахунок сумарного часу
,
протягом якого ця крива розташовується
нижче кожного з рівнів.
Ймовірність тієї події, що випадкова величина виявиться нижче і – го рівня, знайдеться як відношення
(4.20)
Провівши аналогічні обчислення для всіх інших рівнів, отримаємо дані для побудови інтегральної кривої розподілу ймовірностей амплітуди випадкової величини .
Рисунок 4.9 - Блок – схема аналізатора амплітуд
Підрахунок
часу
,
що входить в рівняння (4.20), може бути
виконаний з допомогою аналізатора
амплітуд.
Блок – схема одного з таких аналізаторів показана на рис. 4.9. Він складається з блоку встановлення заданих рівнів, блоку порівняння, блоку формування прямокутних імпульсів, блоку інтегрування та вимірювального приладу.
У точках перетину кривої з встановленим і-м рівнем проводиться формування прямокутних імпульсів постійної амплітуди, які перетворюються в напругу, пропорційну до їх тривалості. Таким чином, напруга на виході інтегруючого блоку пропорційна до .
З графіку на рис. 4.8. можна отримати також і числові характеристики:
середнє значення
;
(4.21)
середнє значення квадрату
;
(4.22)
і середньоквадратичне відхилення
.
(4.23)
Автокореляційна функція визначається виразом (4.17). Для її обчислення необхідно:
а)
утворити функцію
,
зсунувши функцію
на інтервал
,
як показано на рис. 4.10:
де n – число ординат на інтервалі Т
m = 0, 1, 2, …
Рисунок 4.10 - До обчислень автокореляційної функції
б) неперервно переміщуючи ці дві функції, про інтегрувати їх добуток за тривалий проміжок часу Т;
в) знайти середнє значення інтегралу за час Т.
В результаті цих операцій отримаємо одну точку на графіку автокореляційної функції. Повторюючи обчислення, необхідне число разів для інших значень , отримаємо всю криву.
Рисунок 4.11 - Блок – схема пристрою для обчислення автокореляційної функції
Визначена кореляційних функцій може бути виконано при допомозі обчислювальних пристроїв. Блок - схема одного з таких пристроїв показана на рис. 4.11. Обчислювальний пристрій складається з блоку запізнення, блоку множення та інтегратора. Найпростішою схемою блоку запізнення є магнітофонна стрічка з двома головками: записуючою і читаючою.
При
русі стрічки з постійною Vс швидкістю,
відстань між головками
визначається з виразу
.
Перемноження функцій х(t) і х(t - ) та, інтегрування отриманого добутку дає, згідно (4.17), шукану величину.
Методи дослідження імпульсних та флуктаційних завад дещо різні. Тому, приступаючи до експерименту, необхідно перш за все визначити характер завад, що може бути виконано шляхом їх осцилогражування.
Імпульсні завади зазвичай характеризуються числом імпульсів mі в одиницю часу, що перевищують заданий рівень. Змінюючи рівень і відмічаючи кожен раз число таких імпульсів, можна отримати повне уявлення про частоту слідування імпульсів і їх амплітуду.