книги из ГПНТБ / Комаров А.И. Обработка графиков с помощью ЭЦВМ

У4 оборота алюминиевого диска, и при скорости враще­ ния фотодиодов, равной 600 об/мин., будет приблизитель­ но равно 0,025 сек. При работе с фиксированной запятой на выполнение 10 операций машине потребуется 0,001 сек., т. е. при синхронизации работы приставки с машиной по­ лучается приблизительно 25-кратный запас времени. Пос­ ле сигнала отсчета ординаты на фотодиодах возникает импульс, соответствующий концу кальки (рис. 24, в). Этот импульс подтверждает нулевое состояние триггеров Tpib, Тр22 и Тр32 и не влияет на работу приставки. Во из­ бежание сбоев работы приставки, вызванных появлением импульса Угз в промежутке между импульсами отсчета ординаты и конца кальки, длительность работы одновибратора Од25 должна составлять не менее 0,02 сек., т. е. должна быть равна времени, необходимому для прохож­ дения фотодиода под калькой.

§ 2. ВЫВОД ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Устройства ввода графической информации наиболее эффективно используются при анализе различного рода Случайных процессов. Последние характеризуются в ос­ новном корреляционной функцией и спектральной плотюностью. Если случайный процесс является стационарным и обладает свойством периодичности, корреляционная функция и спектральная плотность вычисляются один раз. Для нестационарных случайных процессов эти харак­ теристики являются функциями времени и должны вы­ числяться каждый раз на новом скользящем интервале интегрирования. В результате появляется семейство кри­ вых функций корреляции и спектральной плотности, ха­ рактеризующих случайный процесс в различные моменты времени.

Таким образом, исследование случайных процессов

61

с помощью ЭЦВМ обязательно связано как с вводом графиков таких процессов в машину, так и с выводом кривых, характеризующих их. У машин «Урал-1» и «Урал-2» устройств вывода графической информации нет. На машинах «Урал-3» и «Урал-4» вывод графика можно осуществить с помощью алфавитно-цифрового печатаю­ щего устройства. Однако такой вывод графической ин­ формации связан как с достаточно сложным программи­ рованием, так и с большим расходом бумаги. Представ­ ленное на рис. 23 и 25 электромеханическое устройство позволяет достаточно просто, без существенных измене­ ний электронной схемы и механической части осущест­ влять как ввод, так и вывод графической информации из машины.

Перевод приставки на режим записи ординат графика, выводимых из машины, осуществляется путем переклю­ чения реле Р\ специальным тумблером, находящимся на пульте управления приставки. При этом У2о переключа­ ется с головки Гф\ (рис. 23) на головку Гф2, работаю­ щую от флажков Фт2, расположенных со сдвигом на 90° относительно флажков Фгь Теперь импульс начала такта работы приставки пройдет в момент, когда к началу кальки или бумаги подойдет не фотодиод, а игла (де­ таль 14 на рис. 23, вторая игла скрыта калькой). Им­ пульсы начала кальки выдадут те флажки Фк, которые не работали при снятии ординат графика. Кроме того, снимается пластина со щелью и кладется над калькой сплошная металлическая пластина (рис. 26).

Фиксация ординаты на графике осуществляется элект­ роискровым способом по схеме, указанной на рис. 26. В момент записи вращающаяся игла находится под ме­ таллической пластиной, и при фиксации ординаты произ­ водится электрический пробой бумаги с помощью дуги, возникающей между иглой и пластиной. Расстояние ме­

62

жду иглой и пластиной равно 1-4-2 мм. Для того чтобы отверстие в бумаге, возникающее при пробое, было доста­ точно большим и заметным на глаз, дуга между иглой и пластиной должна быть достаточно мощной. Этого можно

Рис. 26. Принципиальная схема записи ординаты электроискро­ вым методом.

достичь с помощью схемы, изображенной на рис. 26. Ме­ жду иглой и пластиной при помощи конденсатора С от "специального выпрямителя подается постоянное напря­ жение в Зч-5 киловольт; пробоя промежутка игла — пла­ стина при этом не возникает. Пластина надежно заземля­ ется. Высокий потенциал подается через скользящий кон­ такт на иглу. В момент записи ординаты с помощью вторичной обмотки трансформатора подается дополни­ тельный импульс. Поля1рность напряжений, снимаемых с конденсатора и вторичной обмотки трансформатора, складывается, и под действием суммарного напряжения

63

через бумагу пробивается промежуток игла — металли­ ческая пластина. Импульс, снимаемый с трансформатора, имеет длительность порядка нескольких микросекунд и служит только для пробоя промежутка. После пробоя через возникшую дугу начинает разряжаться конден­ сатор С. Мощность дуги значительно возрастает, в ре­ зультате чего в бумаге прожигается отверстие диаметром около 0,Зч-0,4 мм. При разряде конденсатора С напря* жение в точке А резко падает, за счет чего горение дуги прекращается. Для правильной работы схемы величина высокого напряжения, емкость конденсатора С и сопро­ тивление R выбираются экспериментально.

Пробивающий импульс вырабатывается усилителем, построенным на лампе 6П13С, Режим работы этой лам­ пы анологичен режиму, используемому в блоках строчной развертки телевизионных приемников типа «Рекорд», «Рубин», «Темп-3». Магнитопровод импульсного транс­ форматора взят от трансформатора строчной развертки этих телевизоров. Материал магнитопровода — феррит 600. Первичная обмотка трансформатора имеет 400 вит­ ков провода ПЭВ 00,23—0,26 мм, вторичная — 1200 витков ПЭВ 0 0 ,1 —0,12 мм. Запускающий импульс по­ дается на управляющую сетку лампы с блокинг-генера- тора Бг2 (рис. 25).

При выводе графиков из машины приставка работает так (рис. 25).

■- В ходе выполнения программы машина вычисляет те­ кущую ординату кривой. Окончательный результат ум­ ножается на соответствующий масштабный коэффициент и размещается в прямом коде на сумматоре между 19-м и 10-м разрядами, причем в 19-й разряд записывается младший разряд числа. После этого управление переда­ ется в ячейку, в которой записана команда 33 т. По этой команде машина выдает результат из сумматора на вы-

64

ходные усилители, сигнал обращения к выходным устрой­ ствам У24, код номера выходного устройства т и , оста­ навливается. При совпадении кода т с кодом числа, на­ бранного на панели набора адреса приставки, сигнал У24 поставит в единичное состояние триггер Тргг- Первый же импульс начала такта И5 , вырабатываемый при помощи флажка ФТ2 и головки ГФ2 (рис. 23), пройдя открытую СП22б, поставит в единичное состояние Тр22. Одновре­ менно этот импульс своим передним фронтом через диф­ ференцирующую цепочку ДС5 и усилитель У4 сбросит счетчик, а задним фронтом через открытую при пуске приставки СП2ц перепишет обратным кодом содержимое сумматора машины на счетчик 8 (контакт реле Р i при данном режиме работы приставки находится в положе­ нии 2). Импульс начала кальки через открытую СП218 ставит в единичное состояние Tpi$. Через открытую СП29 на счетчик 8 начинают поступать импульсы с головки магнитной ленты Гл\2. После заполнения счетчика отри­ цательный перепад со старшего разряда счетчика запу­ скает блокинг-генератор Бг2, который выдает сигнал на усилитель иглы (рис. 26) и одновременно сбрасывает в нуль Трis, Тр22 и Тр22. Возникающий при этом ответный заиграл запускает машину вновь. Во избежание влияния выходных усилителей приставки на входные устройства машины схемы совпадения 8СП2г закрываются низким /■уровнем напряжения с одного из контактов реле Р\. После выдачи ответного сигнала приставка готова к при­ ему следующей ординаты.

При анализе случайных процессов с помощью этой приставки и цифровой вычислительной машины жела­ тельно после записи случайного процесса оставлять на кальке свободное место. Тогда сразу на этой же кальке будут зафиксированы корреляционная функция и, если необходимо, спектральная плотность процесса.

65

Техническая характеристика последнего варианта при­ ставки следующая:

1.Ширина кальки, на которой записывается кривая, может колебаться в пределах от 80 до 200 мм.

2.Калька имеет неограниченную длину.

3.Приведенная погрешность ввода ординаты с диа­

граммы шириной 200 мм менее 1 %.

4.Шаг продвижения кальки устанавливается в пре­ делах от 2 до 16 мм.

5.Скорость ввода и вывода графика равна 20 орди­

натам в секунду.

6. График на кальке записывается тушью. Толщина записи должна составлять 0,8—1,2 мм.

§ 3. НАЛАДКА ПРИСТАВКИ

Усилители фотодиодов и магнитных головок можно проверять и налаживать при любом режиме работы всех рассмотренных в настоящем разделе устройств. На пульт управления приставки выводятся ручки регулировки уси­ лителей и уровней срабатывания триггеров Шмидта, сто­ ящих на входе этих усилителей. Окончательную наладку приставки, показанной на рис. 19, удобнее всего произвел дить, когда она подключена к машине. Во время записи,-'

•ординат в оперативную память на сумматоре машины мо­ жно прочитать текущую ординату, считываемую при«, ставкой с кривой. На рис. 27 сплошной линией показаны' две кривые, введенные в машину при помощи этой при­ ставки, а точками —■снятые ординаты кривой, выведен­

статочно хорошо совпадают с заданными,. Приведенная погрешность ввода ординат в машину лежит в пределах.

± 1-*-1,5 %.

66

Устройство ввода, функциональная схема которого представлена на рис. 25, можно налаживать отдельно от машины. Автономный режим работы приставки осущест­ вляется путем переключения реле Р2с помощью тумблера, расположенного на пульте управления. При этом во из-

Щ йЬ *27. Проверка точности работы приставки к машине «Урал-1»;

'а — сплошной линией показаны кривые, введенные в машину с помощью приставки; 6 — точками — ординаты кривых, выведенные на печать.

бежание влияния приставки на входные устройства ма­ шины закрываются выходные клапаны приставки 8СП23. Одновременно с этим приставка ставится в режим пуска путем снятия низкого уровня с СП226, находящегося на единичном выходе триггера Тр32. Если приставка с помо­ щью реле Р1 подготовлена к вводу ординат, то двоич­ ный код текущей ординаты фиксируется неоновыми лампами, расположенными на пульте управления при­

67

ставки и подключенными к единичным выходам тригге­ ров счетчика 8 . При проверке режима вывода' ординат на бумаге фиксируется ордината, соответствующая чис­ лу, зафиксированному в счетчике. Для записи необхо­ димого числа на счетчик нужно в некоторых разрядах входных усилителей 17 вынуть лампы, и тогда в этих разрядах на счетчик будут записываться единицы. Про­ верка схемы совпадения адреса внешнего устройст­ ва 7СП230 и цепочки запуска триггера Гр32 осуществля­ ется при работе приставки совместно с машиной.

Описанная приставка к цифровой вычислительной машине «Урал-1» эксплуатируется в вычислительной ла­ боратории Куйбышевского политехнического института им. В. В. Куйбышева с 1963 года. В течение всего этого времени все блоки приставки работали вполне надежно, производились периодическая очистка отверстия диафраг­ мы вращающегося диода ФД-2 и подстройка усилителя фотодиода, вызванная различной плотностью отдельных сортов кальки.

С помощью разработанных устройств и цифровой вы­ числительной машины удалась статистически обработать большое количество различных случайных процессов. Так, в работе [20] приводятся результаты корреляциондрго анализа геофизических диаграмм, проведенного собместно с геофизическим отделом Куйбышевского НИИ НП с целью определения границ пластов и водонефтяного раздела. В литературе [21] даны некоторые соображения по определению приведенной среднеквадратичной по­ грешности вычисления корреляционной функции, вызван­ ной конечным интервалом интегрирования стационарного случайного процесса, имеющего определенную спектраль­ ную плотность и вводимого в цифровую машину с ис­ пользованием приставки.

Одновременно с помощью приставки в вычислитель­

68

ной лаборатории Куйбышевского политехнического ин­ ститута проводятся большие работы по корреляционному и спектральному анализу осевой нагрузки на долото, воз­ никающей при бурении нефтяных скважин, статистиче­ скому исследованию различных механических систем и ряда биологических процессов.

Сотрудники вычислительной лаборатории разработа­ ли ряд программ к ЭЦВМ типа «Урал», позволяющих с использованием приставки статистически обрабатывать стационарные случайные процессы, т. е. вычислять функ­ ции распределения, корреляционные функции и спект­ ральные плотности, исследовать определенные неста­ ционарные случайные процессы, проводить гармониче­ ский анализ различных кривых. Разработаны также программы для специальной обработки различной гра­ фической информации.

ЛИТЕРАТУРА

69