Статистический анализатор Советский патент 1985 года по МПК G06F17/18 

1 Изобретение относится к статист ческому анализу и может быть испол зопано в информационно-измерительных системах оперативной переработ ки информации при создании измерительно-вычислительных комплексов д проведения вибрационных испытаний динамических объектов, для обработ в системах проводной и радиотелеме рии с аналоговые представлением сигналов, а также в ряде других об ластей информационно-измерительной контрольной техники. Известен статистический аналийа трр, содержащий аналого-цифровой преобразователь, цифровой дискрими тор, схему изменения уровня анализ матричньй коммутатор, генератор импульсов выборок, схему, задающую число выборок, схемы совпадения, счетчики 1 . Наиболее близким к предлагаемому является многоканальное устройство для анализа распределений стационарных случайных процессов, которое содержит аналого-цифровой преобразователь, коммутатор, дешиф ратор, схемы совпадения, счетчики, блок управления 21. В указанных устройствах, работа щих по методу дискретных выборок, осуществляется равномерное квантование исследуемых сигналов по уров ню. В результате для законов распределения, отличных от равномерного, значение искомой функции в различных каналах подучается с раз личной точностью. Например, при равномерном квантовании нормально распределенного процесса крайние каналы, ввиду малости значений самой функгщи в них, представлены существенно меньшим числом выборок чем средние, следовательно погрешность определения искомой функции в крайних каналах наибольшая. При измерении характеристик процессов, распределенных по законам близким к арксинусоидальному, наибольшая погрешность имеет место в средних каналах. И только в случае равномерного закона распределения погрешность определения искомой функции также распределена равномерно. Цель изобретения - повьшюние то ности измерения. Поставленная цель достигается трм, что гтатлгтический анапиза20Jтор , согтсржлщип ,ч ii;)i)I i)-цифргiHiiii преобразователь, nxmi которого является вход(5м аналигзатора, а вьтход аналого-цифрового пр еобралователя через дешифратор подключен к первому входу блока элементов И, выход которого соединен с входом блока регистрации, второй вход блока элементов И соединен с выхо-дом первого элемента задержки, вход которого объединен с входом.счетчика объема выборок, с тактовым входом аналого-1щфрового преобразователя и подключен к выходу элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, введены регистр, источник опорного напряжения, коммутатор, блок управляемых делителей, триггер, второй элемент задержки, блок определения функции интенсивности и блок сравнения с эталоном, состоящий из схем сравнения и элемента памяти, выходы которого подключены соответственно к первым входам схем сравнения,вторые входы которых объединены и подключены к группе выходов блока определения функции интенсивности вход которого является входом анализатора, выход блока определения фуцкции непосредственно соединен с управляющими входами схем сравнения.и через второй элемент задержки с единичным входом триггера, выход которого подключен к второму входу элемента И, нулевой вход : триггера соединен с выходом счетчика объема выборок, выходы схем сравнения подключены соответственно к входам регистра, выходы которого соединены с группой входов блока регистрации и через коммутатор - с информационными входами блока управляемых делителей, потенциальный вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выходы блока управляемых делителей подключены к входам установки уровней квантования аналого-цифрового преобразователя. .1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - графики его работы. Для достижения поставленной цели предлагается осуществлять неравномерное квантование процесса по уровню таким обрачом,чтпбы кяжД1.1И i,iii.i;i tii.ui пр(;и-таи.:|см примерно (Vuni;)Koru.iM чиг.юм 1,1Г1,р(Ч , т.е . осуществлять ранпоиечюятлое кваитоnairne (фнг.2о). Это реализуется путем использования адаптивно-перестраиваемого по уровням аналогоцифрового преобразователя (А1Щ) в зависимости от вида исследуемой функции распределения. Алгоритм работы устройства сводится к следующему: в начале измерения грубо оценивается функция распределения, классифицируется (относится к наиболее близкому виду), затем соответственно настраиваются уровни АЦП и осуществляется измерение искомой функции в полном объеме с равномерно распределенной по диапазону погрешностью.

Для грубой оценки вида исследуемого закона предлагается измерять функцию интенсивности процесса

„(Х) Х 1-F(X)

где W(X) и F(X) - соответственно

плотность и функция распределения в наиболее характерной точке.

Такой характерной точкой, в которой существенно различаются значения функций интенсивности многих процессов, является точка ,(.

Вход аналого-цифрового преобразователя 1 является входом анализатора, выходы аналого-цифрового преобразователя через дешифратор 2 и блок 3 элементов И подключены к блоку А регистрации. Выход генератора 5 тактовых импульсов соединен с входом элемента И 6, который своим выходом подключен непосредственно к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя и счетчику 7 объема выборок, а через первый элемент 8 задержки - к управляющему входу блока элементов И. Вход блока 9 определения функции интенсивности объединен с входом аналого-цифрового преобразователя а его информационные выходы соединены с одними информационными входами схем 10 сравнения блока 11 сравнения с эталоном, в состав которого также входит элемент 12 памяти. Управляющий вход схем сравнения подключен к управляющему выходу блока опрел еле функции интенсивности.

ААКЮ. 4

а выходы соединены с входами регистра 13. Выходы последнего подключены к блоку регистращ1и и через коммутатор 14 - к информацион5 ным входам блока 15 управляемых делителей, потен1щальный вход которого соединен с источником 16 опорного напряжения, а выходы подключены к входам установки уровней

10 квантования аналого-1Д1фрового преобразователя. Управляющий выход блока определения функтщи интенсивности через второй элемент 17 задержки соединен с единичным вхо15 дом триггера 18, нулевой вход которого подключен к выходу счетчика объема выборок, а выход подсоединен к элементу И. Выходы элемента памяти соединены с другими информа20 ционными входами схем сравнения.

Устройство функционирует следующим образом.

Напряжение исследуемого процесса X(t) одновременно поступает на

аналого-цифровой преобразователь 1 и блок 9 определения функции интенсивности. Последний представляет собой известное устройство 31 . Через интервал времени, необходимый

30 для измерения значения функции интенсивности (Х) в точке X 1,ЗСЗ( на информационных выходах блока 9 появляется код LX соответствующий измеренному значению

5 JH(X) , которьй поступает на одни группы входов схем Ю сравнения блока 11 сравнения с эталоном. Помимо схем сравнения в состав блока сравнения с эталоном входит элемент 12 памяти, в ячейках которого постоянно хранятся значения функций интенсивности для различных {Законов распределения. Причем .для каждого (i-ro) вида закона

5 распределения в элементе памяти,

который представляет собой постоянное запоминающее устройство,хранятся два значения: нижнее и верхнее umat. определяющие зону

0 , допуска. Таким образом, после измерения блоком 9 значения функции интенсивности на входах схем сравнения блока сравнения с эталоном действуют: с одной стороны код измеренного значения Lf ,, с другой набор кодов допусков L,ntp и -tmai момент окончания измерения значения функции интенгииносI

тн блок 9 по управляющему выходу (выход переполнения счетчика 6 в известном устройстве З) вьфабатывает импульс, который является сигналом, опрашивающим все схемы сравнения. В результате на выходе блока сравнения с эталоном появляется сигнал по i-й шине (срабатьгеает i-я схема сравнения) при вьиолнении условия

1 i у I / 1

х л х тах Этим вьрсодным сигналом устанавливается в единичное состояние срответствующая i-я ячейка регистра 13, Кодом, снимаемым с выходов регистра, обеспечивается замыкание i-й группы ключей коммутатора 1.. При этом от источника 16 опорных напряжений с помощью 1-й цепочки резисторов блока 15 управляемых делителей напряжения (включение этой группы резисторов обеспечено соответствующей группой ключей) формируется сетка напряжений(уровней квантования) (фиг. ) . Сформированные напряжения уровней Квантования поступают на АЦП, который в данном случае должен быть построен по параллельной структуре. Таким образом осуществляется предварительная классификация вида исследуемого закона распределения и приспособление устройства путем соответствующе настройки уровней АЦП.

Дальнейшая работа устройства осуществляется следующим образом.

Импульсом, снимаемым с управляющего выхода блока 9 определения фзгнкции интенсивности, прошедшем через элемент 17 задержки (задержка длительностью Lj, необходима для того, чтобы в цепи блок сравнения с эталоном, регистр, коммутатор, блок управляемых делителей закончились переходные процессы),триггер 18 устанавливается в единичное состояние. При этом открьшается элмент И 6, обеспечивая прохождение тактовых импульсов с генератора 5 тактовых импульсов на АЦП. Генератор вьфабатывает импульсы с периодом следования Tj где - частота преобразования АЦП. Следовательно, информация на выходе АЦП обновляется через интерва12n6

лы времени , Кодовые значения исследуемого процесса, снимаемые с А1Щ, поступают на дешифратор 2, где разделяются по каналам. Те же импульсы генератора 5, задержанные элементом 8 задержки на время fj, (для установления уровней напряжения на выходах дешифратора), обеспечивают прохождение кодовых значеНИИ процесса с депмфратора через блок элементов ИЗ и их запись в .блок 4 регистрации. Последний представляет .собой многоканальное запоминающее устройство, в каждом

канале которого накапливается информация о значениях искомой плотности распределения. Кроме того, с выходов регистра 13 в блок регистрации вводится код, характеризующий

закон распределения уровней квантования АЦП (информация о ширине дифференциальных коридоров анализатора, сформированных на первом этапе измерения). Одновременно импульсы генератора 5 поступают на счетчик 7 объема выборок. После набора устройством заданного объема выборок N импульсов.переполнения счетчика 7 триггер 18 возвращается

в нулевое состояние, закрьгеая элемент И 6. В результате импульсы генератора не поступают на АЦП и анализ на этом заканчивается.Чтобы осуществить повторное измерение,

устройство необходимо привести в исходное состояние, для чего блок 9 определения функции интенсивности, регистр 13, блок 4 регистрации, счетчик 7 объема выборок обнуляются, а триггер 18 должен находиться в нулевом состоянии. Цепи установки исходного состояния условно не показаны.

Таким образом, в .результате одного цикла измерения в блоке регистрации осуществляется накопление информации об исследуемой плотности распределения. Использование. . предварительной адаптации к виду искомой функции распределения позволяет обеспечить измерение ее значений во всех каналах с одинаковой точностью и тем самым повысить точность измерения в каналах, где значения самой функции распределения малы.

H//Orj

sl

« ft; о fj

СТАТИСТКМЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР,, содержащий аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом анализатора, а выход анало-. гр-цифрового преобразователя через дешифратор подключен к первому входу блока элементов И,выход которого соединен с входом блока регистрации, второй вход блока элементов И соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого объединен с входом счетчика объема выборок, с тактовым входом аналого1ЩФРОВОГО преобразователя и подключен к выходу элемента И, первый вход которого соединен с вькодом генератора тактовых импульсой, отл-и чающий с я тем, что, с целью повьшения точности измерения, он содержит регистр, источник опорного напряжения, коммутатор, блок управляемых делителей,триггер, второй элемент задержки, блок определения функции интенсивности ц блок сравнения с эталоном, состоящий из схем сравнения и элемента памяти, выходы которого подключены соответственно к первым входам схем сравнения, вторые входы которых объединены и подключены к группе выходов блока определения функции интенсивности, вход которого является входом анализатора,выход блока определения функции интенсивности непосредственно соединен с управляющими входами схем сравел нения и через второй элемент задержки - с единичным входом триггера, выход которого подключен к вто-. рому входу элемента И, нулевой вход триггера соединен с выходом счетчика объема выборок, вьпсоды схем сравнения подключены соответственно 4 4 к входам регистра, выходы которого соединены с группой входов блока регистрации и через коммутатор - с Ю информационными входами блока управляемых делителей, потенциальный вход которого соединен с выходом ис точника опорного напряжения, выходы блока управляемых делителей подключены к входам установки уровней квантования аналого-цифрового преобразователя.

AXi

-4

t.

Ж - XL )(i-t const

Xn

Xn-i фиг.2