Устройство для оценки достоверности результатов измерений Советский патент 1980 года по МПК G08C25/00 

Изобретение относится к области автоматики, вычислительной и измеритель ной техники и может быть использовано в автоматизированных системах форм 1рования результатирующего потока информации, обладающего минимальными потерями. Известно устройство для измерения дисперсии случайных процессов, содержа- щее блок определения математического ожидания, блоки вычитания, блсжи задержек и блоки деления i. Недостаток известного устройства - низкая точность измерения дисперсии случайных процессов. Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является устройство для оценки достовер ности результатов измерений, содержащее блок определения математического ожи- Дания и блок управляемой задержки, первые входы которых объединены и соединены .с измерительным входом устройства, первый сумматор, выход которого подключен к первому входу блока деления, второй сумматор, выход которого соединен с первым входом умножителя, блок памяти, выход которого подключен ко второму входу умножителя, выход умножителя соединен со вторым входом блока деления, выход которого подключен к выходу устройства, блок управления, первый выход которого соединен со вторым входом блока управляемой задержки, выход блока управляемой задерж ки подключен ко входу блока задержки i; 2J Недостатки известного устройства низкие точность, быстродействие и надежность. Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и надежности устройства. Это достигается тем, что в устройство введены делитель частоты, первый и второй блоки определения абсолютной разности, вход синхронизации устройства соединен с первым входом делителя частоты, первый выход которого подключен

739eiS

к: третьему входу блока деления, второй выкод делителя частоты соединен со вторым входом бдока определения математического ожидания, выход которого пШклю Кён к nep:potviy бходу первого блока определения абсолютной разности, выход блока управляемой задержки соединен с первым входом второго блока определения абсолютной разности и со вторым входом первого блока определения абсолют ной разйости, выход которого подкййчен Кпервому входу первого сумматора,выход второго блока определения абсолютной разности соединен с первым входом второго сумматора, третий выход делителя частоты подключен ко вторым входам первого и второго сумматоров, выход блока задержки соединён ,соВТбрьш вхо дом второго блока определения, абсолютйой разНбсти, четвертый выход делителя частоты пЬдключен к третьим входам nfeipBoro а второго блоков определения абсолютной разности, второй выход блока управления соединен со вторы входом делйтел55 частоты, в устройство дополнительно введены бло&и определения разности в соответствии 6 количеством опредепяе мых статистик отклонения измеряемый результатов, блоки задержек и переключатель, выход блока управляемой соёдиней со входом пёрейлючаШГй, выходы KOTOfJoro погОслючён м ко входам блоков задержек и к первьрл входам блоков определения разности, ко вторим входам которых пошоыочёны выходы соответствующих блокйв задержек, выход предыдущих блоков задержек, выход предыдущих блоков определения разности соединён с г &рвь1М / вхбдом пйсябдующего блока определения разности, выход последнего бйЫка определения )азнЬсти подключен к первому входу второго сумматора, блоки определения абсолютной разнрсти выполнены на формирователях широтноимпульсной модуляции {ШИМ), демодртяторах, элементах И, ИЛИ и ге- нераторе, входы фщ)мирователей ШИМ соёдтайны со входами блока определения, абсолютной погрешности, выходы формировач елей ШИМ подключены к первым BxiiMiaM первых элементов И а через Демодуляторы - ко вторым входам первых /элементов И, выходы которых соединены с codtfeei iTByiomnMn входами элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ подключен к первому входу второго элемента И, ко второму входу которого подключен выход блока определения абсолютной разности.

4

На фиг, 1 представлена функциональная схема предложенного устройства; на фиг, 2 - схема компенсации аномальных результатов; на фиг, 3 - cxeiyia блока

J определения абсолютной разности.

Устройство содержит блок 1 определения математического ожидания, блок 2 управляемой задержки, первый блок 3 определения абсолютной разности, блок 4

10 задержки, второй блок 5 определения абсолютной разности, первый сумматор 6, второй сумматор 7, умножитель 8,блок 9 памяти, блок 10 деления, делитель 11 частоты, блок 12 управления, вход

5 13 синхронизации, измерительн |й вход 14, выход 15 блока 2 управляемой задержки, выход 16 блока 4 задержки, выход 17 устройства, выход 18 второго блока определения абсолютной раз-

0 ности, Допопййтедьньте блоки 19 и 20 определения абсолютной разности, допол нительвые блоки 21 а 22 задержек, формирователи ШИМ 23 и 24, демодуляторы 25 и 26, первые элементы И 27 и 28,

5 элементы ИЛИ 29, второй элемент И ЗО, генератор 31 и Т1ереключатель 32.

Устройство работает следующим обра-

ЗОМ. . ;. /

Результаты и эмерения со входа 14

0 (см, фиг, 1) поступают на вход блока 1 определения математического оЖиданвя, где осредняются за установленный блоком 12 управления через управляемый делитель 1 частоты интервал осредне-

5 яия, кратный периодам следования ст хронизирующих сигналов. Время задержки этих же результатов измереннй в блоке 2 устанавливается равным интервалу осреднения. Блок 3 и сумматор 6

0 реализуют операции определения среднего

значения абсолютных разностей между текущими значениями результатов измерений и ий средним зйачёнием. Одновременно определяются в блоке 5 абсолютные

5 разности между предшествующими и настоящими значениями результатов измерений и п роизводится оценка их среднего значения накоплением в сумматоре 7 за установленное время осреднения. Ос-

0 реднение в накапливающих сумМагорах осуществляется выводом числа из старших разрядов сумматора, для чего интер- Еюлы осреднения устанавливаются кратными следующим объемам статических вы5 борок: К fflO где 0 -1, 2, 3 ... Умножитель 8 номерует полученный результат соответствующим поряд&у разности коэффициентом пропорциональности. . 5 73 кренящимся в блоке 9. Результаты деления в блоке 10 вычисленных в параллель ных цепях устройства статнстшс эквивалентны в среднем и по дисперсии рассеивания классическому критерию Аббе и. могут использоваться для проверки гипотезы об отсутствии систематического сдвига в результатах измерений. Выводом значения частного из блока 10 деления заканчивается цикл вычислений. Вычисления повторяются для новой статической выборки. Для повышения чувствительности пред лагаемого критерия оценки достоверности к отдельным резко отличающимся результатам измерений во вторую цепь уст ройства вводятся (см. фиг. 2) последовательно соединенные блоки 19 и 2 О определения разнрсти, в результате чего отдельные аномальные результаты измерений компенсируются, сохраняя в среднем хорошее приближение вычисленной оценки статистики к её истиннол у значению наибольшее соответствие частного от деления в блоке 10 физическому смыс лу критерия Аббе. Работа блоков определения абсолютной разности (см. фиг. 3) состоит в следующем. Задержанный и незадержанный сигналы о случайном процессе поступают на входы формирователей ШИМ 23, 24 широтно- модулированных импульсов. Сформированные ШИМ с модуляцией заднего фронта преобразуются в демодуляторах 25 и 26 в импульсы ШИМ с модуляцией переднего фронта и поступают на элементы И 27 и 28, на вторые вхсщы которых подаются импульсы ШИМ с модулвдией заднего фронгга соответственно с формирователей 23 и 24. На выходе алемен тов И 27, 28 фЬрмируют :я импульсы ШИМ; соответствующие по длительности разности между выбранными значениями исследуемого случайного процесса. Данны импульсы после их сведения в единый поток элементом ИЛИ представляют собой абсолютные разности между значениями слу;чайного процесса. Информация, заключенная в дпительности импульсов, преобразуется в преобразователе аналогкод при помощи элемента И 30 и генератора 31 счетных импульсов в цифровую форму. Устройство позволяет производить в реальном масштабе времени оценку достоверности результатов измерений в высоко опросных телеметрических системах, в 8 .,:.6. системах измерения параметров движения. Реализация предлагаемого устройства, отличающегося от известных повышенной точностью оценки достоверности информационного потока при искажении последнего одиночными резко отличающимися результатами измерений и высоким быстродействием, создает предпосылки для более точного восстановления на приемной стороне характеристик контролируемых объектов. ормула изобретениа 1. Устройство для оценки достовернрсти результатов измерений, содержащее блок определения математического ожидания и блок управляемой задержки, первые входы которык объединены и .соединены с измерительным ысодом устройства, первый сумматор, выход котоiporo подключен к первому входу блока деления, второй сумматор, выход которого соединение первым входом умножителя, блок памяти, выход котсфого подключен ко второму входу умножителя, выход умножителя соединён совторым входом блока деления, выход которого подключен к выходу устройства, блок управления, первйй выход которого соединен со вторым входом блока управляемой задержки, выход блока управляемой задержки поя1ключен к вхсшу блока задержки, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что, с повышения быстродействия устройства, в него введены делитель частоты, первый и второй блоки определения абсолютной разности, вход синхронизации устройства соединен с первым входом делителя частоты, первый выход которого под- ключён к третьему входу блока деления, второй выход Делителя частоты соединен со вторым входом блока определения математического ожидания, выход которого подключен к первому входу первого блока определения абсолютной разности, выход блока управляемой задержки соединен с первым входом второго блока определения абсолютной разности И со вторым входом первого блока определения абсолютной разности, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход второго блока определения абсолютной разности соединен с первым входом второго сумматора, третий выход делителя частоты подключен к вторым входам первого и второго сумматоров, выход блока эадержкн соединен со вторым вкоаом второго блока определения абсолютной разности, четвертый выход делит.еля частоты noaiiuonffH к третьим входам первогб и второго блоков определения абсолютной рвзнс ст11, второй выход блока управления соединен со вторым входом делителя частоты. 2. Уcfpoйcтвo по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены блоки определения разн.ости и дополнительные блоки задержек и переключатель, выход блрка управляемой задержк соединен со входом переключателя, выхооы которого подключены к входам допол- ительных блоков задержек и к первым Бжодам блоков определения разности,, к иторым входам которых подключены вы- хоаы соответствующих дополнительных блоков задержек, выход предыдущих блоков определения разности соединен с пер вым входом последующего блока определения разности, выход последнего блока (мцюделения разности подключен к перламу входу второго сумматора. . Устройство по пп, 1 и 2, отличающееся тем, НТО блоки 73 88 определения абсолютной разности выполнены на формирователях широтно- импульсной модуляции (ШИМ), демодуляторах, элементах И, ИЛИ и генерато, входы формирователей ШИМ соединены с входами блока определения абсолютной погрешности, выходы формирователей ШИМ под к/почены к первым входам первых элементов И и через демодуляторы - к вторьм входам первых элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами апемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ подключён к первому входу вторЬго элемента И, к вторс 4у входу которого подключен выход генератора, выход второго элемента И соединен с выходом бло- ка определения абсолют1 Ой разности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 377704, кл. Q 08 С 19/28, 1971. 2. Линник Ю. В. Метод наименьших квадратов и основы математикр-статистнт|еской. теории обработки наблюдений. М.: Физматгиз, 1962, В 6, с. 111 (прототип).

32

i-t

фиг. 2

Фиг. У