Анализатор длительностей выбросов случайных процессов Советский патент 1983 года по МПК G06F17/18 

1,

Изобретение относитсяк автоматике и вычислительной технике и предназначено для оперативного определения плотности распределения длительностей вь|бросов случайных процессов.

Известно устройство для опредсзления плотности распределения длительностей выбросов, содержащее пороговое устройство, генератор импульсов, фор- . мирователи, элементы И, пересчетное устройство, регистр сдвига и канальные счетчики 1 .

Недостатком устройства является большой объем используемого оборудо- .вания.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является анализатор длительностей выбросов слу. чайных процессов, содержащий порого- зо вое устройство, формирователь импульсов, элементы И, генератор импульсов, счетчики, регистр сдвига, элемент ИЛИ, счетчик интервалов, дешифратор. В известном устройстве заданное число каналов т представляется в виде п К, где - количество разрядов регистра сдвига; К - количество состояний счетчика интервалов. Элементы И и счетчики образуют матрицу, состоящую из В столбцов и К строк. Возможный диапазон длительностей выбросов разбивается на К интервалов 2.

Недостатком анализатора является сложность и большой объем используемого оборудования, обусловленные наличием п счетчиков ип+1 элементов И для образования п каналов.

Цель изобретения - упрощение анализатора.

Поставленная цель достигается тек, что анатмзатор выбросов случайных процессов, содержащий группу счетчиков, пороговый элемент, первый и второй входы которого являются соответствующими вxoдa «1 анализатора, выход J100 порогового элемента соединен с входом формирователя импульсов и информационным входом элемента И, управля ющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с управляющим входом регистра сдвига, последний разрядный выход ко торого подклочен к счетчику интервалов, остальные разрядные выходы регистра сдвига соединены соответствен но с информационными входами элементов И группы, управляющие входы которых объединены и подключены к первому выходу формирователя импульсов, второй выход которого соединен с пер вым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному вхо ду регистра сдвига, содержит первый и второй элементы задержки и группу элементов памяти, при этом вход первого элемента задержки подключен к последнему разрядному выходу регистра сдвига, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входам записи счетчиков группы, счетные входы которых подклю чены соответственно к выходам элементов И группы, информационные вход счетчиков группы соединены соответст венно с выходами элементов памяти группы, информационные входы которых подключены соответственно к выходам счетчиков группы, адресные входы эле ментов памяти группы объединены и подключены к выходу второго элемента задержки, вход которого подключен к первому выходу формирователя импульсов . На чертеже приведена блок-схема анализатора. Анализатор содержит пороговый элемент 1, элемент И 2, формирователь импульсов, элемент ИЛИ k, регистр 5 сдвига, генератор 6 импульсов, счетчик 7 интервалов, второй элемент 8 задержки, первый элемент 9 задержки, группу элементов И 10, группу 11 сче чиков, группу элементов 12 памяти. Пороговый элемент 1 представляет собой схему сравнения напряжений (ком паратор напряжений) и может быть собран по известным схемам на ральном операционном усилителе или на стандартной микросхеме компаратора на пряжений, Элементы 8 и 9 задержки служат для задержки импульсов на заданное время 4 и реализуются на элементах И-НЕ с интегрирующими RC-цепями, Счетчики группы счетчиков 11 могут быть собраны на микросхемах типа К155ИЕ6, которые имеют кроме счетного входа информационные входы, что позволяет предварительно устанавливать счетчики в требуемое состояние. Элементы памяти группы элементов 1П памяти представляют собой цифровые статические оперативные запоминающие устройства с произвольной записью и выборкой информации и могут быть реализованы на микросхемах типа К155РУ2. Анализатор работает следующим образом. В исходном состоянии во все ячейки памяти группы элементов 12 памяти записываются нули. Реализация X(t) исследуемого случайного процесса поступает на вход порогового элемента 1, на второй вход которого подается напряжение и, соответствующее уровню анализа. При выбросе случайного процесса X(t) за уровень анализа U на выходе порогового элемента 1 формируется прямоугольный импульс, длительность Tg которого равна длительности выброса. Импульсы с выхода порогового элемента 1, поступая на вход элемента И 2, заполняются импульсами генератора 6 импульсов. На переднем фронте импульса длительностью fg , на втором выходе формирователя 3 импульсов появляется импульс, который, пройдя через элемент ИЛИ k, записывает единицу в первый разряд регистра 5 сдвига и одновременно этот же импульс, поступая на вход записи информации группы 11 счетчиков, осуществляет запись информации на счетчики группы счетчиков 11 с выходов соответствующих элементов памяти группы элементов 12 памяти, причем адрес (номер ячеек памяти, из кото}5ых происходит считывание информации, определяется состоянием счетчика 7 интервалов. Импульсы с выхода элемента И 2 поступают на управляющий вход регистра 5 сдвига и сдвигают единицу вправо. ЕСЛИ длительность выброса (где t - период импульсов генератора 6 импульсов; 2 - количество разрядов регистра 5 сдвига), то импульс, соответствующий концу выброса, с второго выхода формирователя 3 импульсов, пройдя через открытый сигналом с i-ro ( 1,2,,,,,2) выхода регист5100pa 5 сдвига i-ый элемент И группыэлементов И 10,поступает на счётный вход соответствующего счетчика группы счетчиков 1 1 . Затем через интервал Т на выходе второго элемента 8 задержки появляется сигнал, производящий запись информации с выходов группы счетчиков 11 в ячейки с нулевым адресом соответствующих запоминающих устройств группы элементов 12 памяти. Если СГв At- Е, то единица сдвигается до последнего разряда регистра 5 сдвига и на заднем фронте сигнала с последнего разрядного выхода оегистра 5 сдвига к содержимо му счетчика 7 интервалов добавляется единица, а через интервал Го импульс с выхода первого элемента 9 задержки через элемент ИЛИ t проходит на вход .регистра 5 сдвига, осуществляя по орную запись единицы в первый разряд и, одновременно по этому сигналу на счетчики группы счетчиков 11 происходит запись новой информации из соответствующих ячеек памяти группы элементов 12 памяти. Затем снова импульсами с выхода элемента И 2 единица из младшего разряда регистра 5 сдвига будет сдвигаться вправо, и если Tg 2At-E, то к содержимому счет чика 7 интервалов снова добавится единица, а через интервал произой дет запись единицы в первый разряд регистра 5 сдвига и информация с выходов группы элементов 12 памяти из ячеек, имеющих адрес, соответствующий состоянию счетчика 7 интервалов, запишется в счетчики группы счетчиков 11. Этот процесс происходит до тех пор, пока не закончится выброс случайного процесса. На заднем фронте импульса Тц формируется импульс на первом выходе формирователя 3 импульсов, который поступает на счетный вход одного из 1 счетчиков группы счетчиков 11 , после чего по сигналу с выхода второго элемента 8 задержки информация с выходов счетчиков переписывается в соответствующие ячейки памяти группы элементов 12 памяти. К приходу каждого нового импульса tg регистр 5 сдвига и счетчик 7 интервалов устанавливаются в исходно состояние (на блок-схеме условно не показаны цепи установки исходного со стояния) . После анализа длительностей N выбросов случайного процесса в соот6ветствующих ячейках памяти группы элементов 12 памяти накапливается информация, необходимая для построения гистограммы значений длительности выбросов исследуемого случайного процесса. Статистическая оценка функции плотности f.- распределения длительности выбросов на каждом из п Р-К интервалов длительностью Д-t определяется по формуле; rif ii ... где содержимое j-й ячейки гГамяти i-ro элемента памяти группы элементов памяти 12; (i 1,2,...,; j 1,2к;. В предлагаемом анализаторе для образования п ЕК каналов требуется лишь В счетчиков. Счетчики осуществляют суммирование импульсов, соответствующих моменту окончания выброса с накопленной в предыдущих измерениях информацией, после чего осуществляется перезапись информации из счетчиков группы счетчиков 11 в ячейки памяти группы элементов 12 памяти, Причем адрес ячеек памяти определяется номером у интервала, формируемым счетчиком 7 интервалов. Предположим, что требуется спроектировать анализатор, имеющий 25б (в 16, К б) каналов с емкостью счетчиков, равной 10 единиц. В прототипе понадобится 512 микросхем для-изготовления 256 счетчиков и 68 микросхем, содержащих по четыре элемента И. Всего потребуется 580 микросхем. В предлагаемом анализаторе при таком же количестве каналов потребуется всего лишь 32 микросхемы для .16 счетчиков, 32 микросхемы оперативного запоминающего устройства типа К155РУ2 и k микросхемы с элементами И. Итого потребуется 6 микросхем. Таким образом, предлагаемый анализатор позволяет сократить объем оборудования в 8,5 раз по сравнению, с прототипом. Причем полученный выигрьаи в объеме используемого оборудования сохраняется и при малом числе каналов при рациональном выборе величин В и К. Кроме того, сущест7 .loom

венно (в В-10 раз сокращаются трудозатраты на изготовление и отладку анализатора, уменьшаются габариты и потребляемая анализатором мощность.5

Формула изобретения

Анализатор длительностей выбросов случайных процессов, содержащий группу счетчиков, пороговый элемент, первый и второй входы которого являются соответствующими входами анализатора, выход порогового элемента соединен с входом формирователя импульсов и информационным входом элемента И, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с управляющим входом регистра сдвига, последний разрядный выход которого подключен к счетчику интервалов, остальные разрядные выходы регистра сдвига соединены соответственно с информационными входами элементов И группы, управляющие входы которых объединены и подключены к первому выходу формирователя импульсов, второй выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен

18 к информационному входу регистра сдвига, отличающийся тем что, с целью упрощения он содержит первый и второй элементы задержки и группу элементов памяти, при этом вход первого элемента задержки подключен к последнему разрядному выходу регистра сдвига, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входам записи счетчиков группы, счетные входы которые подключены соответственно к выходам элементов И группы, информационные входы счетчиков группы соединены соответственно с выходами элементов памяти группы, информационные входы которых подключены соответственно к выходам счетчиков группы, адресные входы элементов памяти группы объединены и подключены к выходу второго элемента задержки, вход которого подключен к первому выходу формирователя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № i 36359, кл. G Об F 15/36, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № , кл. G 06 F 15/36, 1977 (прототип).