Устройство для определения плотности вероятностей Советский патент 1976 года по МПК G06F7/52 

1

Изобретение отиосится к области автоматики и вычислительной техники, а именно к устройствам определения характеристик электрических сигналов, и может быть использовано для создания на его основе приборов, а также блоков автоматических устройств (в том числе, адаптивных), предназначенных для обработки случайных сигналов и помех.

Известны устройства для определения плотности вероятностей 1, 2.

Одно из известных устройств для определения плотности вероятностей 1 содержит источник случайиого сигнала, блок пороговых элементов, счетчик объема выборки, накопительные Счетчики. Это устройство не обеспечивает стабильности ширины дифференциального коридора, что, в свою очередь, вызывает систематическую погрешность при измерении.

Наиболее близким техническим решением 2 к изобретению является устройство для определения плотности вероятностей, содержаш,ее первый сумматор, первый вход которого подключен к входу устройства, второй вход - к выходу источника регулируемого постоянного напряжения, третий вход - к выходу источника всиомогательного прямоугольного напряжения, а выход - к входу первого двухстороннего ограничителя, синхронный детектор, первый вход которого соединен с выходом источника вспомогательного прямоугольного напряжения, а выход - с в.чодом иитегратора, выходом связанного с выходом устройства.

Такое устройство имеет большую случайную погрешность.

Цель изобретения - повышепие точности устройства.

Для этого в устройство дополннтельно введены второй сумматор, первый вход которого подключен к входу устройства, а второй

вход - к выходу источника регулируемого постоянного напряжения, фазоинвертор, вход которого соединен с выходом нсточника вспомогательного прямоугольного напряжения, а выход- с третьим входом второго сум.матора,

второй двухсторонний ограничитель, входом подсоединенный к выходу второго сумматора, и блок вычитания, входы которого подключеиы к выходам первого и второго двухсторонних ограничителей соответственно, а выход-

к второму входу синхронного детектора.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Устройство содержит первый сумматор 1, выход которого иодсоедииен к входу первого

двухстороннего ограиичителя 2, а первый вход - к входу устройства, второй сумматор 3, первый вход которого подключен к в.ходу устройства, а выход - к входу второго двухстороннего ограничителя 4. Выход ограничителя 4 связан с первым входом блока 5 вычитания, второй вход блока 5 - с выходом двухстороннего ограничителя 2, а выход -с первым входом синхронного детектора 6, выход которого соединен с входом интегратора 7, выходом подключенного к выходу устройства. С вторыми входами сумматоров 1 и 3 соединен выход источника 8 регулируемого постоянного напряжения, с третьим входом сумматора 1- выход фазоинвертора 9, а вход последнего- с третьим входом сумматора 3, с вторым входом синхронного детектора бис выходом источника 10 вспомогательного прямоугольного напряжения.

Исследуемое напряжение Ll(t) (см. фиг. 2,а) подается на первые входы сумматоров 1 и 3. На вторые входы этих сумматоров с выхода источника 10 прямоугольного напряжения и с выхода фазоинвертора 9 поступают вспомогательные прямоугольные напряжения ALJ(t) и -AU(t) малой, по сравнению с эффективным значением исследуемого напряжения U (t), величины (фиг. 2, б). На третьи входы сумматоров 1 и 3 от источника 8 регулируемого постоянного напряжения проходит напряжение -Uo, определяющее уровень анализа плотности вероятности исследуемого напряжения U(t).

На выходах сумматоров 1 и 3 образуются напряжения

U(i:)(l) - U, ч U(()-U,

соответственно.

Эти напряжения ограничиваются двухсторонними ограничителями 2, 4, и полученные напряжения f/orpj (О и поступают на входы блока 5 вычитания.

Вид напряжений 6orpi (О и Ьогрз (0. показан на фиг. 2, б и г. Если ограничители 2 и 4 идентичны, то напряжения -t/orpi (О и t/orp2 () равны по абсолютной величине, причем они совпадают по знаку при

u(t)-u,-:(t)(1)

и противоположны по знаку при

U(,W(t.(2)

Вследствие этого на выходе вычитающей цепи разностное напряжение pfO огр2(0- orpiCO равно нулю в те интервалы времени, когда выполняется условие (1), и 2 Uorp2(t), когда выполняется условие (2) (см. фиг. 2, д). При U(t)(t) напряжение богргСО повторяет по форме вспомогательное напряжение AU(t) и, следовательно, Up(t) aAU(t), где а const.

С выхода блока 5 вычитания напряжение ifp(f) поступает на вход синхронного детектора 6, управляемого вспомогательным напряжением AU(t). Выходное напряжение синхронного детектора Uc;(t) (см. фиг. 2, е) пропорционально произведению входного и управляющего -AU(t) напряжений, поэтому Ucn(t) 0 при выполнении неравенства (1) и (/cflfO - CO Const при выполнении (2).

Из изложенного следует, что выходное напряжение синхронного детектора (0 представляет собой лоследовательность прямоугольных однополярных импульсов с постоянной амплитудой, временное положение которых соответствует интервалам времени пребывания исследуемого напряжения U(t) внутри малого дифференциального коридора (шириной 2lAU(t)), расположенного симметрично относительно уровня Уо. В связи с этим среднее значение напряжения UtR(t), выделяемое интегратором 7, оказывается пропорциональным плотности вероятности W (U) исследуемого напряжения U(t) при уровне анализа, равном Ug.

На фиг. 2, ж для сравнения показан вид выходного напряжения синхронного детектора устройства - прототипа при исследуемом напряжении и (t) вида фиг. 2, а и вспомогательном напряжении ALJ(t) вида фиг. 2, б.

Как видно из фиг. 2, е и ж, напряжение Uc(t) предлагаемого устройства в отличие от напряжения L/c(t) устройства - прототипа не содержит неременной случайной компоненты между импульсами, несущими информацию об искомой плотности вероятности, что достигается благодаря использованию в устройстве дополнительно ограничителя, вычитающей цепи, фазоинвертора и сумматора.

Отсутствие упомянутой мешающей компоненты в напряжении Uun(t) устройства дает возможность существенно уменьшить случайную погрешность определения плотности вероятности по сравнению с устройством - прототипом. Например, при использовании в качестве вспомогательного случайного прямоугольного сигнала достигаемое уменьшение указанной погрешности составляет 5-10 раз, что соответствует теоретическим представлениям и подтверждается результатами экспериментов.

Формула изобретения

Устройство для определения плотности вероятностей, содержащее первый сумматор, первый вход которого подключен к входу устройства, второй вход - к выходу источника регулируемого постояиного напряжения, третий вход - к выходу источника вспомогательного прямоугольного напряжения, а выход - к входу первого двухстороннего ограничителя, синхронный детектор, первый вход которого соединен с выходом источника вспомогательного прямоугольного напряжения, а выход - с входом интегратора, выход которого соединен с выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно дополнительно содержит второй сумматор, первый вход которого подключен к входу устройства, а второй вход - к выходу источника регулируемого постоянного напряже 1ия, фазоипвертор, вход которого соединен с выходом источника вспомогательного нрямоЗгольного нанряжения, а выход - с третьим входом второго еумматора, второй двухсторонний ограничитель, вход которого подключеи к выходу второго сумматора, и блок вычитания, входы которого подключены к выходам первого и второго двухсторонних ограничителей соответственно, а выход - к второму входу синхронного детектора.

Источники информации, нрннятые во вннмание нри экснертизе:

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

2.Авт. св. N° 359670, кл. G 06F 15/36, 1970.

Фиг.1

.Г1

w Miiif