ЦИФРОВОЙ ЗНАКОВЫЙ КОРРЕЛОМЕТР Советский патент 1973 года по МПК G06F17/15 

.1

Изобретение относится к вычислительной и радиоизмерительной технике и, в частности, может быть использовано для корреляционного анализа стационарных эргодических случайных процессов.

Известен цифровой знаковый коррелометр, служащий для определения коэффициента корреляции стационарных эргодических случайных процессов по вероятности совпадения полярностей мгновенных значений процесса.

Этот коррелометр состоит из амплитудноимпульсного модулятора, амплитудного селектора, формирователя импульсов, блока задержки, элемента «И, генератора импульсов, двух счетчиков импульсов и измеряет вероятность совпадения полярности мгновенных значений процесса в моменты t и t+i, равную отношению показаний счетчика импульсов, подключенного к выходу элемента «И, и счетчика импульсов, подсоединенного к выходу генератора импульсов.

Если общее количество импульсов за время анализа равно 10, то показания счетчика, подсчитывающего количество совпадений, равны вероятности совпадения знаков. Для обеспечения такого режима работы в устройства подобного типа введена схема, задающая общее количество импульсов, содержащая делитель частоты, триггер, временной селектор и кнопочный выключатель.

При корреляционном анализе нормальных случайных процессов эти цифровые знаковые коррелометры измеряют вероятность совпадения полярностей относительно среднего значения исследуемого процесса. При этом количество импульсов на выходе формирователя, соответствующих моментам времени, в течение которого мгновенные значения исследуемого процесса превыщают уровень анализа (ниже

уровня анализа), очевидно, должно быть равно половине общего количества импульсов, определяемого схемой, задающей общее количество импульсов.

Однако из-за ограниченной длительности

реализации и погрещности при установке уровня анализа знаков количество импульсов на выходе формирователя может существенно отличаться от половины общего количества импульсов, следовательно, и количество импульсов на выходе элемента «И, т. е. количество случаев совпадения полярностей в моменты t и t+r, - от количества импульсов совпадения, соответствующего при данном т значению корреляционной функции исследуемого

процесса.

Так как общее количество импульсов, задаваемое схемой, остается неизменным, вероятность совпадения полярностей измеряется с п огрешностью, приводящей к ошибкеПри ойределении по измеренной веорятности значения корреляционной функции.

Цель изобретения - уменьшение погрешности определения корреляционной функции, обусловленной конечной длительностью реализации и неточностью установки уровня анализа полярностей мгновенных значений процесса.

Это достигается тем, что выход формирователя импульсов подключен к входу блока задержки и к одному из входов элемента «И не непосредственно, а через временной селектор схемы, задающей общее количество импульсов, на делитель частоты которой пмпульсы подаются с выхода формирователя. Выход геператора импульсов соединен с вторым входом амплитудно-импульсного модулятора.

Предложенное схемное решение позволяет существенно снизить погрешность определения корреляционной функции, благодаря тому, что, во-первых, количество импульсов, превышающих уровень анализа (ниже уровня анализа), за время измерения поддерживается постоянным и, во-вторых, при том же объеме оборудования в среднем в два раза увеличивается длительность исследуемой реализации.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого цифрового знакового коррелометра.

Цифровой знаковый коррелометр содержит амплитудно-импульсный модулятор 1, на один из входов которого подается исследуемый сигнал x.(i), а на другой вход - импульсы от генератора 2 импульсов. К выходу модулятора подключены последовательно соединенные между собой амплитудный селектор 3, в котором устанавливается уровень Хо анализа полярностей мгновенных значений процесса, и формирователь 4 импульсов. Выход формирователя соединен с одним из входов временного селектора 5, другой вход которого подключен к выходу триггера 6. Сигнал с выхода селектора подается на вход делителя 7 частоты, на вход блока 8 задержки и на один из входов элемента «И 9, к выходу которого подсоединен счетчик 10 импульсов. Выход блока 8 соединен с вторым входом элемента «И 9. На один из входов триггера 6 сигнал поступает с выхода делителя 7 частоты, а на другой вход через кнопочный выключатель (ключ) 11 проходят импульсы с выхода генератора 2.

Коррелометр работает следующим образом.

При нажатии кнопки выключателя 11 на вход триггера 6 с геператора 2 поступает импульс, который устанавливает триггер 6 в такое положение, при котором с его выхода подается «разрешающий потенциал на один из входов селектора 5, благодаря чему становится возмоншым прохождение через селектор поступающих на его вход импульсов. Импульсы с выхода генератора 2 попадают также па один из входов модулятора /, на другой вход которого подается исследуемый сигнал x(t). На выходе модулятора выделяется последова409228

тельность импульсов, модулированная по амплитуде исследуемым процессом. Амплитудный селектор 3 пропускает только те импульсы, амплитуда которых выше (ниже) установленного порога Хй. Если x(t) - нормальный случайный процесс, то XQ - его среднее значение. На выходе формирователя 4 выделяются импульсы одинаковой амплитуды в те моменты времени, когда мгновенные значения исследуемого процесса выше (ниже) уровня Хо, и через временной селектор 5 подаются па входы делителя 7 частоты, блока 8 задержки и на ОДНИ из входов элемента «И 9. Блок 8 задерживает поступающие на его вход импульсы на время, кратное периоду следования импульсов генератора 2. Задержанные импульсы поступают па второй вход элемента «И. На выходе этого элемента образуются импульсы, соответствующие тем моментам

времени, когда мгновенные значения процесса в моменты времени и f + r положительны (отрицательны) отпосительпо уровия XQ, где т йГо; 1, 2, 3, . . ., п; Го - период следования импульсов генератора.

При соответствующем выборе коэффициента деления делителя частоты на его выходе по прошествии через схему 7 импульсов с выхода формирователя 4 появляется сигнал, который опрокидывает триггер 6. В результате прекращается «разрещающий потенциал па селекторе 5, т. е. цикл работы прибора заканчивается.

Пусть р

- , где V - количество

импульсов, сосчитанное счетчиком 10.

Нормированная корреляционная функция R(T:) Ир связаны простым соотношением

R(T:) -Собяр В предлагаемом цифровом коррелометре

постоянным, равпым 10 , является количество импульсов на выходе формирователя, что в значительной степени уменьшает разброс в количестве импульсов, сосчитанных счетчиком. Кроме этого, очевидно, что если количество импульсов на выходе формирователя равно 10, то общее количество импульсов за время анализа в среднем равно 2.10. Другими словами, при том же объеме оборудования длительность исследуемой реализации увеличивается в среднем в два раза.

Указанные обстоятельства в значительной степени уменьшают погрешность определения корреляционной функции, обусловленную конечной длительностью исследуемой реализазации и неточностью установки уровня анализа полярностей мгновенных значений процесса.

Предмет изобретения

Цифровой знаковый коррелометр, содержащий амплитудно-импульсный модулятор, первый вход которого соединен с входом коррелометра, а выход через амплитудный селектор - с формирователем, элемепт «И, выход

которого соединен со счетчиком, а первый вход - с выходом блока задержки, делитель частоты, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого через ключ соединен с выходом генератора импульсов, выход триггера соединен с первым входом временного селектора, выход которого соединен с входом делителя частоты, отличаюш ийся тем, что, с целью повышения точности определения корреляционной функции, выход формирователя подключен к второму входу временного селектора, выход которого соединен с вторым входом элемента «И н с входом блока задержки, выход генератора импульсов соединен с вторым входом амплитудно-импульсного модулятора.