Устройство для определения плотности распределения случайного сигнала Советский патент 1976 года по МПК G06F7/52 G06F17/18 

1

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к специальным устройствам для обработки информации и может быть использовано для анализа статистических характеристик случайных процесов.

Известны устройства для подобных измерений, в том числе и для измерения плотности раслределвния. Известное устройство содержит источник тока, цифроганалоговый преОбразо1ватель, между выходами которых включен блок задания ширины дифференциального коридора, соединенный с Пер1выми входами двух амплитудных дискриминаторов, вторые входы которых соединены со входом устройства, генератор тактовых импульсов, соединенный со входами стробирования дискриминаторов и со входом счетчика, подключенного выходом к цифро-аналоговому преобразователю и к одному из входов блока цифрового отсчета, элемент антисовпадения, входы которого соединены с выходами амплитудных дискриминаторов, а выход подключен к суммирующему входу блока цифрового отсчета. Однако при определении нлотности известным устройством систематическая погрешность измерения (относительная величина смешения оценки) увеличивается с увеличением ширины дифференциального коридора, т. е. в случае необходимости высокой точности измерения дифференциальный коридор

должен быть достаточно узким. Это значительно увеличивает продолжительность измерения. Целью изобретения является повышение

точности измерения плотности распределения случайного сигнала, путем исключения зависимости точности измерения от ширины дифференциального коридора. В описываемом устройстве это достигается тем, что в него

введены дополнительно два амплитудных дискриминатора, элемент антисовпадения, генератор вопомогательното сигнала и два сумматора, первые входы которых подключены к соот1ветствуюш,им выводам блока задания

ширины дифференциального коридора, вторые входы соединены с выходом генератора вспомогательного сигнала, а выходы подключены соответственно к первым входам дополнительных амплитудных дискриминаторов,

вторые входы которых соединены со входом устройства, а их входы стробирования подключены к генератору тактовых имоульсов, а выходы соединены со входами дополнительного элемента антисовпаденйя, выход которого

подключен к вычитаюш,ему входу блока цифрового отсчета.

Введение дополнительного измерительного канала позволяет осуществлять в процессе измерения компенсацию систематической погрешности измерения. Это достигается тем,

что результат измереиия в дополнительном канале содержит оистематичеокую погрешность, в д:ва раза большую, чем в основном, и при вычитагши из удзоенного результата измерения в основном канале результата измерения в до поЛНительном канале погрешность .компенсируется.

Таким образом, в описываемом устройстве удается значительно снизить систематическую погрешность измерения и увеличить оптимальную ширину дифференциального коридора.

На ф;иг. 1 изображена функциональная схема описываемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу: а - процесс обработки входного сигнала, сочетаюш,ий известный метод со стахастическим; б-моменты стробирования амплитудных дискриминаторов и результаты стробироваиия; в - импульс-команда для залиси результата измерения в запоминающую схему блока цифрового отсчета и сдвига дифференциального коридора.

Устройство содержит две пары амплитудных дискриминаторов 1, 2 и 3, 4. Выходы каждой пары диокри1м:инаторов 1, 2 и 3, 4 подключены соответственно ко входам элементов антИСО/впадеНИя 5 и 6, а выход элемента антисовпадения 5 соединен с суммирующим входом блока цифрового отсчета 7, выход элемента антисовпадения 6 соединен с вычитающим ВХОДО1М блока цифрового отсчета 7. Блок цифр ового отсчета 7 выполняет функции решающего блока и может содержать, например, реверсивный счетчик и блок запоминания. Отвод от второго триггера реверсивного счетчика служит суммирующим входом блока цифрового отсчета 7, вычитающий вход реверсивного счетчика является вычитающим входом блока цифрового отсчета 7, а инфорМационные выходы реверсивного счетчика соединены с запоминающей схемой. Источник тока 8 соединен с одним выводом блока задания ширины дифференциального коридора 9, выполненным в виде резистора. Этот же вьввод резистора 9 подключен ко второму входу дискриминатора 1 и к первому входу сумматора 10. Второй вывод резистора 9 соединен со вторым .входом дискриминатора 2, с первым входом сумматора 11 и с выходом цифро-аналогового преобразователя 12. Выход генератора всномогательиого сигнала 13 подключен ко вторым входам сумматоров 10 и 11.

Выходной сигнал генератора вспомогательного сигнала 13 представляет собой случайное лвухполярное напряжение с рав1Юмерным распределением амплитуд в пределах, равных величине дифференциального коридора.

Генератор тактовых импульсов 14 соединен со входа1ми стробирования диок1риминаторов 1, 2, 3 и 4 и со входом счетчика 15, выход которого подключен ко входу цифрово-аналогового преобразователя 12 и к управляющему входу блока цифрового отсчета 7.

В начале измерительного цикла выходной сигнал цифро-аналогового преобразователя 12 задает начальный уровень анализа, т. е. устанавливает детерминированный квант (дифференциальный коридор шириной А (ом. фиг. 2а) ъ нижнем конце диапазона измеряемого сигнала. Ширина дифференциального

коридора задается величиной резистора 9 и током источника тока 8. Оба уровня дифференциального коридора, соответствующие потенциалам на концах резистора 9, суммируются каждый с вспомогательным сигналом от

генератора 13 на сум1маторах 10 и 11.

Как уже указывалось, генератор вспомогательного сигнала 13 генерирует двухполярное случайное напряжение с равномерным распределением амплитуд в пределах кванта.

На выходах каждого из сумматоров 10 и 11 появляются случайные сигналы с равномерным распределением амплитуд в пределах кванта, смещенные один относительно другого на величину жванта. Если ,в момент стробирования дискриминаторов 1, 2, 3 и 4 импульсами гвЕер:атора 14 мгновенное значение входного сигнала оказывается между порогами дискриминации д искр HIMBH а торов 1 и 2, то

на выходе элемента антисовпадения 5 возникает импульс, который поступает на суммирующий вход блока цифрового отсчета 7 (см. фиг. 2а, б). Если в момент стробирования мгновенное значение сигнала находится между порогами дискри1минации дискриминаторов 3 и 4, то на выходе элемента антисовпадения 6 возникает также импульс, который поступает на вычитающий вход блока цифрового отсчета I (см. фиг. 2а, б). Блок цифрового отсчета 7 осуществляет подсчет удвоенного числа импульсов, поступающих на его суммирующий вход, и вычитание из него числа импульсов, поступающих на его вычитающий вход. Эти операции осуществляются

в бло1ке цифрового отсчета 7 до поступления импульса от счетчвка 15, после чего результат измерения записывается в память блока 7. Счетчик 15 подсчитывает число импульсов генератора 14 и, после проведения задаиного числа стробироваиий, на его выходе появляется импульс (см. фиг. 2в), который, кроме управляющего входа блока 7, поступает на вход цифро-аналогового преобразователя 12. Выходное напряжение преобразователя 12

увеличивается и дифференциальный коридор передвигается к верхнему концу измеряемого сигнала на одиу ступенык} (см. фиг. 2 а). Носле этого начинается следующий цикл измереиия.

Нроцесс измерения продолжается до тех пор, пока верхний уровень дифференциального коридора не достигает верхнего предела входного сапнала. Нри этом в памяти блока цифрового отсчета 7 записываются все результаты измерения значений плотности распредел&ния, отиесенные к середине кванта соответствующего цикла измерения.

Устройство реализуется на микросхемных элементах.

Формула изобретения

Устройство для олределения плотности (распределения случайного сигнала, содержащее источ.ник TOika, цифро-аналоговый преобразователь, между выходами которых включен блОК задания щирииы дифференциалыного коридора, соединенный с первы-ми входами двух амплитлдных дискримниаторов, вторые входы которых соединены со входом устройства, генератор тактовых импульсов, соединенный со входами стробироваиия диокриминаторов и со входо счетчвка, подключенного выходом к цифро-аналоговому преобразователю и к ода-юму из входов блока цифрового отсчета, элемент а«тисо1В1падвния, входы которого соединены с выходами амплитудных

дискриминаторов, а -выход подключен к суммирующему входу блока цифрового отсчета, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы, уст|ройство содержит дскполнительно два амплитудных двокриминатора, элемент антнсовпадения, генератор вапомогательного сигнала и два сумматора, первые входы которых подключены к соответствующим выводам блока задания ширины

диффере1нциального коридора, вторые входы соединены с выходом генератора вспомогательного сигнала, а выходы подключены соответ;стве1Н|Но к первым входам дооолнительных амплитудных диск|ри1минато ров, вторые

входы которых соединены со входом устройства, а их входы стробирования подключены к генератору тактовых имеульсов, а выходы соедииены со входами дополнительного элемента антнсовпадения, выход которого подключей к вычитающему входу блока цифроВОГ10 отсчета.

S