Статистический анализатор Советский патент 1977 года по МПК G06G7/52 

известным соотношением теоремы Котельнике в а

(

если характер нестационарности предварительно предположить нельзя, то количество поддиапазонов можно выбрать произвольно, исходя из аппаратурных возможностей. Однако, вероятно, нецелесообразно брать , так как это может значительно увеличить габариты анализатора.

Весь диапазон осреднения Т разбивается на л промежутков. На каждый уровень измерения вводится блок переключения, содержащий (п+1) ключевых схем, и, соответственно, вводится (я-|-1) интеграторов.

На фиг. 1 представлена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства; на фиг. 3 - пример осуществления предлагаемого метода анализа.

Анализатор содержит блоки согласования 1, дискриминатор 2 верхнего и дискриминатор 3 нижнего уровня, предназначенные для выделения сигналов, превышающих заданный уровень, соединенные со входом элемента антисовпадений 4, выход которого соединен со входом блока переключения 5, управляемого коммутатором 6 и предназначенного для разделения сигналов во времени. Выходы блока переключения 5 соединены со входами интеграторов 7, выходы которых соединены со входом сумматора 8, а выход сумматора 8 соединен с блоком регистрации 9. Вход коммутатора 6 соединен с выходом генератора импульсов 10, выход коммутатора соединен со входами блока переключения 5 и входом блока сброса 11, предназначенного для обнуления интеграторов 7.

Анализ случайного процесса производится одновременно по всем измерительным каналам (уровням анализа по амплитуде). Исследуемый сигнал x(t) через блок согласования 1 поступает на дискриминаторы верхнего 2 и нижнего 3 уровня, на выходе которых образуются серии импульсов с длительностью, равной времени, в течение которого амплитуда сигнала превыщает пороги сравнения дискриминаторов (см. фиг. 2, б, в). Если порог сравнения дискриминатора нижнего уровня первого измерительного канала обозначить через Хо, то порог сравнения дискриминатора верхнего уровня этого канала равен .Г1 л;о+АА:, где Д.Х; - величина шага дискриминации исследуемого сигнала по амплитуде, постоянная для всех измерительных каналов и устанавливаемая заранее. Дискриминатор верхнего уровня первого измерительного канала является одновременно дискриминатором нижнего уровня для второго измерительного канала и, соответственно, порог сравнения дискриминатора верхнего уровня второго измерительного канала равен и т. д. Для i-ro измерительного канала дискриминатор нижнего уровня имеет порог сравнения Xi-i, верхнего уровня, соответственно, Xi Xi-i- -Ax.

При работе, например, одного измерительного канала импульсы с выходов дискриминаторов верхнего 2 и нижнего 3 уровней поступают на вход элемента антисовпадений 4. Элемент антисовпадений 4 формирует импульсы с длительностью, равной времени, в течение которого амплитуда исследуемого сигнала находится между уровнями Xi-i и Хг (равна разности длительностей импульсов приведенных на графиках б и е фиг. 2), в пределах интервала Ах (см. фиг. 2, г). С выхода элемента антисовпадений 4 импульсы поступают на блок переключения 5, разделяющий импульсы по времени прихода. В течение промежутка вре., ,7

мени , равного -, открыт только первый

ключ блока переключения 5, и импульсы, пришедшие в течение этого промежутка времени, проходят на первый интегратор 7 (см. фиг. 2, д); в промежуток времени ti-4 открыт только второй ключ блока переключения 5, и импульсы проходят на второй интегратор 7 (см. фиг. 2, е) и т. д.; в промежуток in-tn+i импульсы проходят на («-|-1)-й интегратор 7 (см. фиг. 2, г, и).

Работой блока переключения 5 управляет коммутатор 6, запускаемый генератором импульсов 10.

Напряжение на интеграторах 7 сохраняется

в течение времениТ, т. е. на первом интеграторе в течение интервала времени ti-tn, на втором - в течение 4-tn+i и т. д. После этого интеграторы обнуляются блоком сброса 11 по такому же закону, как работают ключи,

но со сдвигом во времени на интервал Т,

т. е. первый интегратор обнуляется в интервале tn-tn+i, второй - в интервале tn+i-tn+2 и т. д. В сумматоре 8 происходит сложение выходного напряжения со всех (n+l) интеграторов. Так как в каждый момент времени один из (n-j-l) интеграторов обнулен, на выходе сумматора 8 имеется сумма напряжений интегрирования с п интеграторов, т. е. за промежуток времени, равный п -) который в результате примененного способа коммутации

Т

сдвигается на интервал времени - .

п

Таким образом, в моменты времени tn, tn+i, tn+2 и далее на выходе имеем значения функции плотности вероятности р(хг), причем в момент времени tn имеем значение времени р(Хг) за время осреднения О-tn, равное Т, в момент времени tn+i - за время осреднения также равное Г и т. д. А совокупность значений p(Xi,) для всех уровней анализа (по всем измерительным каналам) составит функцию плотности вероятности р(х) исследуемого процесса для данного момента времени tn, tn+i и т. д.

Пример работы анализатора.

Пусть исследуемый процесс имеет вид, представленный на фиг. 2, в. В нем можио выделить три характерных участка: па первом и третьем участках распределение вероятностей равномерное, на втором - близкое к пормальному (соответствующие распределения представлены на фиг. 3, а). Если исходить из традиционного метода выбора периода осреднепия Т из условия статистического приближения, то при анализе указанного процесса (см. фиг. 3, б) получим распределение плотпости вероятности (см. фиг. 3,б), получаемые в моменты времени tz, U. При анализе этих графиков трудно определить характер имеющейся пестациопариости. Если обозначить «период нестационарности Ti (где ,3 Г), то пользуясь соотпошепием (1) получим ,5. Примем . Таким образом, интервал осреднеТ

ПИЯ т будет смещаться на -, т. е. мы будем

получать значения функции плотности вероятности в моменты tz, 4, t-y, сдвинутые один относительно другого иа интервал --. Получаемые в этом случае распределепия плотпости вероятности показаны на фиг. 3, г. Сравнение .графиков 8 и г, приведенных на фиг. 3, показывает, что график г дает лучщее приближение и позволяет выявить характер нестационарпости.

Использование новых элементов (блока переключения, коммутатора, сумматора) выгодно отличает описываемый анализатор от известпых, так как позволяет с большей точностью следить за изменениями во времени функции

плотности вероятности нестационарных процессов, что увеличивает точность устройства, а также расщиряет сферу его применения для измерения статистических характеристик.

Формула изобретения

Статистический анализатор, содержащий первый и второй блоки согласования, входы которых подключены ко входу устройства, а

выходы соответственно через дискриминатор верхнего и дискриминатор нижнего уровней анализа подключены к первому и второму входам элемента антисовпадеппй, интеграторы, управляющие входы которых подключепы

к блоку сброса, генератор импульсов и блок регистрации, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности анализа процессов с нестационарными распределениями, анализатор содержит блок переключения, сумматор и коммутатор, вход которого соединен с выходом генератора импзльсов, первый выход подключен к блоку сброса, а второй - к управляющим входам блока переключения, информационный вход которого соединен с выходом элемента антисовпадений, а выходы через соответствующие интеграторы подключепы ко входам сумматора, выход которого соединен с блоком регистрации. Источники информации, принятые во вппманпе при экспертизе.

1.Мирский Г. Л. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М.-Л., 1972, с. 284.

2.Патент Великобритании № 1335072, кл. G Iv, 1973.

„J-CD t l

иг, J