Статистический анализатор временных интервалов Советский патент 1976 года по МПК G06F17/18 

1

Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам, предназначенным для анализа статистических свойств случайных величин и их оценок.

В известных устройствах автоматическое построение гистограмм центрированных случайиых процессов с использованием блока центрирования возможно лишь в довольно узком энергетическом спектре и только с разрядами одинаковой величины 1.

При анализе последовательностн импульсов, интервалы между которыми рассматр.ивдются как реализации исследуемой случайной величины, в известных устройствах 2 удается расшнрить динамический диапазон путем ра:членения анализируемых интервалов на временные участки с помощью последовательно соединенных элементов задержкн и сокращения временного размаха пилообразного напряжения электронной схемы задержки, подключенной к выходу этой последовательпой цепочки элемеитов.

Недостатки известных устройств, связанные с возможностью построения гистограммы только с разрядами одинаковой величины и с изменением точности, в какой-то степени устраняются нормированием величин разрядов в зависимости от диапазона измерений измеряемой величины с помощью блока нормирования 3.

Пзвестный статистический анализатор временных интервалов содержит счетчик интервалов, подключенный выходом к входам блока уставок и блока определения математического ожидания, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, дешифратор, подключенный выходами к входам блока памяти, блок центрирования, соединенный первым входом с выходом блока определения математического ожидания, управляющий вход которого подключен к одному из выходов блока управления. Другие выходы блока управления связаны соответственно с управляющими входами блока уставок, блока памяти и счетчика интервалов, нодключенного входом к входу устройства н первому входу блока управления.

Границы разрядов гистограмм в таком анализаторе устанавливаются в относительных единицах, что затрудняет окончательпукт обработку результатов измерений.

Целью изобретения - повыщение точности при адантивном согласовании диапазона изменения центрированных входных сигналов с динамическим диапазоном устройства, получение границ разрядов гистограммы в абсолютных единицах и упрощение обработки результатов измерения.

Это достигается тем, что статистический анализатор содержит блок анализа, входы которого подключены к выходам блока управления и блока памяти, а выходы - к второму входу блока управления и к управляющему входу геператора пмпульсов, подключенного вторым выходом к второму входу блока цептрирования. Третий вход блока цептрирования подсоединен к одному из выходов блока управления, а иифорл ациопные выходы блока центрирования к входам дешифратора, управЛЯЮЩП11 вход которого соединен с управляющим выходом блока центрирования.

Блок-схема устройства показана на чертеже, где 1 - счетчик интервалов; 2 - блок определения математического ожидания; 3 - блок центрирования; 4 - дешифратор; 5 - блок памяти; 6 - генератор импульсов; 7 - блок уставок; 8 - блок управления; 9 - блок анализа.

Статистический анализатор временных интервалов содержит счетчик 1 интервалов, на вход которого поступают импульсы исследуемой иоследовательности, являющиеся границами временных иитервалов. Выход счетчика связан с блоком 7 уставок и блоком 2 определения математического ожидания, выход блока 2 - с блоком 3 центрирования, который в свою очередь подключен к последовательно соединенным дешифратору 4 и оперативному блоку 5 памяти. Оперативный блок памяти связан также с информационным входом блока 9 анализа, выходы которого подключены к генератору 6 импульсов и блоку 8 зправления, а выходы генератора импульсов - с блоком 2 определения математического ожндання и блоком 3 центрирования. Вход блока 7 уставок соединен с блоком 8 унравления, на вход которого поступают импульсы исследуемой последовательности, а выходы блока управления - со счетчиком 1 интервалов, блоком 2 определения математического ожидания, блоком 3 центрирования и блоком 9 анализа.

Работает анализатор следующим образом.

Последовательность имнульсов, интервалы между которыми рассматриваются как реализации анализируемой случайной величины, иоступает на счетный вход счетчика 1 интервалов и вход блока 8 управления. Исходно, в блоке 7 установлено число, определяемое количеством интервалов, задаппым для построения гистограммы.

В блоке 2 получается значение математического ожидаиия анализируемой случайной велт1чины, которое необходимо для выполнения онерацнп центрпрования длительности интервалов при ностроеиин гистограммы.

Цептрнрованне осун;ествляется в блоке 3

о

путем вычнслепия разности / текущего значения интервала t и оценки среднего / и фикса0о

цпи знака / sign /, после чего абсолютное знао

чение (/) подается на информациоиный вход

о

дешифратора 4, а sign / - на управляющий вход.

Каждому выходу дешифратора 4 срответо

етвует некоторый диапазон изменения t, т. е. один разряд гистограммы.

Для определения оценки математического ожидания и осуществления центрирования от генератора 6 импульсов в блоки определения математического ожидания и центрирования поступают соответственно частоты fi и /2, которые определяются условием сохранения необходимой точности измерения временного интервала.

Выходы дешифратора связаны е блоком 5 памяти, причем, каждому выходу соответствует одна ячейка блока памяти.

При поступлении в блок 8 управления импульса, соответствующего концу текущего интервала, схема управления формирует последовательно следующие импульсы: прибавление в ячейку блока памяти, определяемую на этот момент последним возбужденным состоянием дешифратора, единицы младшего разряда; иеходную установку блока центрирования.

Работа устройства для автоматического построения гистограммы осуществляется в один или два цикла.

Число циклов обусловлено состоянием блока 9 анализа после окончания первого цикла, т. е. после момента сравнения числа, исходно записанного в блоке 7 уставок, с числом в счетчике 1 интервалов, и подачи сигнала из блока управления в блок аиализа.

Блок анализа предназначен для управления частотой /2, поступающей от генератора импульсов в блок цецтрирования, в зависимости от состояния регистров блока памяти, получившегося в результате первого цикла работы устройства.

Если после первого цикла в ячейки блока памяти, соответствующие крайним разрядам гистограммы, оказались записанпыми какиелибо числа, указывающие па количество раз попадапня случайной всл 1чины в данные разряды, то по сигналу из блока анализа блок управления формирует импульс, останавливающий процесс построения гистограммы, а также импульсы сброса счетчика интервалов, блока определения математического ожидання, блока центрировання. В случае, если после первого цикла соответственно по одному, по два, по три и так далее разряда с каждого края гистограммы оказались «пусты, то с блока анализа проходит в блок генератора имнульсов сигнал, но которому изменяется частота, ноступающая от генератора в блок центрирования. Одноврменно но сигналу, который нодается из блока анализа в блок унравления, 6;ioK управлепия осуществляет начальную устаповку счетчика, блока цеитрирования и блока памяти.

В зависимости от числа пар «пустых разрядов с каждого края гистограммы соответственно изменяется частота /2.

Если приравнять число разрядов гистограммы равным /С, то ширина одного разряда, при условии их равепства.

о

т макс

К

где Т макс - принятое, аксимальное возможное центрирование значение исследуемой случайной величины. При появлении пар «пустых разрядов с каждого края гистограммы, для обеспечения построения гистограммы с максимально возможной точностью по всем диапазоне изменения анализируемой случайной; величины, оказывается возможным «растянуть границы каждому из разрядов путем управления частотой /2.

Пусть, например, «пустыми оказались по разряду с каждого края гистограммы. В этом случае частота /2 должна быть равной

Это - новая частота, поступающая из генератора импульсов в блок центрирования.

Еслн же «пустыми окажутся по п разрядов с каждого края гнстрограммы, то частота / определяется по формуле

/

Управление генератора импульсов блоком анализа может осуществляться, например, либо цифровым способом путем использования счетчиков с коэффициентом пересчета задаваемым кодом, либо аналоговым способом при применении управляемого напряжением генератора.

Таким образом при использовании блока анализа обеспечивается полностью автоматпзировапное построение гистограммы с лтксимально возможной точностью для имеющегося диапазона изменения случайной величины.

По окончании второго цикла, т. е. после момента сравпения числа, исходно записанного в блоке уставок 7, с числом в счетчике интервалов, блок унравления формирует импульсы, останавливающий процесс построения гистограммы, а также импульсы сброса счетчика интервалов, блока определения математического ожидания и блока центрирования.

С этого момента в оперативном блоке памяти хранится гистограмма, построенная в реальном масштабе времени.

Таким образом, незначительное увеличение количества используемого оборудования в предлагаемом устройстве, связанное с введением блока анализа, позволяет существенно улучщить эксплуатационные характеристики всего устройства для построения гистограммы распределения временных интервалов.

Формула изобретения

Статистический анализатор временных интервалов, содержащий счетчик интервалов, подключенный выходом к первым входам блока уставок и блока определения математического ожидания, второй вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов, дещифратор, подключенный выходами к входам блока памяти, блок центрирования, соединенный первым входом с выходом блока определения математического ожидания, управляющий вход которого подключен к одному из выходов блока унравлення, другие выходы которого соединены соответственно с управляющими входами блока уставок, блока памяти,

счетчика интервалов, подключенного входом к входу устройства, первому входу блока управления, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности при адаптивном согласованлн дианазона изменения центрированных входных сигналов с динамическим диапазоном устройства, анализатор содержит блок анализа, входы которого подключены соответственно к выходам блока управления и блока намяти, а выходы - соединены соответственно с вторым

входом блока управления и с управляющим входом генератора импульсов, подключенного вторым выходом к второму входу блока центрирования, третий вход которого подключен к одному из выходов блока управления,

информационные выходы блока центрирования подключены к входа: 1 дещпфратора, управляющий в.ход которого соединен с управляющим выходом блока центрирования.

Источники информации, принятые во вннмание при экспертизе:

1.Мирский Г. Я- Аипаратурное определение характеристик случайных процессов. М., «Энергия, 1972.

2.Авт. св. № 341049. СССР, М. кл.2 G 06F 1536, 1972.

3.Авт. св. До 343274, СССР, М. кл. G 06F 15/36, 1972.