Устройство для определения на-чАльНОгО MOMEHTA -гО пОРядКА Советский патент 1981 года по МПК G06F17/18 

I

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано цля построения многоцелевых статистических анализаторов случайных, стационарных эргодическик сигналов.

Известно устройство для опрецеления начальных моментов п -го порядка, содержащее входной блок, нелинейный преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, генератор дополнительных сигналов, схемы совпадений, генератор такTOBbijt импульсов, реверсивный счетчик DОднако наличие сложных и нестабильных аналогового и аналого-чдифрового преобразователей делает устройство не только сложным в аппаратурном отношении, но. и приводит к большой приборной погрешности при измерении оценки одн(мерного начального момента п -го порядка.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее входной блок масштабирования, выкод

которого подключен к первому входу компаратора, генератор тактовых импульсов и реверсивный счетчик 2.

Недостатком известных устройств является наличие возрастающего количества генераторов дополнительных сигналов и компараторов при увеличении порядка измеряемого момента, вследствие чего известные устройства являются достаточно сложными.

По этой же причине известные устройства измеряют оценку одномерного начального момента с большой погрешностью.

Целью изобретения является упрощение устройства при одновременном увеличении точности измерения.

Эта цель достигается тем, что устройство для определения начального момента и -го порядка, содержащее блок масштабирования, выход которого подключен к первому входу компаратора, генератор .тактовых импульсов и реверсивный счетчик, содержит генератор /сигнала заданного распределения, выход которого сое7динен со вторым входом компаратора, выход которого соединен со знаковым входом реверсивного счетчика, информационный вход которого объединен со входом тактов и подключен к выходу генератора тактовых импульсов. На чертеже прейсгавлена блок-схема устройства для определения начального момента п -го порядка. Устройство содержит-блок 1 масштабирования, генератор 2 сигнала заданного распределения, компаратор 3, генератор 4 тактовых импульсов, реверсивный счетчик 5, счетчик 6 тактов. Устройство работает следующим обра зом. После масштабирования в блоке 1 исследуемый сигнал x(t) поступает на один вход компаратора 3, на второй вхо которого подан си гнал S(-fc ) с выхода генератора 2 сигнала, В результате сравнения этих сигналов в компараторе 3, н его выходе получаем знаковый сигнал 2(tj si((t)-5(t)J, причем высокий потенциал на выходе ко паратора 3 будет в те моменты времени KofaaXCt- S(t) и низкий - когда X(t)S(-t). Поэтому к содержимому реверсивного счетчика 5, на знаковый вход которого поступает сигнал z.(-b) , в момент, когда X(t):,5(i) , будут прибав ляться импульсы с генератора 4 такто- вых импульсов, а в моменты, когда X(t)SCt), из содержимого счетчика 5 эти импульсы будут вычитаться. Общее количество тактовых импульсов М под считывается счетчиком 6 тактов. Зная количество импульсов, накопленное в счетчике 5 ( N ), за время накопления М импульсов в счетчике 6, нетрудно найти оценку математического ожидания выходного сигнала компаратора С :zLCt.). N - . определенных требованиях к сигналу S(.tl можно показать, что величина jU rz(t) линейно связана с величиной одномерного начального момента Ь -го порядка cL..(x) , а именно, dL(x)AJwl2(t)&, где А и В - известные константы. Если исследуемый сигнал x(-t) определен на некотором ограниченном интер вале ( а, 6 ) и имеет произвольную одй мерную функцию распределения Р(х) , то для измерения момента ci.(x) сигнал должен обладать независимостью исследуемого сигнала, иметь одномерфункцию распределения FgW oi, , Р.М... , если или U 3, 5, ... И если этом случае lit) ( Xti)- S(t)} )LCx)(e)c3,dg & с jM z(t)) (jH Ez(t), -символ математического ожидания; f((x)/djt. -одномерная плотность вероятности исследуемого сигнала;gCsbdPgtS)/ds -одномерная плотность вероятности сигнала 3(); ju x(t)/x -условное математическое ожидание сигнала z(-t) при фиксированном значении исследуемого сигнала. итывая, что dа z(t) X -s)f „Cs)dg- Kg(s)cSg с (. лучим . JtfCx bCd +c) к как ,1Х) , sAjMClhB л/ ) реходя к оценкам, можно записать «L;,(tJ+B, и Z() соответственно оценки мента и математического ожиДания. Нетрудно показать, что эти оцен ки - несмещенные. Предлагаемое устройство позволяет измерять момент о(.„,(Х) с большей точностью, чем известное. Если отчеты сигнала 2(-fc) некоррелированы между собой, то дисперсия оценки )J ld,U) откуда видно, что наименьшее ее значение достигается при выборе и . т. а. в том случае, если интервал значе ний сигнала S(t) совпадает с интервалом значений исследуемого сигнала, вестное устройство вычисляет оценку момента .(Х)в вице

dL Cx)(7N с П SA((t.)-u(t., v

c5 /lxCt)i,ixCt)i

- максимальное

по абсолютной величине значение исследуемого сигнала, - отчеты к-го дополнительного сигнала Uj(t) независимого от исследуемого сигнала и от других дополнительных сигналов и имеющего равномерную плотность вероятности на интервале ( -С, ( ). В этом случае

„(

откуда видно, что наименьшее значение дисперсии достигается при минимально возможном значении Gf,T.e. 0 ()то1Х или ( , если|а1: Ь и , если aU i) Таким образом, всегда можно выбрать значения С и d|(Cic(,) t которые обеспечат выполнение неравенства

(x)(x).

Формула изобретения

Устройство цля определения начального момента п -го порядка, содержащее блок масштабирования, выход которого подключен к первому входу компаратора, генератор тактовых импульсов и реверсивный счетчик, отличающееся тем, что с целью упрощения, устройство содержит генератор сигнала заданного распределения, выход которого соединен со вторым входом компаратора, выход которого соединен со знаковым входом реверсивного счетчика, информационный вход которого объединен со входом счетчика тактов и подключен к выходу генератора тактовых импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Мирский Г. М. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., Энергия, 1972, с. 225.

2.Мирский Г. М. Аппаратурное определение случайных процессов. М., Энергия, 1967, с. ЗО7 (прототип). Таким образом, точность измерения момента предлагаемым устройством при заданном диапазоне изменения исследуемого сигнала ( Ot, fi) возрастает с увеличением наибольшего из двух значений 1О|| и b , т. е. с увеличением степени несимметричности интервала задания исследуемого сигнала относительно нулевого значения. Предлагаемое устройство существенно проще известного, поскольку содержит только один генератор сигнала и один компаратор вместо П -генераторов, п компараторов и о -входового элемента равнозначности, причем точность измерения момента в устройстве выше.