Устройство для определения моментов случайных сигналов Советский патент 1983 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к спеи.иаттзироваиным средствам вычислительной техники и может бить использовано при оценке математического ожидания и дисперсии временных интервалов меж ду импульсами, в частности в медаппаратуре, предназначенной для меди цинской диагностики по среднему значению и дисперсии сердечного пульса Известно устройство для определения случайных сигналов, содержащее усреднители, квадраторы и стрелочные индикаторы 1 .. Однако устройство обладает низкой точностью определения дисперсии изпринципиальной трудности обеспечения идентичности коэффициентов, преобразо вания в двух каналах (.усреднителей, квадраторов ) и практически не может быть использовано для измерения малы значений дисперсии из-за, большой погрешности, возникающей при вычислени малой разности DX из двух больши величин Xj и(Я). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения моментов случайного сигнала, содержащее блок согласования, к выходу которЪго по- следовательно подключены (nd-l ) бло ков средневьшрямленного значения, со тоящие из последовательно соединенных п+1( интеграторов, п+1 запоминающих элементов, и п+1 дискриминаторов, выходной интегратор, вход которого соединен с выходом последнего дискриминатора, а выход интегратора через (п+1)-й ключ соединен с п +1 входом квадратора, и входов которого через п ключей сфединены с выходами, интервалов блоков .средне выпрямленного значения, выход квадратора соединен со входом сумматора а выход последнего соединен со входо индикатора 2 .. Недостатками известного .устройства является то, что оно не обеспечивает измерение дисперсии временных ин.тервалов ме;лду случайно расположенными на временной оси импульсами, а также сложность аппаратуры реализации. Цель изобретения - упрощение устройства и расширение функциональных возможностей путем определения дисперсии временных интервалов между случайно распределенными на временной оси импульсами. С этой целью в устройство для определения моментов случай.ных сигналов, содержащее квадратор, выход которого подключен ко входу первого интегратора, два ключа, второй ин- . тегратор, введены счетный триггер, три одновибратора, два RS-триггера, два компаратора, два преобразователд длительность - напряжение, два элемента И, элемен-т ИЛИ, два токозадающих элемента, два источника постоянного напряжения и управляемый разрядный ключ, при. эт.ом выход квадратора подключен к первому входу управляемого разрядного ключа, второй вход которого соединен с выходом первого интегратора и является выходом оценки дисперсии устройства, упра вляющий в ход.управляемо го -ра з рядного ключа подключен к выходу первого одновибратора, вход которого объединен со входом счетного триггера и является входом устройства, прямой и инверсный выходы счетного триггера соединены соответственно со входом первого и второго одновибраторов , выход первого одновибратора подключен к R -входу первого триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом первого элемента И и со входом первого преобр эзователя длительность - напряжение, выход которого подключен к первому входу первого компаратора, выход которого соединен с S -входом первого триггера, прямой выход которого подключен к первому входу в,торого элемента И, второй вход второго элемента И соединен с прямым выходом второго триггера, R -вход которого подключён к выходу третьего . одновибратора, инверсный ВЕЛХОД второго Триггера соединен со вторым входом первого элемента И и со входом второго преобразователя длительностьнапряжение, выход которого подключен к перво1 1у входу второго комцаратора, выход которого соединен с S -входом второго триггера, выходы первого И второго элементов И подключены соответственно к первому и второму входам элемента. ИЛИ и к управляющим входам Первого и второго ключей, первый вход первого ключа через первый токозадающий элемент соединен с выходом первого источника постоянного напряжения, выход второго источника постоянного напряжения через второй токозадающий элемент подключен к первому входу второго ключа, второй вход которого объединен- со вторым входом первого ключа и соединен со входом второго интегратора, выход которого подключен ко вторым входам первого и второго компараторов и является выходом оценки математического ожидания устройства, выход элемента ИЛИ соединен со входом квадратора. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит счетный триггер 1, первый, второй, третий одновибраторы 2-4, первый 5, второй б RS-триггеры, первый компаратор 7, первый преобразователь 8 длительность напряжение, первый и второй элементы И. 9, И 10, второй преобразователь 11 длительность - напряжение, . второй компаратор 12, элемент ИЛИ 13 первый источник 14 постоянного напря жения, первый токозадающий элемент 15 первый и второй ключи 16 и 17, второй токозадающий элемент 18, второй источник 19 постоянного напряжения, первый интегратор 20, квадратор 21, второй интегратор 22, управляемый разрядный ключ 23. Устройство работает следующим образом. На вход устройства поступают пронормированные по амплитуде случайно расположенные на временной оси импульсы напряжения. Под действием этих импульсов на выходах триггера 1 образуются прямоугольные им.пульсы напряжения длительностью тг. и ttПоложительными перепадами импульсов Г с выходов триггера 1 запускаются одновибраторы 3 и 4, вырабатывающие короткие импульсы для запуска по R-входам триггеров 5 и 6 Под действием импульсов с выходов одновибратора поочередно оироки- , дываются триггеры 5, б и на их инверсных выходах появляются положительные потенциалы. С моментов появления положительных потенциалов на выходах триггеров 5 и 6, на выходах преобразователей 8 и 9 линейно возрастают напряжения, которые подаются на входа компараторов 7 и 12, на вто рые входа которых подается напряжение U(i)c выхода интегратора 20. В момент, когда напряжение на выходе преобразователя 8 или 11 станет равны U-J (i ) , на выходе компаратора 7 или 9 образуется скачок нап{эяжения и триггер 5 или б переводится в исход ное состояние. Импульсы с инверсных выходов тригЬеров 5 и б поступают на элементы И9 на выходе которого формируются импуль сы длительностью только в том случае, если длительнрсть очередного интервала fj. является меньшей чем среднее значение f . Импульсы с прямых выходов триггеров 5 и б поступают, на элемент И 10, на выходе которого формируются импульсы nnvnenbHocтью лТ Е -Ттолько в т-ом случае, если .длительность среднего интервала С является большей, чем среднее зна Импульсы с выходов элементов И 9 и И 10 поступают на входы управления ключей 16 и 17, которые поочередно подсоединяют через элементы 15 и 18 к интегратору 22 разнополярные источники 14 и 19 напряжения, Изменение выходного напряжения 4U( на выходе интегратора 20 под деист- вием импульсов с выходов элементов И 9 и И 10 определяется из выраженияJc 4Ц(1- Т « где с - емкость конденсатора в интеграторе 20; l is -ie сопротивления элементов 15 и 18,-.... коэффициент преобразования преобразователен 8, 11 дли- тельности в напряжение. выходное напряжение после окончания переходного процесса 40(i)rO, U(oo) af , т.е. выходное напряжение U(«) линейно зависит от среднегсэ значения т длительностей между входными импульсами. Выходные импульсы элементов И 9, НЮ поступают далее на вход элемента ИЛИ 13, на выходе которого выделяются все интервалы д-Ь , т.е, про-г исходит выделение модуля ди |t-Cдля каждого интервала, поступающего на вход устройства. Импульсы dfj с выходов элементов И 9 и И 10 поступают на входы элемента ИЛИ 13, а с его выхода - на квадратор 21, на выходе Kotoporo образуются импульсы тока, сообщающие конденсатору интегратора 20 заряд с , пропорциональный , т.е. с.-Ь(лГ)2 После прихода каждого входного импульса запускается одновибратор- 2, на выходе которого образуются импульсы с длительностью, необходимой для нормальной работы разрядного ключа, который под действием каждого/импульса снимает с конденсатора интегратора 20 заряд, пропорциональный выходному напряжению (J2(i) интегратора 20, Изменение заряда лt, на конденсаторе интегратора 20 после прихода 1-го выходного импульса определяется из; выражения dq,. to(dr)2-dU2(i), . : Решение этого разностного у{эавнения при начальном условиии210)У5 для средних значений()и02(1| имеет .вид I )Ь-( После окончания переходного процесса и при выполнении условия устойчивости выходное напряжениеи2(рс)Кд(л )КоТ)1:, где к b/o const - масштабный коэффициент измерения дисперсии D,) -. временных интервалов . Т.,- между входными импульсами. Предлагаемое устройство, при прос.тоте схемной реализации производит одновременное определение в непрерывном времени двух первых моментов среднего значения и дисперсии импульсных сигналов.

применение устройства в аппаратуре для медицинской диагностики

по электрокардиосигналу позволит расширить ее функциональные возможности без усложнения схемной реализации.

УСТРОЙСТВОдля ОПРЕДЕЛЕ- НИЯ МОМЕНТОВ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее квадратор, выход- которого подключен к входу первого интегратора, два ключа, второй интегратор, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и расширения функциональных возможностей путем определения дисперсии временных интервалов между случайно распределенными на временной оси импульсами, в него введены счетный триггер, три рдновибратора, два RS. .-триггера, два компаратора, два пре- . образователя длительность - напряжение, два элемента И, элемент ИЛИ, два токозадающих элемента, два ис- ; точника постоянного напряжения и управляемый разрядный ключ, при этом выход квадратора подключен к первому входу управляемого разряд- ного ключа, второй вход которого сое. динен с выходом первого интегратора и является выходом оценки дне-. .Персии устройства,управляющий вход управляемого разрядного ключа подключен к выходу первого одновибратора, вход которого объединен с входом счетного триггера и является входом устройстве, прямой и инверсный выходы счетного триггера соединены соответственно с входами первого и второго одновибраторов, выход пер, вого одновибратора подключен к R-входу первого триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом первого элемента. И и с входом первого преобразователя длительность .напряжение, виход которого подключен к первому входу первого компаратора, выход которого соединен с 5 -входом первого триггера, прямой выход которого подкгдочен к первому входу второго элемента И, второй вход второго элемента И соединен с прямым выходом триггера, R-вход которого подключен к выходу третьего одновибратйра, ий- д версный выход второго триггера сое- сл динен с вторым..входом первого элемен та И и с входом второго преобразо.вателя длительность - напряжение, вы-j ход которого подключен к первому ч входу второго компаратора,выход которого соединен с S-входом второго S триггера, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ и к управляющим входам 4 первого и второго ключей, первый CAD вход первого ключа через первый токозадающий элемент соединен с выхоо: дом первого источника постоянного 00 напряжения, выход второго источника постоянного напряжения через то рой токозадающий элемент подключен к первому входу второго ключа, второй вход которого объединен с вторым входом первогоключа и соединен с входом второго интегратора, выход которого подключен к вторым.входам первого и второго компараторов и является выходом оценки математического ожидания устройства, выход .элемента ИЛИ соединен с вхсэдом квадратора.