Устройство для определения доверительных интервалов Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 H03K13/02 

1

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, может использоваться для экспериментальных исследований случайных и детерминированных процессов и предназначено для определения интервалов, в которых с некоторой наперед заданной вероятностью находится контролируемый процесс.

Известен измеритель дрейфа цифровых вольтметров, состоящий из источника опорного напряжения, суммирующей схемы, генератора импульсов, узла сравнения кодов, делителя частоты, двух преобразователей числа импутшсов в напряжекие, двух пороговых элементов, реверсивного счетчика преобразователя коднапряжение, делителя напряжения и самошпиущего вольтметра. Работа измерителя основана на вьщеленш инфранизко- 20 частотной составляющей из спектра входного сигнала 1 .

Недостатком устройства 5галяется низкая точность.

Известно устройство для измерения доверительных интервалов, предназначенное для контроля АЦП, состоящее из источника опорного напряжения, узла суммирования напрялсении, узла сравне1шя кодов, комь-гутатора, управляемых двонч ных счетчиков, регистра, реверсивного счетчика, преобразователя код-напряжение, переключателя полярности, делителя напряжения, самошзшущего вольтметра, генератора имлутгьсов и делителя частоьты 21 .

Недостатком устройства также является невысокая точность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения частоты появления сигналов определенного уровня, которое определяет половину доверительного интервала входного процесса и содержит блок сравнения, вентили, задатчик весовой функция сложения, задатчик весовой функции вычитания, блок вычисления общего итога, щнну внещнего генератора. причем прямой выход блока сравнения через вентиль подключен к входу задатчика весовой функщш сложе1Шя, а инверсный через другой вентиль - к входу задатчика весовой функщш вьрштания, выход одного задатчика связан с суммирую дшм, а друтч гс задатчика с вычитающими входами блока вычисления общего итога, выход которого связан с прямым входом блока сравнезшя и является выходом устройства, шина внешнего генератора импульсов соединена с разрешающими входами вегггилей Гз . . Недостатками данного устройства являются ограниченные возможности и невысокая точность, причем эти недостат ки взаимосвязш ы. Устройство определяет ПОЛОВ1ШУ размаха доверительного интервала входзюго продесса. Это ограничивает его возмож}-юсти контролем только центрированных процессов с симметричным законом распределения. Цель изобр Те1Шя - повышение точности и расширение функцноналыгых возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в у :лройство, содержащее блок орав- нешет, два вентиля, разрешающие входы которых подключены к выходу генератора импульсов, задатчапш весовой фуккпут сложения и весовой функции вычитания и блок вычисления общего итога, причем прямой вход бпо1Ш сравнения соед1-шен с выходом блока вычисления общего итога, первого вентиля через задатчвк весовой функции сложения подключен к сумкшрующему входу блока вычисления общего итога, выход второго вентиля через задатчик весовой функщш вьгчзггания подключен к вычитающему входу блока вычисления общего итога, дополнительно введены блок суммирования, блок сравнения, два элву1ента ИЛИ, элемент НЕ, инвертор, детектор приращений и блок см€яце1шя, пр1гчем один вход блока суммирования является входом устрой ства, выход блока суммирования подключен к шшерсному входу основного н прям Kfy входу допопш1то1ьного блоков сравнеШ1Я, которых соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которог соединен с входом второго вентиля через элемент НЕ и с входом первого вентиля непосредственно, выход блока вычисления общего итога, являющийся одним из выхо дов устройства, соединен с входом детек тора 11риршце}шй непосредственно и через mmepTop с вторым выходом устройства н ннБерт:фуюшлм входом дополнительного 9 84 блока сравнения, тактирующий вход детектора приращений соединен с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого соедьшены с выходами задатчцков весовых функций сложения и вычитания, прямой выход детектора приращений подключен к суммирующему, а инверсный - к вычитающему входам блока смещения, выход которого подключен к второму вхо.зу блока суммирования. На фиг, 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу. Устройство для о1фед ;ления доверительного интервала содержит блок 1 сравнешет, вентили 2 и 3, задатчик 4 весовой функшш сложения, задатчик 5 весовой функщш вычитания, блок 6 вычисления общего итога, генератор 7 импульсов, блок 8 суммирования, дополнительный блок 9 сравнения, элементы ИЛИ 10 и 11, ютертор 12, детектор 13 приращений, элемент Ж 14 и блок 15 задания смещения. Устройство осуществляет непрерывное отслеживание обеих границ доверительного интервала. Допустим, что входным процессом является случайно изменяющееся напряже ше § t-t) с ф пщией распределения f ( ) фиг. 2а). Ag(t)оценка верхней,-а /i(-fc)- оценка нижней границы искомого интервала, определенные ранее. Контролируемый сигнал подается на второй вход блока 8 сум яфования, осуществляющего смещение | (t) .С выхода блока 8 суммирования f-.(t) $() + + Ujj поступает на объединенные прямой вход блока 9 сравнения и инверсный вход блока 1 сравнения. При выходе (ij за пределы доверительного интервала, т.е. при §( 7/Ag (i) ИЛИ .(Ь)Ац(-|;),на выходе одного из блоков 1 или 9 сравнешта соответственно появляется разрешающий уровень, проходящий элемент И1Щ 1О на вход вентиля 2. Для упрощения допустим, что УСМ. О, т.е. ) - fit) . Если Ац1 ) f (;) Xg(f-), то разрещаюший уровень устанавлНБается на выходе элемента НЕ 14 - входе вентиля 3. При приходе на разрешающие входы вентилей тактовых импульсов с генератора 7 на вход задатчика 4 вековой функции слежения при ) или {,-) А(-1:)и на вход задатчшш 5 весовой вычитания при Д {.-) f ( f -) . р, () поступают счетные импульсы.

Задатчики 4 и 5 весовых функций спожения и вычитания - делители частоты с коэффшшентами деления К1 и К2, приче

Р + р- If К2 Р « KIP, где Р - задаваемая доверительная вероятность.

IC1 ка

т.е. соотношением К1 и К2 задается вероятность нёхождения контролируемого процесса в искомом . Каждый импульс, посгупакшщй на вход задатчика

4,проходнт на суммируюпщй, а К2-й импутьс, поступающий на вход задатчика

5,проходит на вычитающий входы бгюка

6 вычислетшя обгцегч итога, который

осуществляет интегрирование импульсных последоватетьностей, поступающих с выходов задатчиков 4 и 5, и преобразует реарплгат к виду входного процесса. Оцешса верошей границы доверительного

интервала формируется на выходе блока 6 вычисления общего итога и подается на прямой вход блока 1 сравнения, оценка- нижней границы формируется на выходе инвертора 12, ПОДКПЮЧОЕШОГО входом к выходу блока 6 вычисления обшёго итога, т.е. Л „ (. )- Д 6- (t) и подается на инверсный вход блока 9 сравнения. Равновесие в системе устанавливается при равенстве импульсных потоков с выходов задатчиков 4 и 5.

Детектор 13 приращевшй, тактируемый импульсами с выхода элемента ИЛИ Ц, анализирует изменение выходкой величины. В момент по5тления импульса на выходе одного из задатчиков 4 или 5 на прямом выходе детектора 13 приращений устанавливается состояние, соответствующее таблице состояний;

Детектор приращений управляет работой блока 15, дрбктаясь минимальной однозначной оценки искомого хштервала изменением ( на втором входе блока 8 суммирования.Работа блока 15 аналогична работе блока 6 вычисления общего итога. В случае асимметричного распределения (t) на выходе блока 15 формиру CM. котором верхняя и нижняя границы доверитвльаохх интервала расположены симмет зично отаюсятепьно оси О iC ffitr, 26). При нецентрированном симмет (ричном растфедепедии (t)U компенснрует нецентрврованность. Использование предлагаемого устро ства позволяет определять дсюерт-епьные интервалы нецентрированных процессов и процессов с асимметричным законом распределения, неэтрерьтно следить за изменением двух границ искомого интервала. того, устройство может быть использовано для определения математического ожидания и интегральной функции распределения случайных процессов, ампли. тудных значений переменных сигналов любой формы, действующих и средневыпрямпенных значений переметплх процессов известной формы, величины постоянных напряжений к др. Указанные возмолшости устройства распространяются не только на область напряжений, но и на области тока, частоты и т.д. Использование устройства для определения довераггельных интервалов обеспечивает экономический эф4ект, обусловленный автоматизацией определения доверительных интервалов случайных и детерминированных процессов, повышением точности измерения и расщирением возможностей. Закон распределения погрещности устройств близок к нормальному. Формула изобретения Устройство дня определения доверительных интервалов, содервка111ее блок

сравнстая, два вентиля, роорешаюшие входы которых подключены к выходу геиераторш иг-ягульсов, задатчлки весовой функции сложения и весовой функции вы- читания и блок вычисления обшего итога, причем прямой вход блока сравнения соединен с выходом блока вычисления общего итога, выход первого в«:нтИля через задатчик весовой функции сложения подключен к суммирующему входу блока вычисления общего итога, выход второго вентиля через задатчик весовой функции вычитания подключен к вывдтающему входу блока вычисления общего итога, о т - личающ.ееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены блок сумтчофования, блок сравнения, два элемента ИЛИ, элемент НЕ, инвертор, детектор приращений и блок c eщeния, причем одш. вход блока суммировагаш является входом устройства, выход блока сумкшрования подключен к инверсному входу основного и прямому входу дополнительного блоков сравнения, выходы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого

соедгоген с входом второго В(нт1шя через элемент НЕ и с входом первого вентиля непбсредствегшо, выход блока вычисления общего итога, являюидлйся одним из выходов устройства, соединен с входом детектора приращений непосредственно и через инвертор с вторым выходом устройства и инвертирующим входом дополнительного блока сравнеьия, тактирующий вход детектора приращений соединен с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами задатчиков весовых функций сложения и вычИтания, прямой выход детектора приращений подключен к суммирующему, а инверсный - к вычитающему входам блока смещения, выход которого подключен к второму входу блока сук-гмировйкия.

Источники информации, принятые во внимание пр. экспертизе

№ 494700, кл. Н 03 К 13/02, 1973.

№ 744965, кл. Н 03 К 13/02, 1976.

(г.г.