Цифровой анализатор выбросов случайныхпРОцЕССОВ Советский патент 1981 года по МПК G06F17/18 

t

Изобретение относится к технике анализа случайных процессов и может быть использовано в физике, радиотехнике, автоматике, сейсмологии и ряде других областей, в которых необходимо определять дифференциональные законы распределения вероятностей длительностей выбросов случайных процессов в виде гистограмм.

Известны цифровые анализаторы функций распределения врекенных интервалов, работа которых основана иа, преобразовании длительностей случайных процессов в последовательность прямоугольных импульсов, число которых фиксируется пересчетным устройством, после чего с помощью сдвигового регистра происходит распределение их по накопителям, сосзтветствующим градациям П1стограмм LllU

Наиболее близким к предлагае «эму является цифровой анализатор выбросов случайных процессов, содержащий пороговое устройство, формирователи импульсов, регистр сдвига, схемы И, генератор импульсов, накопительные счетчики, линию задержки и пересчетное устройство, выход которого подключен к шине сдвиг регистра сдвига, а вход соединен с выходом схемл и, первый вход которой соединен сгенератором импульсов, а второй вход - с первьм выходом порогового устройства, второй выход которогс через первый формирователь импульсов соединен с регистром сдвига, а третий выход через второй формирователь импульсов и. линию задержки подключен к первым входам соответствую0щих схем И, вторые входы которых подключены,соответственно, к разрядным входам регистра сдвига, а выхода соединены с соответствующими накопительныкм счетчиками {2 .

5

Недостатки этого анализатора - невысокая точность вычисления гистограмм при высокой точности измерения длительностей выбросов случайных процессов, а также его ограниченные функцио0нальные возможности.

Потери точности вычисления гистограмм обусловлены неопределенностью времени анализа случайного процесса,

5 из-за чего объем статистики для вычисления гистограмм может оказаться избыточным и существенно превысить емкости отдельных накопительных счетчиков, что приводит к их переполнению и, как следствие, к иска0

жению вычисляемой ансшизатором гистограммы .

На фиг. 1а изображен объем статистикн, превышакщий емкости (Е) накопительных счетчиков;на фиг. 16 гистограмма, вычисляемая рассматривae 1ым анализатором.

По мере накопления информации в накопительных счетчиках они заполняются до максимального значения (емкости Б) и, переполнившись, начинают считать снова, в итоге вычисляемая анализатором гистограмма искажается (фиг.16, заштрихованные области}.

Функциональные возможности такого анализатора ограничены тем,что он имеет один масштаб измерения и пригоден лишь для анализа случайных процессов, имеющих фиксированную среднюю скорость изменения случайных функций. В результате анализатор при иных средних скоростях изменения случайных функций не -обеспечивает необхоянмой достоверности анализа, и вычисляемая прибором гистограмма также имеет низкую точность.

Цель изобретения повышение точности вычисляемых гистогра.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой анализатор выбросов случайных процессов, содержшдий пороговое устройство, вход которого является входом анализатора, а выходы подключены соответственно к вхо- дам.первого и второго формирователей импульсов и первог входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к первому входу блока пересчета, выход которого соединен с входом управления сдвигом регистра сдвига, информационный вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов, а разрядные выходы соединены с информационными входами элементов И группы элементов И, управляющие входы которых подключены к выходу линии задержки, а выходы элементов И группы подключены к входам соответствующих накопительных счетчиков, введены блок масштабирования, дешифраторы состояний, дополнительный накопительный счетчик и последовательно соединенные элементы ИЛИ, НЕ и дополнительный элемент И, другой вход которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, а выход соединен с входом линии задержки, при этом выходы накопительных счетчиков через соответствующие дешифраторы состояний соединены с входами элемента ИЛИ, а входы дополнительного накопительного счетчика и блока масштабирования соединены соответственно с выходом регистра сдвига и со вторым входом блока пересчета.

Предлагаемый анализатор выбросов случайных проце -сов изображен на фи г.2 .

АнЕшизатор содержит блок 1 пересчета, выход которого подключен к шине сдвиг регистра 2 сдвига, а вход соединен с выходом элемента И 3, первый вход которого соединен с генератором 4 импульсов , а второй вход - с

первым выходом порогового устройства 5, второй выход которого через формирователь б импульсов соединен с регистром сдвига, а третий выход, подключенный ко входу второго формирователя 7 импульсов в совокупности с подключенным к другому входу пересчетного устройства блоком 8 масяатабирования представляет собой регулятор масштаба измерения времгни измеряемых процессов.

Линия 9 задержки, выход которой подключен к объединенным первым входам группы 10элементов И, вторые входы KOTOjaax подключены к разрядш0|( выходам регистра сдвига, а выходы - к

соответствующим накопительным счетчикам 11, выхода которых соединены через дешифраторы 12 состояний счетчиков, соответствуквдих их максимальному заполнению, с элементом ИЛИ 13, выход

которого через элемент НЕ 14 подключан ко входу элемента И 15, другой вход которого, соединенный с выходом второго формирователя импульсов, и выход, соединенный со входами Л11нии задержки, а также дополнительный

{контрольный) накопительный счетчик 16, подключенный к выходу регистра сдвига, представляют собой схему контроля и управления накопительными счетчиками. На фиг. 2 пунктиром обведены введенные элементы,

повышающие точность вычисления гистограмм .

Цифровой анализатор выбросов случайных процессов работает следунадим образом.

Сигналы, поступающие на вход порогового устройства 5, преобразуются им в импульсы, длительность которых равна времени между моментанш превьаиения входным сигналом порогового уровня. СигнёШ с первого выхода nosxjгового устройства подается на элемент И 3, на который одновременно подаются калиброванные по частоте и длительности импульсы с генератора

4 импульсов. На выходе элемента И 3 образуется пачка импульсов, длительность которой равна длительности импульсов, поступающих на элемент И 3 с выхода порогового устройства.

Сформированная пачка импульсов поступает на вход блока 1 пересчета, коэффициент пересчета которой определяет ширину дифференцисшьного коридора (градации гистограмлм). Ширина

градации гистограммы изменяется с помощью блока 8 масштабирования, подключенного ко входу блока 1 перес чета, благодаря можно изменять масштаб шкалы времени измеряемых процессов. На выходе блока пересчета формируются импульсы сдвига информации, находящейся в регистре 2 сдвига. Сигнал со второго выхода порогового устройства поступает на формирователь 6 импульсов, с выхода которого снимается короткий импульс, соо ветствующий началу превьвиения входным сигналом порогового уровня, эаписываемый в первый разряд сдвигово го регистра. Эта информация продвигается по регистру от разряда к раз ряду до тех пор, пока не сформируется сигнал переписи информации сдвиг ющего регистра в накопительные счетчики . . Сигиал переписи формируется так. С третьего выхода порогового устройства на вход второго формирователя 7 импульсов, вырабатывающего ко роткий импульс, соответствунадий концу превышения входным сигналом по рогового уровня, этот импульс через элемент И 15, на другой вход кот.орогго подается разрешающий сигнал с :элемент.а НЕ 14, задерживается лйиией 9 задержки на время устаиовлеяия переходных п оцессов в регистре сдв га, после чегб поступает на объединенные входы элементов И группы 10, на другие входы которых поступает й формгщня с разрядных выходов регистр сдвига, разрешен перепись информации в накопительные счетчики. При этом содержимое накопительного счет чика, на входе которого появляется сигнал единицы регистра сдвига,увеличивается на единицу. После переписи в накопитель содержимого регистра сдвига регистр сдвига устанавливается в исходное состояние (в нуль). Для контроля за областью усечени выходу сдвигового pet4icTpa соединяют с накопительным счетчиком 16, фиксируют хвост гистограм ы, оставляемой за пределами рабочего поля анализатора в области усечения.Быстрое заполнение этого счетчика сиг нализирует о том, что средняя скорость исследуемлх процессов не соответствует масштабу измерения времени прибором и происходит сильное усечение гистограммы. В этом слу чае увеличивают коэффициент пересчета блока пересчета блоком 8 масштабирования. Цикл работы анализатора повторяется снова всякий раз с момента сле дующего превышения входным сигналом порогового уровня. Если в процессе работы емкость . одного из накопителей исчерпывается (достигается граница переполнения), то состояние этого счотчика дешифрируется дешифратором , сигнал с которого через элемент ИЛИ 13 и элемент НЕ 14 поступает на вход эле-мента И 15, запрещая перепись информации в накопительные счетчики с выходов сдвигающего регистра, благодаря чему прекращается работа всех накопительных счетчиков, что позволяет блокировать потери точности вычисления гистограмм от переполнения и тем самым повысить точность вычисления гистограмгл. Формула изобретения Цифровой анализатор выбросов случайных процессов, содержащий пороговое устройство, вход которого является входом анализатора, а выходы подключены соответственно к входам первого и второго формирователей импульсов и первому входу элемента 4 И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к первому входу блока пересчета, выход которого соединен с входом управления, сдйигом регистра сдвига, информационный вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов, а разрядные выходы соединены с информационными входами элементов И группы элементов И, управляющие входы которых подключены к выходу линии 3 адержки, а выходы элементов И группы подключены к входам соответствующих накопительных счетчиков, отличающийся Тем, что, с целью повышения точности, анализатор содержит блок масштабирования, дешифрато мл состояний, дс-;юлнительный накопительный счетчик и последовательно соединенные элементы ИЛИ, НЕ и дополнительный элемент И, другой вход которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, а выход соединен с входом линии задержки, при этом выходы накопительных счетчиков через соответствуквдие дешифраторы состояний соединены с входа да элемента ИЛИ, а входы дополнительного накопительного счетчика и блока масштабирования соединены соответственно с выходом регистра сдвига и со втот лал входом блока пересчета. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 283683, кл. G 06.F 1/02, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР 436359, кл. G 06 F 15/36, 197 (прототип).

f ,