Устройство для определения плот-НОСТи ВЕРОяТНОСТи Советский патент 1981 года по МПК G06G7/52 

t

Изобретение относится к вычисли тельной и измерительной технике и может быть использовано для анализа распределений случайных процессов, в частности, в системах аппаратурного анализа случайных вибраций..

Известно устройство для определения плотности вероятности случайных сигналов, содержащее входное устройство, модулятор, амплитудный селектор, регулятор уровней анализа, схему вычитания, усилитель, счетчик

импульсов

наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее сумматоры, источник регулируемого постоянного напряжения источник вспомогательного прямоугольного напряжения, двухсторонние ограничители, блоки вычитания, синхронный детектор, интегратор t lЭти устройства имеют невысокую точность, определяемую шириной дифференциального коридора.

Цель изобретения - повышение точности.

С этой целью в устройство для определения плотности вероятности, содержащее блок накопления и регистрации, первый и второй сумматоры.

первые входы которых объединены и являются входсял устройства, вторые и третьи входы сумматоров подключены соответственно к первому и второму выходам источника регулируемого постоянного напряжения и к первому и второму выходам источника вспомогательного прямоугольного напряжения, выходы сумматоров соответственно через первый и второй двусторонние ограничители подключены к первому и второму входам блока вычитания, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, второй вход которого подключен к первому выходу источника вспомогательного прямоугольного напряжения, введены генератор пилообразного напряжения, генератор импульсов опроса и соответственно для положительного и отрицательного напряжений исследуемого сигнала две цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединённых элемента И, модулятора и аиалого-цифрового преобразователя.Я этом первые входы элементов И ава вдинены и являются входом устройства, вторые входы объединены и подклшены к выходу синхронного детек вра,

эходу генератора импульсов опроса. первому входу блока накопления и регистрации и первому входу генератора пилообразного напряжения, второй и третий входы которого подключ ны к выходам элементов и соответств но первой и второй цепочек, а выход генератора пилообразного напряжения соединен с входом источника регулируемого постоянного напряжения, третий выход которого соединен с вторым входом блока-йакопления и регистрации, и с другими входами модуляторов первой и второй цепочки, при этом другие входы аналого-цифровых преобразователей объединены и подклю чены к выходу генератора импульсов опроса, а разрядные выходы аналогоцифровых преобразователей подключены соответственно к первой и второй группам входов блока накопления и регистрации. На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства. Устройство для определения плотности вероятности содержит первый элемент И 1, второй элемент И 2, вых ды которых соответственно подключены к первым входам первого и второго мо дуляторов (ВИМ) 3 и 4, выходы которы соединены с первыми входами аналогоцифровых преобразователей АЦП) 5 и 6, первый сумматор 7, второй сумматор 8, выходы которых соответственно подключены к входам первого и второго усилителей-ограничителей 9 и 10, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока 11 вычитания, выходом подклю ченного к первому входу синхронного детектора 12, выход которого соединен с третьим входом генератора 13 пилообразного напряжения, первый вхо которого соединен с выходом элемен1:а И 2, блок 14 накопления и регистрации, первые и вторые входы крторого подключены соответственно к выходам аналого-цифровых преобразователей 5 и 6, третий вход соединен с третьими вхо дами элементов И 1 и 2 и выходом детектора 12, четвертый вход блока 14 под ключен ко вторым входам АЦП 5 и б, источник 15 вспомогательного напряже ния, первый вход которого подключен к третьему входу первого сумлатора 7 и ко второму входу синхронного детектора 12,второй выход источника 15 подключен к третьему входу второго сумматора 8, генератор 16 импульсов опроса, вход которого соединен с выходом синхронного детектора 12, выход генератора 16 подключен ко вторым входам АЦП 5 и б, источник 17 регулируемого постоянного напряжения, вход которого соединен с выходом генератора 13.. Первый выход источника 17 регулируемого постоянного напряжения соединен со вtopыми входами первого сумматора 7, а второй выход со вторым входом сумматора 8, третий выход подключен ко вторым входам первого и второго модуляторов 3 и 4 и к блоку 14 накопления и регистрации. Вход устройства подключен соответственно к первым входам первого и второго элементов И 1 и 2 и к первым входам первого сумматора 7 и второго сумматора 8. Устройство работает следующим образом. Напряжение исследуемого сигнала поступает на вход элементов И 1 и 2, сумматоров 7 и 8. В сумматорах суммируются сигналы: входной случайный сигнал с источника регулируемого постоянного напряжения 17, источника вспомогательного прямоугольного напряжения 15, с выходов сумматоров 7 и 8 сигнал поступает на двухсторонние ограничители 9 и 10, затем на блок 11 вычитания, синхронный детектор 12, на первый вход которого поступают импульсы с первого выхода генератора 15 вспомогательного прямоУгольного напряжения, а на второй вход с блока 11 вычитания, синхронный детектор 12, на первый вход которого поступают импульсь с первого выхода генератора 15 вспомогательного прямоугольного напряжения, а на второй вход с блока 11 вычитания. С выхода синхронного детектора 12 прямоугольные импульсы дГ , соответствующие времени пребывания реализации процесса в пределах дифференциального коридора 2ди, поступают на вход генератора 13 пилообразного напряжения. Элементы И 1 и 2 фиксированы на заданные уровня срабатывания (-U, -и,) , на третий их вход поступают импульсы с выхода синхронного детектора 12, при этом элементы И 1 и 2 вырабатывгиот импульсы, повторяющие форму случайного сигнала в пределах времени импульсов синхронного детектора 12, с выхода импульсы поступают на вход модуляторов ВИМ 3 и 4, на вторие входы которых подано напряжение с регулируемого выхода источника 17 постоянного напряжения, которое изменяется пропорционально изменению наклона пилообразного напряжения генератора 13, работающего при наличии на его входах напряжения с выхода элементов И 1 и 2. В зависимости от полярности исследуемого сигнала генератор 13 пилообразного напряжения формирует импульсы с ростом или спадом напряжения во времени. Модуляторы 3 и 4 осуществляют время-импульсную модуляцию сигнала . Аналого-цифровые преобразователи 5 и 6 преобразуют интервал, определяемый первым нулевым и измерительным импульсом в цифровой код и при поступлении импульсов опроса с генератора 16 импульсов опроса осуществляётся поступление информации в параллельном на входы блока 14 накопления и регистрации. С выхода синхронного детектора 12 импульсы поступают на блок 14 накопления и регистрации, на который с источника 17 регулируемого постоянного напряжения подаются калибрюванные значения напряжения .

В блоке 14 накопления и регистра1ии осуществляется сравнение числа, определяемого количеством разрядов аналого-цифрового преобразователя 5 или б в момент опроса импульсйми с калибровочными значениями напряжения, пропорционального изменению напряжения регулируемого источника 17 постоянного напряжения в цифровом коде. В блоке 14 накопления и регистрации подсчитывается число случаев,при которых напряжение оказалось на интервале уровней, соответствующих калиброванным значениям напряжения. Отношение этого числа выбора к общем числу случаев служит оценкой плотности вероятности.

Принципально это возможно, если подсчитывать величины (t),

u Ci(t), ),..., Ц(. ),.. Ut Th( t) , Где ,,% , Т,...., Сл / . . . , i импульсы опроса равной частоты на уровнях анализа, признаком которого является совпадение Числа

.N(UM) ) () в интервалах анализа

uu(t),flU.jCt),uUj(t),...,/i.Ct),...M;j,(t)

таких, что 1 д Ut, (t) - Iko (t) , где Цф. (t ) °калиброванные фикси рованные уровни, расположенные внутри дифференциального коридора. Число показаний значений иссле- дуемого сигнала на определенный i-й фиксированный уровень, отнесенный к общему числу опросов, определяет плотнос.ть вероятности исследуемого сигнала по формуле

;

ш Ш-jT0/t T

где u(t) N.j Un(t)jj - количество случаев, когда 13(1) исследуемого сигнала совпадает с Un(t) по амплитуде и достигается их равенств в цифровой форме

Nj-Iul) NjlUu(t)

ЧлГи{1) - значение исследуемого сигнала в цифровом коде в момент опроса импульсами;

N- и (t)J - значение напряжения калибровочного сигнал в цифровом коде;

количество всех случает на интервале диализа t Т ; Т - интервал анализа,

Применение модуляторов, аналогоцифровых преобразователей, элементов И, генераторов пилоо разного напряжения, генераторов импульсов позволяет получить высокую точность измерения, определяемую точностью аналого-цифрового преобразователя и аппаратурно сократить число уровней анализа, т.е. сократить число каналов анализа, что обеспечит высокую точность устройства и повысит эффективность применения изобретения в

системах аппаратурного анализа случайных процессов.

Формула изобретения

0N

Устройство для определения плотности вероятности, содержащее блок накопления и регистрации, первый и второй сумматоры, первые входы которых объединены и являются входом

устройства, вторые и третьи входы а сумматоров подключены соответственно к первому и второму выходам источника регулируемого постоянного напряQ жения и к первому и второму выходам источника вспомогательного прямоугольного напряжения,выходы сумматоров соответственно через первый и второй двухсторонние огранис чители подключены к первому и второму входам блока в лчитания, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, второй вход которого подключен к первому выходу источника вспомогательного прямоугольного напряжения, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены геиератор пилообразного напряжения, генератор импульсов опроса и соответственно для положительного и отрицательного напряжений нсследауемого сигнала две цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных элемента И, модулятора и

Q аналого-цифрового преобразователя, при этом первые входы элементов И объединены и являются входом устройства, вторые входы объединены и подключены к выходу синхронного детектора, входу генератора импульсов

5 опроса, первому входу блока накопления и регистрации я первому входу генератора пилообразного ягтряженим, второй и третий входы которого ПОД кл;очены к выходам элеляеатоъ И соответственно первой я второй цепочек, а выход генератора пялообразяогб напряжения соединен с входом ясточвика регулируемого постоянного напряжения , третий Быход KOTdporo соединен с вто5 входом блока накопления и регистрации, и с другими входами модуляторов первой и второй цепочки, при ; этом другие входы аналого-цифровых преобразователей объединены и подключены к выходу генератора импульсов опроса, а разрядные ВБКОДЫ аналогоцифровых преобразователей подключены соответственно к первой и второй :

группам входов блока накопления и регистрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 359670, кл. G 06 F 15/36, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 526911, кл. 6 06 F 15/36, 1975.