Анализатор распределений вероятностей временных интервалов между соседними выбросами случайных процессов Советский патент 1980 года по МПК G01R23/02 G06G7/52 

7 rs :A« S Siinfr li- - --v --Vi - - .:-:--- -.-- -- f ----- - - --; -- тельного подбора Диапазонов устройства от более грубогр к более точному для получения максимального правдоподобия гистограммы при наивысшем разрешении, а это связано с большими затратами времени на анализ исследуемых про цессов. Целью изобретения являются повыше- ние точности и уменьшение времени анализа. . С этой целью в анализатор распре-г делений вероятностей временных интервалов между соседними выбросами случай ных процессов, дополнительно введены два ключа, преобразователь айалог-код, буферный регистр, блок сравнения, счетчик, блок управления и блок задания параметра статистической точности, при этом выход блока управления соединен с первыми входами первого и втброт о ключа и с входом блока задания параметра статистической точности, выход которого подключен к первому входу блока сравпеюш, второй вход которого соединен с выходом буферного регистра, пер вый вход которого соединен с выходом второго кл1бча, второй вход соединен с входйкж делителя частоты, с первым вхо дом время-амплитудного преобразователя и подключен к выходу счетчика, вход которого соединен с выходом блока сраь Нения, выход время-амплитудного преобразователя подключен ко второму входу буферного регистра и к входу преобразователя аналог-код, выход которого соеди нен со вторым входом второго ключа и с выходом делителя частоты, вьгеод первого ключа соединен с входом блока определения временного положения выбросавБлок-схема анализатора представлена па чертеже. Анализатор содержит первыйключ 1, блок 2 определения временного положения выброса, прецизионную линию3. за дершси, вромяамплитудный преобразователь 4, многоканальный амплитудный анализатор 5, синхронизирующий СВЧ-ге нератор б, делитель 7 частоты, фильтр 8 верхних частот, блок 9 управления частотой, рециркуляционный генератор 10, 4яльтр 11 1ШЖНИХ частот, блок 12 управления, блок 13 сра внешя, второй ключ 14, буферный регистр 15, счетЧ1К 16, блок 17 задания параметраста тйстической точности, преобрйзоёаТеПЬ аналог-код 18, блок 19 формирования эталонных временных сдвигов. 7 ; , : 4 -- Работает анализатор следующим образом. ... Исследуемый Случайный процесс через первый ключ подается на вход блока 2, где из исследуемой реализации выделяются экстремальные вьтбросы (максимумы и минимумы) случайного процесса и вырабатываются стандартные по длительности и амплитуде выходные импульсы, временное положение которых соответствует установленному пороговому уровню входного дискриминатора блока 2, Таким образом, на вь1ходе блока 2 формируется последовательность временных интерва ° из, которых определена рас пол ожешем экстремумов, исследуемого процесса. Для осуществления непрерывного цикла анализа последовательного ряда следующих друг за другом интервалов изм( задержка во времени последовательности сформированных интервальных импульсов при помощи прецисзионной линии задержки на время, необхогошое для окончаш1Я каждого цикла измерения. Начало цикла измерегшя интервала излл ) осуществляется при подаче на прецизионную ли{шю задержки и времяамплитудный преобразователь 4 последовательности интервальных импульсов, с4)ормированной в блоке 2. Выходной сигнал прецизионной линии задержки, задержанный на время Cg, 5 необходимое для окончания предыдущего цикла измерения ty.j(n-i),осуществляет запуск рецирку ляционнрго генератора 10..В результате этого в фазе с выходным сигналом старт прецизионной лиНии задержки в рециркуляционном генераторе 10 генерируется измерительная серия импульсов, которая является эталонной, причем ее начало совпадает с задержанны.м на Бремя интервальным импульсом исследуемого процесса. ,. , Для стабилизации измерительной серии и иcключe шя эффекта накопления флуктуации в рециркуляционном генераторе используется принудительная синхронизация его период.а по фазе синхронизирующего эталонного СВЧ-генератора 6 в режиме Деления частоты. Б результате этого происходит синхронизация момента срабатывания рециркуляшгонного генератора по фазе сигнала синхршшзирующего эталонного СВЧ-генератора 6. В этом случае стабильность периода измерительной серии полностью определяется исхопной стабильностью син хронизирующего эталонного СВЧ-генератора 6. Измерительная серия импульсов рециркуляционного генератора 10 поступает на вход делителя 7 частоты измерительной серии, где происходит формирование последовательности опорных интервалов t путем пересчета измерительной серии. В фазе с выходными импульсами блока 2 параллельно с поступлешгем сигнала на пршизионную дискретную линию задержки 3 запускается время-амплитудный преобразователь 4 и начинается процесс измерения интервала () за этим ближайший импульс последовательности опорных интервалов делителя, соответствующий окончанию измерения, поступает на второй вход время-амплитудного преобразователя 4 и выключает его, оканчивая тем самым процесс измерения интервала AtnaM) выхода время-амплитудного преобразователя 4 сигнал, амплитуда которого пропорциональна измеренному интервалу Atj,. (п), подается на вход многоканального амплитудного анализатора 15, в котором каждо му значению амплитуды соответствует свой дискретный канал запоминающего устройства. Выходной сигнал многоканаль ного анализатора подается на первый вход импульсного рециркуляционного генератора 10, где производит блокировку {срыв колебаний) измерительной серии импульсов. Число импульсов последователь-35 ,Q опорных интервалов, уклады вающихся в измеряемый интервал с выхода делителя 7 и интервал задерж регистрируются параллельно при каждом пикле измерения. rHCTorpaMivia, зафиксированная в памяти многоканального анализатора 5, яв ляется исчерпывающей характеристикой, которая позволяет получить необходимые статистические оценки. Недостаточность априорных сведений об исследуемых процессах при снятии ги тограмм приводит к необходимости по м ре накопления информации производить в прототипе переключение диапазона делителя частоты измерительной серии 7 и изменять разрешение преобразователя время-амплитуда с целью наиболее достоверной регистрации гистограмм с наибольшей возможной точностью измерения (наибольшим электрическим разрешением), что приводит к снижению точгности и быстродействия, В предлагаемом устройстве выбор диапазона измерения делителя 7 частоты и синхронно с 1Шм диа-, пазона преобразователя 4 время-амплитуда производится автоматически по мере адаптации функциональных возможностей структуры анализатора в процессе накопления статистических данных следующим образом. Цикл адаптации анализатора начинается при появлении в исследуемой реализации процесса быстрых компонент. При этом в анализаторе производится из условий требуемой статистической точности (которая задается через блок 12 управлегшя блоком 17 в виде количества допустимых выходов временных кодов буферного регистра 15 за диапазон анализа, зафиксированный в блоке 13 сравнекшяу, определение размерности временной щкалы. По команде блока 12 управления открываются по управляющим входам ключи 11 и 14, вслед за чем исследуемая реализация поступает на входной блок 2 и далее полученная в процессе измерения кодовая комбинация с выхода преобразователя аналог-код 18 и одновременно выходная серия Делителя частоты регистрируются буферным регистратором 15, после чего ключ 14 вновь закрывается. Записанная в буферный регистр кодовая посылка К является мерой, которая далее в блоке 19 сравнения сравнивается с эталонным бланком Б , поступившим из блока 17 формирования параметра статистической точности. В случае, когда размерность кодовой посылки К j укаладывается в размерность эталонного блашса Б J , результат измерения фиксируется в памяти многоканального анализатора 5 и начинается новый цикл анализа. При выходе за диапазон сравнения оценки флуктуации, (кодовой по- . сылки К 2, ) исследуемого процесса на выходе блока .13 сравне1шя появляется импульс (Mj, который.фиксируется (суммируется) счетчиком 16, вслед за чем срабатывает (сбрасывается) буферный регистр 15 и следующая кодовая комбинация с выхода преобразователя аналог-код 18 фиксируется буферным регистром 15 в качестве новой меры для сравнения и далеециклы анализа повторяются до достижения заданной статистической точности. - При превьпиении заданного- числа выходов (21 И п) а диапазон (цикл п) счетчиком 16 (определяется ;флуктуацйями измеряемого процесса) происходит перестройка размерности временной шкалы анализатора. Т.е. при переполнении счетчика 16 происходит адаптация анализaтq5a и переключение на следующий (более грубый диапазок) делителя частоты измерительной серии и синхронно преобразователя 4. На данном диапазоне делителя частоты и преобразователя время-амплитуда вновь последовате но осуществляется ряд циклов измере шя в блоке сравнения, а затем вновь переключается диапазон блока 7 (если входной процесс сильно флуктуирует). Да ный процесс адаптации последовательно повторяется. Таким образом, адаптивный цикл получения гиcтoгpaммы плотности распределения длительностей между соседними выбросами случайных процессов заклзочается в следующем. Из априорных сведений об иссле 1уемом процессе X (t) бл ком 12 управления через блок 17 задается число выходов за диапйзоп интерполяции анализатора, что эквивалентно заданию уровня пьедестала (ширины данного распределения) регистрируемых распределений. В исходном состоянии ус танавливается диапазон анализа с ма к:симальным разрешением (минимальные предполагаемые -флуктуащет). Максимальное число выбросов случайного процесса определяется предельными возмржнсютями памяти многоканального ана лизатора 5. Если флуктуашш исследуемого процесса малы, т.е. число заданны выходов за диапазон не превышается, то процесс набора гистограмм прекрати ся при достижении в одном из каналов заданного числа накоплений. Если флук; туации процессазначительны, то число вьГходов эа диапазон превышает гйданно из условий статистической точности и вслед за этим происходит автоматически переход на следующий поддиапазон набор с большей ширины пьедестала распредел ния. При удовлетворении на этом диапазоне условщо заданной статистической точности набор прекращается аналогично в||П11еописанному. При невыполнении производится адаптация, т.е. переход на сл дующий более широкий (грубый) диапаз и так последовательно до последнего диапазона. Если же условия требуемой статистической точности не выполншотся и на последнем днапйзоне, то произво. дится остановка анализа нвозвраще1ше в исходное состояние анализатора (мак178симальное разрешение), вносятся новые условия статистической точности или индицируется факт, что флуктуации исследуемого процесса выходят за предельные возможности анализатсра и не могут быть им измерены с заданной статистической точностью. При автоматическом переходе с диапазона на диапазон для удовлетворения требования статистической точности многоканальный анализатор 5 регистрирует последовательный ряд гистограмм с максимальным разрешением. С точки зрения предельный воа ложностей анализатор регистрирует: диапазон флуктуации (при сохранении электрического разрешения) в пределах допустимого числа каналов анализатора, и любой широкий диапазон флуктуации с ухудшением электрического разрешения при условии выхода флуктуации за диапазон числа каналов анализатора, т.е. в последнем случае для сохранения всего пьедестала распределегшя необходимо увеличить шаг квантоващя, что эквивалентно ухудшению электрического разрешения. В процессе адаптации при переходе с поддиапазона на поддиапазон в многоканальном анализаторе 5 производитсй сти- . рапие предшествующих накоплений (гистограмм), как не отвечающих заданным условиям. Таким образом, адаптивный цикл иэмереШ1Я плотности распре деле шя длительности между выбросами случайных процессов происходит автоматически без участия оператора до тех пор, пока не будут удовлетворены условия требуемой статистической точности при максимально возможном для этого случая электрическом разрешении. Возможный диапазон измерения адаптивного анализатора простирается от 0,5 Мкс до нескольких секунд при электрическом разреше1ши 1.10 . Использование новых элементов - бу({юрного регистратора, управляемой схемы сравне1«1Я, преобразователя аналог-код, детектора, схемы сравнения, программатора к датчика статистической точности - обеспечивает по сравнению с прототипом след5г1ощне преимущества: -исключает вьтолнение оператором в процессе измерений большого числа вычисле1Шй, но требует присутствия оператора в процессе долговременных измерений.