УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО КВАДРАТИЧЕСКОГО ОТКЛОНЕНИЯ Советский патент 1974 года по МПК G06F17/18 

1

Предлагаемое изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники. Известны устройства для статистической обработки результатов измерения, с помощью которых произБОдится оценка дисперсии или среднего квадратического отклонения некоторой случайной величины, значения коTopofi представляют собой результаты измерений некоторого параметра. Существенным недостатком таких устройств является высокая сложность и низкая надежность из-за применения в них накапливающих сумматоров.

С целью повышения точности работы устройства для цифрового измерения среднего квадратического отклонения длительности импульсов, представленной унитарным кодом, из схемы исключается накапливающий сумматор и используются только обычные двоичные счетчики импульсов.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор опорной частоты /, делитель частоты 2, схемы «И 5, 4, 5, счетчик среднего арифметического значения 6, схемы «И (совладения) 7, реверсивный счетчик-регистр 5, схемы «И 9, триггер /t, двоичный счетчик 11, реверсивный счетчик-накопитель 12 счетчик выборок 13 и блок управления 14.

Вычисление среднего квадратического отклонения а производится по известной формуле для дискретного ряда измерений:

v

/Л

-.-(4-2 -)

V

1

I

где N - число выборок измеряемой длительности импульсов X, по которому производится усреднение. Величина А может быть задана временным интервалом t,. или число-импульсным (унитарным) кодом.

Работа устройства осуществляется следующим образом. В исходном положении счетчики 8, 6, 11, реверсивный счетчик-накопитель 12, триггер 10 находятся в нулевом состоянии. Интервал /; поступает на вход 15 блока управления 14. Последний открываег схему «И 3 на время /,- и импульсы с генератора / через делитель частоты 2 поступают на счетчик среднего арифметического значения 6 и суммирующий вход реверсивного счетчика - регистра 8.

Коэффициент деления делителя частоты 2 выбирается, исходя из требуемой погрешности дискретности при измерении интервала i , и числа выборок N. Следовательно, за ;

в счетчиках 6 м 8 зафиксируется -./-импульсов. За время паузы до момента появления следующего временного интервала tt+i про3изводится обработка полученного значения

Y

-. На это время блок унравления 14 закрывает схему «PI 3 и открывает схему «И 4. Одновременно триггер 10 и все разряды двоичного счетчика // устанавливаются в состояние «1. При этом первый же имнульс генератора / опорной частоты устанавливает триггер 10 и счетчи-к 11 в нуле1вое состояние и одновременно поступает на вход счетчика-на.копнтеля 12, по суммирующему входу. Импульсом переполнения счетчика // обратный код из счетчика 8 перенисываегся через схемы 9 з счетчик 11, триггер 10 устанавливается в единичное состояние и вычитается единица из содержимого счетчика 8. Следующий импульс переполнения счетчика

// появился через 2 () импульсов

опорного генератора /, поступивших на вход триггера 10. Этим же импульсом переполнения проделываются аналогичные операции, описанные выше. Последующие импульсы переполнения на выходе счетчи.ка // будут появляться через

)-1;2 (-1 -2)-1

л

X i X t ,

-1; ...2 ((

л

N

импульсов опорного генератора. При дости/кении счетчиком 8 нулевого состояния блок управления 14 закрывает схему 4. За время обработки значения на входы триггера 10 и счетчика-накопителя 12 поступает число импульсов, равНое

-2(4-i-b2(-j; -1 )+ 2( )l+...+2(- ----J)л /о ,

-;V3-Г

+ 2

2 X,

)-2 C-fv-) I /V

.- - (

N / J

Причем на время обработки сигналом с бло1ча управления 14 открывается схема 5, которая шунтирует младшие разряды реверсивного 12 счетчика-накопителя. Емкость младших разрядов этого счетчика равна числу выборок Л Таким образом, происходит умножение числа имнульсов А на N. В результате в старшие разряды реверсивного 12 счетчика/ Xi 2 записывается число (-n-j

накопителя

Xt

;V -. . За время ;V выборок, которые под,v

13, в счетчике средзначения 6 будет заN

За это же время в старших разрядах счетчика-накопителя 12 запишется число

Л 2

Л

Подкоманде со счетчика выборок 13 код со счетчика 6 переписывается через схемы «И (совпадения) 7 в реверсивный счетчикрегистр 8 и по описанному выше способу он

возводится в квадрат. При этом и.мпульсы генератора / опорной частоты через вентиль 4 поступают на вычитающий сход реверсивного 12 счетчика-накопителя. Вентиль 5 закрывается сигналом с блока управления 14.

При достижении счетчиком-регистром 8 нулевого состояния процесс возведения в квадрат заканчивается и в реверсивном 12 счетчикенакопителе будет зафиксировано число:

( У}L(

После этого блок управления 14 переводит схему устройства в режим извлечения квадратного корня из величины D(K). При этом счетчик-регистр 8 находится в нулевом состоянии, выход двоичного счетчика 11 подключается к суммирующему входу счетчика-регистра 8 и импульсы онорного генератора 1

поступают через вентиль 4 на вычитающий вход реверсивного 12 счетчика-накопителя.

Как и при обработке результата- - , каждому импульсу переполнения счетчика 11 будет соответствовать определенное число 2«-1 импульсов на входе триггера 10, где п-«од в счетчике-регистре 8. Процесс извлечения квадратного корня заканчивается при достижении реверсивным 12 счетчиком-накопителем нулевого состояния. Общее число импульсов на выходе счетчика 11 связано с числом импульсов на входе триггера 10 следующим выражением: 14-3 + 5.. . ). Если р О(к), а

п 0, то D(x)+3 + 5+ . . . 2а-1 а2 Отсюда (x). Следовательно, число импульсов на выходе счетчика // будет равно среднему квадратическому отклонению длительности имнульсов.

Устройство может быть использовано в качестве измерительного блока в информационно-измерительных системах и в качестве лабораторного измерительного прибора и может быть выполнено на обычных элементах

дискретной техники.

Предмет изобретения

Устройство для определения среднего квадратиЧеского отклонения, содержащее генератор опорной частоты, соединенный через делитель частоты с первым входом первой схемы «И, второй вход которой соединен с блоком управления, а выход подключен к счетчику среднего арифметического значения,

триггер, счетный вход которого подключен к выходу второй схемы «И, первый вход которой соединен с блоком управления, один из выходов которого подключен ко входу счетчика выборки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства, оно содержит реверсивный счетчик-регЕстр, двоичный счетчик и реверсивный счетчик-накопитель, выход которого соединен со входом блока управления, соответствующий выход которого подключен через третью схему «И к соответствующему входу реверсивного счетчика-накопителя, другой вход которого соединен со счетным входом триггера, выход которого подключен ко входу двоичного счетчика, единичный вход которого подЪтключен к выходу двоичного счетчика и к первым входам соответствующих схем «И, вторые входы которых подключены соответственно к разрядным выходам реверсивного счетчика-регистра, а выходы - к соответствующим разрядным входам двоичного счетчика, выход реверсивного счетчика-регистра соединен со входом блока управления, а вход подключен ко входу счетчика среднего арифметического значения, разрядные выходы которого через соответствующие схемы «И подключены ко входам реверсивного счетчика-регистра, вторые входы схем «И подключены к выходу счетчика выборки и к блоку управления.