Вы находитесь на сайте журнала "Вопросы психологии" в девятнадцатилетнем ресурсе (1980-1998 гг.).  Заглавная страница ресурса... 

145

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ И АППАРАТУРА

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОСЦИЛОГРАММ

 

М. И. ИЗОТОВ, А. М. НОВИКОВ

 

В практике экспериментальных исследований значительное место занимает регистрация изучаемых параметров на различного рода самописцах с последующей обработкой осциллограмм. Автоматическая обработка данных в процессе регистрации пока не всегда возможна. Табулирование осциллограмм и обработка результатов вручную чрезвычайно трудоемка, однообразна и занимает значительную часть времени исследователя. Ниже описано устройство для полуавтоматической обработки осциллограмм, сконструированное авторами и успешно использующееся в течение нескольких лет. Оно позволяет определять среднюю величину и дисперсию амплитуд, периодов и других характеристик осциллограмм и сокращает затраты времени на обработку в 4— 5 раз.

Устройство включает в себя специально изготовленный электрический циркуль-измеритель и операционные блоки малой аналоговой вычислительной машины (в данном случае использовалась МН-7М, стоимость которой составляет 1800 рублей). Вместо АВМ могут быть использованы выпускаемые отдельно аналоговые элементы — операционные усилители, квадратор, блок нелинейных комбинаций.

 

Рис. 1. Устройство циркуля-измерителя.

I — ножки циркуля; 2 — ось; 3 — крепление нити; 4 — пластина; 5 — потенциометр (переменный резистор); 6 — провода; 7, 8 — шкивы; 9 — пружина; 10 — крепление нити.

 

Устройство электрического циркуля-измерителя показано на рис. 1. Он состоит из двух ножек 1 длиной 250—300 мм, соединенных общей осью 2, делящей длину ножек в отношении 2:1. На верхнем конце одной из ножек укрепляется на пластине 4 проволочный переменный резистор (потенциометр) 5. На ось потенциометра насажено два шкива 7 и 8 диаметром 15 и 7 мм. На оба шкива закрепляются шелковые нити. Они наматываются на шкивы (1,5—2 оборота) и прикрепляются: с большого шкива 7 — к верхней части второй ножки циркуля 3, с меньшего шкива 8 — к пружине 9, закрепленной на нижней части второй ножки циркуля 10.

Электронная схема устройства приведена на рис. 2.

R1 — потенциометр циркуля-измерителя, R2 — служит для балансировки операционного усилителя на «0» при сдвинутых ножках циркуля. Y, включен по схеме сумматора. Опорные напряжения +100 в, —100 в берутся с внутреннего источника АВМ.

Блок нелинейных комбинаций настраивается методом кусочно-линейной апроксимации в соответствии с калибровочным (тарировочным) графиком экспериментальной установки так, что на выходе БНК получаются напряжения U, прямо пропорциональные истинным значениям измеряемого параметра U = K1X(K1 — некоторая константа), т. е. БНК позволяет скорректировать все нелинейности, получаемые от датчика, самописца и циркуля-измерителя. Вольтметры V1 и V2 служат для балансировки V и БНК на «0».

Усилители Y2 и Y3 с RC цепями (Р3; С2) включены в режим интеграторов. KBквадратор, т. е. блок, возводящий в квадрат напряжение, подаваемое на его вход. С вольтметра V3 снимаются показания суммы значений измеряемой характеристики, с вольтметра V4 — суммы их квадратов.

Принцип действия устройства следующий: при установке ножек циркуля в измеряемые на осциллограмме точки на выходе БНК создается напряжение, прямо пропорциональное измеряемому параметру. Конденсатор C1 заряжается до этого напряжения и затем переключателем П3 переключается на разряд в интегрирующие цепи Y2C2R3 и KBY3C2R3.

Как известно, разряд конденсатора описывается формулой

 

 

На выходе интегратора вольтметр Уз покажет напряжение:

 

146

 

Рис. 2. Принципиальная схема устройства. У1, У2, Уз — операционные усилители;

БНК — блок нелинейных комбинаций; KBквадратор.

 

 

При обработке осциллограммы проводится серия из n измерений. Каждый раз конденсатор C1 заряжается до напряжения U1 и переключается на разряд в интегрирующие цепи. Таким образом, интегратор Y2C2R3 зафиксирует суммарное напряжение

 

 

Поскольку интеграл в правой части равенства есть величина постоянная (обозначим ее К2), то

 

 

Значения K1 и К2 можно легко получить калиброванием установки. Среднее значение измеряемого параметра X получим делением (вручную) суммы на число измерений:

 

 

Аналогично определяется дисперсия. На выходе квадратора напряжение при разряде конденсатора:

 

 

На выходе интегратора YRC вольтметр V4 покажет напряжение:

 

 

Значение дисперсии получим вычислением (вручную):

 

 

Для удобства работы на установке переключатель П3 целесообразно собрать в виде ножной педали. Для того, чтобы C1 успевал полностью разряжаться за время нажатия на педаль, значения необходимо подобрать в пределах 0,02—0,05 с.

 

Поступила в редакцию 7.IV 1982 г.