Устройство для определения дисперсии длительностей выбросов случайных процессов Советский патент 1979 года по МПК G06G7/52 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для определения статнстических параметров выбросов случайных процессов.

Известно устройство для определения дисперсии случайных процессов, содержащее формирователь Импульса, преобразователь интервал-число, частотомер, счетчик им пульсов выборки, амплитудный селектор, аналого-цифровой квадратор и блок усреднения .

Однако наличие аналого-цифрового квадратора существенно усложняет устройство.

Наиболее близкое к изобретению техническое решение - устройство для определения дисперсии длительностей выбросов случайных Процессов, содержащее формирователь выбросов, генератор импульсов опроса, иять элементов И, два переключателя, нреобразователь длительности импульса в амплитуду, реверсивный счетчик, делитель частоты, элемент задержки, триггер, замыкающую кнопку с самовозвратом, дифференцирующую цецочку, вход которой объединен с первым входом нервого элемента И и Подключен к первому выходу первого переключателя, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И. Вход первого переключателя подключен к выходу формирователя выбросов, выход дифференцируюихей цепочки - к нервому входу третьего элемента И и через замыкающую кнопку с самовозвратом соединен с первым входом делителя частоты и с единичным входом триггера, нулевой выход которого иодк.почен к первому входу четвертого элемента И и к вторьп входам первого и третьего элементов И, выход третьего элемента И соединен с вторым входом делителя частоты, выход которого подключен к входх элемента задержки и к нулевому входу триггера, еднИ1 чиый выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к вычитающему реверсивного счетчика, суммирующнй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, а выход первого элемента И подключен к первому входу э.чемента ИЛИ ,2.

Известное устройство не позволяет определять дисперсию суммы длительностей

выбросов т,; случайного процесса за интервал времени Т.

Целью изобретения является уиррщен1 е устройства и расширение его функциональных возможностей путем определення днсперсии суммы длительностей выбросов.

С этой целью в устройство для определения длительностей выбросов введены два

сумматора, блок установки интервала анализа, дополнительный элемент задержки, шестой элемент И, частотно-импульсный преобразователь. Первый вход первого сумматора соединен с выходом первого элемента И, второй вход подключен к выходу дифференцирующей цепочки, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу дополнительного элемента задержки, и через преобразовате;;ь длительности импульса в амплитуду - с входом частотно-импульсного преобразователя, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого подключен к выходу дополпительного элемента задержки, и через второй переключатель - с вторым входом формирователя выбросов. Выход шестого элемента И соединен с вторыми входамн четвертого и пятого элементов И. Выход генератора импульсов подключен к входу блока установки интервала анализа, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход соединен с входом дифференцируюшей цепочки.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для определения дисперсии длительностей выбросов случайных процессов.

Устройство содержит формирователь 1 выбросов, элементы И 2-7, первый сумматор 8 длительностей выбросов, второй сумматор 9 длительностей выбросов, элемент ИЛИ 10, элемент задержки 11, дополнительный элемент задержки 12, генератор имлульсов 13, блок 14 установки интервала анализа, дифференцируюш,ую цепочку 15, преобразователь 16 длительности импульса в амплитуду, частотно-импульсный нреобразователь 17, реверсивный счетчик 18, триггер 19, делитель 20 частоты, замыкающую кнопку 21 с самовозвратом, первый переключатель 22 с неподвижными контактами 23, 24, второй переключатель 25 с неподвижными контактами 26, 27.

Устройство работает следующим образом.

При измерении дисперсии длительностей выбросов переключатель 22 замкнут на контакт 24, переключатель 25 - на контакты 26, 27. Напряжение реализации исследуемого Процесса, подводимое к входному зажиму, поступает на сигнальный вход формирователя 1 выбросов. В последнем установлено заданное пороговое наПряжение, относительно которого формируются прямоугольные импульсы постоянной амплитуды. Длительность импульса равна длительности выброса, из которого сформирован импульс. Через элемент И 3 (при наличии разрешающего напряжения на его втором входе) импульс поступает в сумматор

8 длительностей импульсов, в котором длительности всех импульсов, поступавших за цикл измерения, суммируются, и через элемент ИЛИ Ш - на входы дополнительного элемента задержки 12 и преобразователя 16. Элемент задержки 12 задерживает каждый импзльс па время, большее его длительности.

Преобразователь 16 преобразует импульс

в пропорциональное длительности напряжение (коэффициент пропорциональности K.i), которое заноминается. Это напряжение подается на вход частотно-импульсного преобразователя 17, с помощью которого

преобразуется в периодическую последовательность импульсов. Частота импульсов /1 на выходе преобразователя 17 пропорциональна этому напряжепию (коэффициент пропорциональности Kz) Эти импульсы

оступают на вход элемента И 4, на другой вход которого поступает задержанный импульс с выхода элемента задержки 12.

На выходе элемента И 4 образуется пачка импульсов, число импульсов в которой

равно «.i (i/C2T. Эти импульсы подводятся к входу элемента И 5 и проходят через нее на суммирующий вход реверсивного счетчика 18 (если триггер 19 находится в единичном положении). Задним

фроитом импульса на выходе элемента задержки 12 формирователь 1 выбросов подготавливается к фор.мированию следующего выброса. Суммирующий вход реверсивного счетчнка соединен с входом д-и декады, поэтому после прохождения выбросов в счетчике 18 будет накоплено число А, пропорциональное оценке второго момента длительностей выбросов, т. е.

л

1 Л

Л Л. - лг2

/ 1

,f,.

Для получения прямого отсчета необходимо установить Ю

По истечении Л выбросов в сумматоре 9 образуется сумма длительностей выбросов, которая Пропорциональна оценке математического ожидания длительности выбросов

лг

2 ,.

Число Л обрабатываемых выбросов задается устройством, состоящим из элемента И 6, делителя 20 частоты, триггера 19 и замыкающей кнопки 21 с самовозвратом. До пачала измерений триггер 19 находится в нулевом состоянии. При этом на вторые входы элементов И 3, 6 и первый вход элемента 5 подается запрещающий (нулевой) потенциал.

После нажатия кнопки 21 первый выходной импульс дифференцирзющей цепочки 15 очищает делитель 20 частоты и перебрасывает триггер 19 в единичное положение, вследствие чего на входы элементов И 3, 5, 6 Поступает разрешающий (единичный) потенциал. С этого момента создается возможность Передачи прямоугольных импульсов через элемент И 3 на входы сумматора 8 и прохождения импульсов с выхода дифференцирующей цепочки 15 в делитель частоты, а также поступления выходных импульсов элемента И 4 на суммирующий вход реверсивного счетчика 18. Делитель 20 частоты представляет собой пересчетную схему, коэффициент пересчета которой

.

После поступления Л импульсов на выходе делителя частоты возникает импульс, перебрасывающий триггер 19 в нулевое положение. В результате этого запираются элементы И 3, 5, 6, а на иервый вход элемента И 7 подается paзpeuJaющий потенциал. Кроме этого, импульс с выхода делителя частоты, задержанный элементом задержки 11 на промежуток времени (достаточный для окончания формирования в реверсивном счетчике 18 числа Л), поступает на вход опроса сумматора 8 длительностей импульсов, на выходе которого при этом формируется нрямоугольный импульс с длительностью

JV

. 2,..

Длительность этого импульса преобразуется с помощью Преобразователей 16 и 17 в частоту /2 Ki/C2T,. коротких импульсов,

которые заполняют с помощью элемента И 4 прямоугольный импульс с длительностью TV, задержанный элементом задержки 12. На выходе элемента И 4 образуется пачка импульсов, число импульсов в которой равно

В ,., K.K..K.X

NK,K,{M.Y.

Эти импульсы поступают через элемент И 7 на вычитающий вход реверсивного счетчика 18. В результате цикла измерения показание реверсивного счетч-ика L будет пропорционально оценке дисперсии длительностей выбросов

I А - .6 NK.K, (М (T)) DW-10%

где число р определяет положение запятой.

В режиме измерения дисперсии суммы длительностей выбросов т,, случайного процесса за интервал времени Т переключатель 25 замкнут на контакт 26, переключатель 22 - на контакт 23. Импульс с выхода генератора 13 импульсов опроса запускает блок 14 для установки интервала анализа Г, на выходе которого формируется прямоугольный импульс длительностью Т (величину Т можно регулировать). В течение интервала времени Т на втором входе элемента И 2 присутствует разрешающее напряжение, и прямоугольные илшульсы,

сформированные из выбросов исследуемого процесса, поступают через элемент И 2 на вход сумматора 9 длительностей импульсов. При этом каждый сформированный импульс задним фронтом через переключатель 25 воздействует на управляющий вход

формирователя выбросов и подготавливает

носледний к формнрованню следующего

нмпульса.

По окончании интервала анал1 за Т задН1 м фронтом импульса с выхода блокп 14 производптся опрос сумматора 9 длительностей импульсов, на выходе которого при этом формируется прямоугольный нлшульс длительностью т,-, равной сумме длительностей выбросов за интервал времени Т. Этот импульс поступает на входы элемента PI 3 и дифференцируюн ей цепочки 15. Число Л обрабатываемых сумм длительностей выбросов и формирование оценки дисперсии суммы длительностей выбросов ,. осуществляются далее аналогнчно

рассмотренному выше режнму измерения дисперснн длительностей одиночных выбросов.

Введенне новых элe тeнтoв (два сумматора длительностей импульсов, блок установки интервала аналнза, частотно-имнульсный преобразователь и дополнительные элементы И и задержк {) позволяет измерять дисперсию суммы длительностей выбросов за установленный интервал времени, что расширяет функциональные возможностн устройства. Кроме того, в устройстве отсутствует сложный элемент - аналогоцифровой квадратор, что упрощает его.

Формула изобретения

Устройство для определения днсперсни

длительностей выбросов случайных процессов, содержащее формирователь выбросов, генератор нмнульсов опроса, пять элементов И, два переключателя, преобразователь длнтельностп имнульса в амплитуду,

реверсивный счетчик, делитель частоты, элемент задержки, триггер, замыкающий кнопку с самовозвратом, днфференцпрующую цепочку, вход которой соединен с нервым входом первого элемента И и подключей к первому выходу первого переключателя, второй выход которого соединен с первым входом второго элемента И, вход первого переключателя подключен к выходу формирователя выбросов, выход диффере}иифующей цепочки подключен к первому входу третьего элемента И и через замыкающую кнопку с самовозвратОм к первому входу делителя частоты и к единичному входу триггера, нулевой выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И и к вторым входам первого и третьего элементов И, соответственно выход третьего элемента И соединен с вторым входом делителя частоты, выход которого подключен к входу элемента задержки и к нулевому входу триггера, единичный вы.ход которого соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, а выход первого элемента И подключен к первому входу элемента ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и расширения функциональных возможностей путем определения дисперсии суммы длительностей выбросов, в него введены два сумматора, блок установки интервала анализа, дополнительный элемент задержки, шестой элемент И, частотно-импульсный преОбразователь, при этом первый вход первого сумматора соединен с выходом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепочки, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ,-выход-которого подключен к входу . дополнительного элемента задержки, и--через преобразователь длительности импульса в амплитуду-- с входом частотно-импульсного преобразователя, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого подключен к выходу дополнительного элемента задержки, и через второй переключатель - с вторым входом формирователя выбросов, выход шестого элемента И соединен с вторыми входами четвертого и пятого элементов И, выход генератора импульсов подключен к входу блока установки интервала анализа, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к

выходу второго элемента И, а выход соединен с входом дифференцирующей цепочки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мирский Г. Я- Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., «Энергия, 1972, с. 353.

2. Авторское свидетельство СССР № 387392, кл. G 06F 15/36, 1971.