Анализатор функций плотности распределения Советский патент 1991 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для статистического анализа случайных процессов в системах автоматического управления, в вычислительной технике при распознавании сигналов.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На чертеже представлена схема анализатора функций плотности распределения.

Анализатор содержит электронно-лучевую трубку, (ЭЛТ) 1 типа политрон, содержащую два ряда функциональных пластин 2, две горизонтально отклоняющие пластины 3 и два анода 4, функциональные пластины первого ряда соединены с выходами соответствующих N интеграторов 5, соединенных с N дискриминаторами 6, причем - дискриминаторов первой группы входом

соединены с выходом первого блока 7 выII

прямления, входы -дискриминаторов второй группы соединены с выходом второго блока 8 выпрямления, функциональные пластины второго ряда симметрично соединены с дополнительными интеграторами 9, соединенными с дополнительными группами дискриминаторов 10, входы которых соединены соответственно с третьим 11 и четвертым 12 блоками выпрямления, Блоки 7 и 8 выпрямления присоединены входами к первому, а блоки 11 и 12 - к второму выходу коммутатора 13, информационный вход которого является входом устройства.

о о

со о о

GJ

Генератор 14 пилообразного напряжения соединен с горизонтально отклоняющей пластиной 3, со счетчиком 15 и с пороговыми элементами 16 и 17, выходы которых соединены с аторыми входами элементов И 18 м 19 соответственно. К. первым входам элементов И 18 и 19 присоединен выход старшего разряда счетчика 15, выход младшего разряда счетчика 15 соединен с управляющим входом коммутатора 13. Аноды 4 политрона 1 подсоединены соответственно к входам дифференциального усилителя 20 л сумматора 21, выход которого соединен с входом регулировки усиления усилителя 22, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя 20, а выход - с сигнальным входом пикового детектора 23; выход которого соединен с сигнальным входом третьего порогового элемента 24, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 25 и является выходом Готов анализатора. Выход элемента ИЛИ 25 соединен с входом сброса дополнительных интеграторов 9, второй вход элемента ИЛИ соединен со сбросовыми входами интеграторов 5, генератора 14 пилообразного напряжения, счетчика 15 и является входом Пуск анализатора, а выходы первого и второго элементов И 18 и 19 соединены с входами разрешения, соответственно, третьего порогового элемента 24 и пикового детектора 23,

Анализатор работает следующим образом.

Исследуемый сигнал xft) поочередно подается на входы блоков 7,8 и 11,12 выпрям- ленмя. Такое переключение сигнала обеспечивается коммутатором 13, управляемым двоичным сигналом, вырабатываемым мз пилообразного напряжения счетчиком 15. Каждый раз, когда это напряжение достигает минимума, двоичный сигнал на управляющем входе коммутатора 13 изменяет свое состояние на противоположное и в соответствии с этим состоянием коммутатор 13 переключает исследуемый сигнал x(t) либо на входы блоков 7 и 8, либо блоков 11 и 12. Положительные значения x(t) через блок 7(11} попадают на первую группу дискриминаторов 6(10), отрицательные значения-через блоки 8(12)- на вторую группу дискриминаторов 6(10).

Дискриминаторы выделяют выходной импульс, пропорциональный длительности пребывания сигнала x(t) выше определенного уровня (в случае анализа функции распределения вероятностей) или пропорциональный длительности пребывания сигнала в заданных пределах (в случае анализа плотности распределения). Эти импульсы

интегрируются интеграторами 5(9) л напряжение с них подается на функциональные пластины 2, Напряжение для считывзм-ия результата поступает с генератора 14 на

горизонтально отклоняющие пластины 3, Б результате чего на выходе дифференциального усилителя 20 будет отображена информация о различии распределений х(т.), накопленных за определенное число перио0 дов напряжения для считывания. Период Т последнего целесообразно выбирать такого же порядка, что и период нижней граничной частоты в спектре сигнала,

По сигналу Пуск обнуляются интегра5 юры 5(9), счетчик 15 и генератор 14. Счетчик 15 переключает коммутатор 13 в состояние, обеспечивающее прохождение сигнала x(t) на блоки 7 и 8 выпрямления, в результате чего на функциональных пластинах первого

0 ряда будет накапливаться статистическая информация о сигнале за период. Повторный запуск генератора 14 переключает счетчик 15 и сигнал x(t) переключается коммутатором 13 на входы блоков 11 и 12

5 выпрямления, в результате статистическая информация о сигнале x(t), накапливая за второй период Т, отображается на функциональных пластинах второго ряда. Накопленная разность потенциалов на

0 функциональных пластинах 2 считывается электронным лучом, развертываемым пилообразным напряжением, и отображается в токе, а следовательно, в сигнале на выходе дифференциального усилителя 20.

5 Пиковый детектор 23 позволяет- выделить информацию о максимальной разности потенциалов пластин 2 одноименной пары за четный период Т пилообразного напряжения, что позволяет по критерию согласия

0 Колмогорова-Смирнова сравнить между собой информацию о распределениях, отобра- жаемую на противоположных рядах функциональных пластин за четные и нечетные периоды напряжения. При этом следует

5 исключать из рассмотрения ситуацию с ну- - левым потенциалом всех функциональных .пластин 2, а также увеличить коэффициент передачи информации о максимальной разности потенциалов пар функциональных

0 пластин при их малом потенциале и ослабить этот коэффициент передачи на вход пикового детектора 23 при большом потенциале последних, что позволит снизить вероятность случайных совпадений

5 распределений, накапливаемых на противоположных рядах функциональных пластин за первые периоды Т от сигнала Пуск. Переменный коэффициент передачи с выхода дифференциального усилителя 20 на вход пикового детектора 23 реализуется за

счет совместной работы усилителя 22 и сумматора 21, управляющего коэффициентом усиления усилителя 22. Установлено, что суммарный ток анодов 4 политрона обратно пропорционален отрицательному потенциалу на паре функциональных пластин 2, запирающему электроны пучка с соответствующими энергиями (от нуля до 8-16 эВ). Требуемая регулировка усилителя 22 получается, если его коэффициент усиления обратно пропорционален суммарному току анодов, но при токе, определяемом нулевым потенциалом пары функциональных пластин, запирает усилитель 22 так, чтобы потенциал на его выходе был максимален, а не нулевой.

Кроме того, усилитель 22 обеспечивает выпрямление сигнала, поступающего с выхода дифференциального усилителя 20. В начальный момент четного периода пилообразного напряжения пиковый детектор обнуляется и начинает накапливать информацию заново, в конце этого же периода информация с выхода детектора 23 сравнивается с наперед заданным порогом в третьем пороговом элементе 24 и результат запоминается и попадает на выход Готов анализатора. Если максимальное различие потенциалов на парах пластин 2 меньше заданного порога и потенциалы пластин не равны нулю, то на выходе элемента 24 появляется сигнал Готов, означающий, что на- копленной за четные и нечетные периоды информации достаточно, форму распределения можно считывать на выходе анализатора. При этом сигнал Готов одновременно проходит через элемент ИЛИ 25 и обнуляет интеграторы 9, при этом на выходе можно считать форму распределения сигнала x(t).

Работа анализатора основана на свойстве стационарных случайных процессов, позволяющем сравнивать между собой их параметры, полученные в различные интервалы времени. Обнуление детектора 23 и включение элемента 24 осуществляются сигналами, формируемыми из пилообразного напряжения: счетчик 15 формирует на выходе старшего разряда единичный потенциал во время каждого четного, пороговый элемент 17 формирует единичный потенциал из пилообразного напряжения в момент его минимума, напряжение на выходе элемента И 19 лишь в момент минимума пилообразного напряжения на четном периоде будет соответствовать единичному потенциалу, разрешающему работу детектора 23, пороговый элемент 16 формирует единичный потенциал из пилообразного напряжения в момент его максимума, напряжение

на выходе элемента И 18 в результате будгт соответствовать единичному потенциалу в момент максимума пилообразного напряжения на четном периоде .

Формула изобретения Анализатор функций плотности распределения, содержащий электронно-лучевую трубку типа политрон, горизонтально откло0 нэющие пластины и функциональные пластины первого ряда которой соединены соответственное выходом генератора пилообразного напряжения и с выходами N интеграторов (где N - число функциональных

5 ппастин ряда), информационные входы которых соединены с выходами N дискриминаторов, причем N/2 дискриминаторов первой группы входом соединены с выходом первого блока выпрямления, входы N/2

0 дискриминаторов второй группы - с выходом второго блока выпрямления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены N дополнительных интеграторов, третий и четвертый

5 блоки выпрямления, две дополнительные группы из N/2 дискриминаторов, коммутатор, счетчик, дифференциальный усилитель, сумматор, усилитель, пиковый детектор, три пороговых элемента, элемент ИЛИ и два

0 элемента И, при этом выходы третьего и четвертого блоков выпрямления соединены соответственно с входами дискриминаторов дополнительных групп, выходы которых через дополнительные интеграторы

5 соединены с соответствующими.функциональными пластинами второго ряда электронно-лучевой трубки, входы первого и второго блоков выпрямления соединены с первым, а входы третьего и четвертого бло0 ков выпрямления - с вторым выходами коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом младшего разряда счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напря5 жения, а выход старшего разряда - с первыми входами элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго пороговых элементов, входы которых соединены с выходом

0 генератора пилообразного напряжения, соответствующие входы дифференциального усилителя и сумматора объединены и соединены с соответствующими анодами электронно-лучевой трубки,выход

5 дифференциального усилителя - с сигнальным входом усилителя и является выходом анализатора, выход сумматора соединен с входом регулировки усиления усилителя, выход которого соединен с сигнальным входом пикового детектора, выход которого соединен с сигнальным входом третьего порогового элемента, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и является выходом Готов анализатора, выход элемента ИЛИ соединен с входами сброса N дополнительных интеграторов, второй вход элемента ИЛИ - со сбросовыми входами

интеграторов, генератора пилообразного напряжения, счетчика и является входом Пуск анализатора, а выходы первого и второго элементов И соединены с входами раз- решения соответственно третьего порогового элемента и пикового детектора.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для статистического анализа случайных процессов в системах автоматического управления, в вычислительной технике при распознавании сигналов. Цель повышение быстродействия. Для этого предложена схема в совокупности с электронно-лучевым прибором типа Политрон, определяющая достаточность времени анализа случайного процесса в соответствии с критерием согласия форм распоеделения Колмогорова-Смирнова При этом предполагается, что два распределения случайных стационарных процессов, накапливаемые в различные интервалы времени, должны сводить указанный критерий к ну ю при увеличении этих интервалов В устройстве критерий сравнивается с наперед заданным порогом Условие, когда критерий становится, меньше порога, считается достаточным для прерывания процесса накопления информации о распределениях 1 ил.

Вход