Способ измерения статистических характеристик стационарных случайных процессов и устройство для его осуществления Советский патент 1960 года по МПК G06M3/00 

Известны различные способы п устройства для исследования статистической структуры сигналов источника сообщений.

Предлагаемый способ основан на прнмененнп техники дискретного счета событий и обладает более высокой точностью н более широким диапазоном измерений, чем известные ранее.

По описываемому способу определение среднего значения произведения случайных напряжений осуществляется итерационным методом (путем замены умножения повторным сложением). Регулируемая задержка изучаемого напряжения, необходимая для снятия функции автокорреляции, заменяется задержкой управляющих сигналов, что достигается простым изменением тактовой частоты работы устройства - изменением частоты колебаний генератора звуковой частоты, задающего период повторения управляющих сигналов.

Устройство для осуществления описанного способа измерений представляет собой специализированный вычислительный прибор дискретного действия, работающий в натуральном масштабе времени. При помощи этого устройства могут измеряться следующие статистические характеристики исследуемого стационарного сл}чашото напряжения: одномерный интегральный закон распределения вероятностей; одномерный дифференциальный закон распределения вероятностей (плотность вероятности) ; двумерный интегральный, закон распределения вероятностей для одного или двух случайных напряжений в одинаковые или различные моменты времени наблюдения; коэффициенты взаимной и автокорреляции; моменты распределения вероятностей.

Ao 126546

Принцип действия устройства основан на периодическом сравнении изучаемого случайного напряжения с эталонными напряжениями, постоянными или изменяемыми в процессе измерения по определенной программе, и регистрации результатов сравнения в пересчетном устройстве.

В устройстве автоматизировано выполнение програм мы переключения эталонных напряжений, необходимых для измерения среднего или среднеквадратичного значения исследуемого сигнала, а таКже для измерения коэффициентов взаимной или автокорреляции. После производства замера прибор автоматически выключается.

Скелетная схема устройства показана на чертеже. Управляющее напряжение Uynp, получ1аемое от задающего генератора звуковой частоты, преобразуется в формирующем устройстве / в импульсы стандартной амплитуды и длительности, которые запускают схему двоичного счетчика. Продифференцированные импульсы с разных анодов лампы выходного каскада формирующего устройства, после дополнительного формирования и усиления, запускают сравнивающие устройства 2 и 5 поочередно через одинаковые интервалы времени, равные периоду управляющего напряжения.

Каждое сравнивающее устройство (первого или второго измерительных каналов) представляет собой симметричный мультивибратор с импульсным анодным питанием. В сеточные цепи мультивибратора вводятся: эталонное напряжение Е (на одну сетку) и исследуемое напряжение f/,v (на другую сетку). В зависимости от знака неравенства J вх Е или fg.f Е в момент подачи импульса анодного питания мультивибратор примет одно из двух возможных состояний (одни из триодов заперт, другой отперт, или наоборот). В анодных цепях триодов мультивибратора стоит симметричный трансформатор. Знак импульса напряжения во вторичной обмотке этого трансформатора зависит от того, в какую сторону опрокинулся мультивибратор, и, следовательно, от знака неравенства между сравниваемыми напряжениями. Симметрия схемы сравнивающего устройства обеспечивает высокую то1шость и стабильность его работы.

Сравниваемые напряжения U.f Е подаются на сравннвающие устройства непосредственно или че1)ез катодные повторители 4 vi 5. Выходные импульсы сравнивающих устройств поступают -на усилители б и 7, пропускающие только положительпые импульсы.

При снятии одномерного интегрального закона распределения вероятностей и измерении среднего значения случайного напряжения используется одно сравнивающее устройство (один измерительный кана.л), а при снятии двумерного интегрального закона распределения вероятностей, измерении плотности вероятности и измерении коэффициентов взаимной и автокорреляции использзются два сравнивающих устройства (оба измерительных канала) и схема простых или задержанных на период повторения управляющего напряжения совпадений или антисовпадений 8. Задержка совпадений на время Т, равное периоду управляющего напряжения 7 ,j., осуществляется при помощи мультивибратора памяти 9, имеющего два устойчивых состояния: «возбуждение и «покой. Если в какой-то момент времени выполнялось условие U f Ei, то на выходе первого измерительного канала появляется импульс, который переводит мультивибратор памяти в «возбужденное состояние. Время пребывания его в «возбужденном состоянии равно Т Ту независимо от длительности периода повторения управляющего напряжения Ту. Величина интервала времени Г может изменяться в широких пределах путем изменения частоты унравляющего напряжения.

Если в следующий момент времени выполнялось условие 2,

то на выходе второго измерительного канала появляется импульс, возвращающий мультивибратор памяти в состояние «покоя.

Если в момент времени со второго измерительного канала импульс почему-либо не поступил, то мультивибратор памяти будет возвращен в состояние «покоя синхронизующим импульсом через схему мультивибратора задерж Ш 10, выполненную на мультивибраторе с одним устойчивым состоянием. Сигнал с выхода схемы совпадений или антисовпадений регистрируется в пересчетном устройстве/А Программа измерений устанавливается переключателем 12.

Программирующее устройство 13 служит для автоматического переключения эталонных напряжений в заданной последовательности через одинаковые интервалы времени. Переключение эталонных напряжений, устанавливаемых по вольтметрам перед началом измерений, осуществляется при помощи щаговых искателей, статорные контакты которых присоединены к отводам калиброванных потенциометров. Шаговые искат,ели приводятся в действие тиратронами. Один из тиратронов включен по схеме ре таксационного генератора, который задает частоту переключения эталонных напряжений. По выполнении нрограммы переключений эталонных напряжений тиратрон запирается и пересчетное устройство отключается от прибора.

Предмет изобретения

1. Способ измерения статистических характеристик стационарных случайных процессов, основанный на применении техники дискретного счета событий в устройстве, где производят периодическое сравнение изучаемого напряжения с эталонными и регистрируют результаты сравнения, в пересчетном устройстве, отл ич аюп,и йся тем, -что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, применяют повторное сложение (итерационный метод) для определения среднего значения произведения случайных напряжений, а регулируемую задержку изучаемого напряжения, необходимую для снятия функции авто-корреляции, заменяют задержкой управляющих сигналов, что достигают изменением тактовой частоты работы устройства, вводят сравниваемые напрялсения в сеточные цепи ламп симметричных мультивибраторов с импульсным анодным питанием, а получаемый выходной сигнал стандартной амплитуды и длительности, знак которого зависит от знака неравенства сравниваемых напряжений, снимают со вторичной обмотки дифференциального трансформатора, включенного в анодные цепи ламп.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, Б схеме задержанных совпадений применяют мультивибратор с двумя устойчивыми состояниями.

- 3 -J49 126546