Статистический анализатор Советский патент 1982 года по МПК G06G7/52 

(5) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

1

Изобретение относится к статистической измерительной технике и может быть использовано для анализа случайных электрических процессов.

Известно устройство для определения плотности вероятности, содержащее два сумматора, два двухсторонних ограничителя, блок вычитания, синхронный детектор, источник регулируемого постоянного напряжения, источник постоянного напряжения и интегратор ij.

Недостатком устройства является ограниченная точность измерения плотности вероятности случайного процесса за счет неидентичности характеристик двухсторонних ограничителей, дрейфа интегратора, погрешностей измерения напряжений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержацее блок амплитудной селекции, сумматор временных интервалов, блок сравнения, блок управления, источник регулируемого постоянного напряжения, измеритель времени, преобразователь времени в частоту, регистратор и блок зэдания временного интервала, первый вход блока сравнения соединен с блоком задания временного интервала, второй вход - с выходом сумматора временных интервалов, а выход подключен к входу блока управления, первый выход

10 блока управления объединен с входом источника регулируемого постоянного напряжения, второй выход - с первым входом сумматора временных интервалов, второй вход которого соединен

15 с выходом блока амплитудной селекции, третий выход блока управления соединен с выходом измерителя времени, выход которого через преобразователь времени в частоту подключен к

20 регистрат(5ру 2,

Идея построения устройства заключается в том, что в дифференциальном коридоре х, х+дх}, расположенном 3 9 в любом месте области существования значения исследуемого процесса, обеспечивается одинаковое абсолютное время пребыванияЗ-дТ-процесса. При этом обеспечивается заданная то ность измерения плотности вероятности случайного процесса при любом уровне анализа. Недостатком данного устройства является наличие систематической по грешности определения плотности вероятности за счет одностороннего см щения дифференциального коридора от носительно уровня анализа, наличие погрешностей измерений за счет ошибок задания уровней сравнения х и х+дх, что приводит к существенным относительным отклонениям ширины дифференциального коридора при из менении уровня анализа, наличие погрешностей измерений за счет низкой точности работы преобразователя вре мени в частоту (делителя). Цель изобретения - повышение точ ности определения плотности вероятности стационарного случайного процесса. Постаьленная цель достигается те что в статистический анализатор, соде жащий регистратор, блок амплитудной селекции, информационный вход которого является входом анализатора, а выход подключен к информационному входу сумматора временных интервалов, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания временных интервалов, а выход блока сравнения подключен кВХОДУ блока управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими вхо- дами сумматора временных интервалов и источника регулируемого напряже-, ния, введены первый и второй сумматоры, элемент НЕ, генератор импульсов и элемент И, выход которого сое динен с регистратором, управляющий вход - с третьим выходом блока управления, а информационный вход соединен с выходом генератора импул сов, при этом первый выход источника регулируемого напряжения подключен к управляющим входам первого и второго сумматоров, а второй выходсоединен с информационными входами соответственно первого сумматора не посредственно, а второго - через элемент НЕ, выходы первого и второг 4 сумматоров подключены соответственно к первому и второму входам задания уровня блока амплитудной селекции. Кроме того, блок управления состоит из элемента ИЛИ, RS-триггера и элемента задержки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и является первым выходом блока, выход RS-триггера соединен с входом элемента задержки и является вторым и третьим выходами блока S-вход RS-триггера подключен к выходу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с кнопкой запуска, а R-вход RS тpиггepa является входом блока На фиг. 1 приведена функциональная схема анализатора; на фиг. 2 схема блока управления Анализатор содержит блок 1 амплитудной селекции, сумматор 2 временных интервалов, блок 3 сравнения, блок 4 управления, источник 5 регулируемого напряжения, элемент И 6, генератор 7 импульсов (счетных) , регистратор 8, блок 9 задания временных интервалов и элемент НЕ 10, первый сумматор 11 и второй сумматор 12. Выход блока 1 амплитудной селекции через сумматор 2 временных интервалов соединен с вторым входом блока 3 сравнения. Первый вход блока 3 связан с выходом блока 9 задания временных интервалов..Выход блока 3 сравнения подключен к входу блока 4 управления, первый выход которого соединен с входом источника 5 регулируемого напряжения, второй выход блока 4 связан с управляющим входом блока 2, третий выход - с первым входом элемента И 6 Второй вход элемента И 6 связан с выходом генератора 7 импульсов, а выход элемента И 6- с входом регистратора 8. Регулируемый выход источника 5 соединен с первыми входами первого 11 и второго 12 сумматоров. Нерегулируемый выход источника 5 связан с вторым входом первого сумматора 11 непосредственно и с вторым входом второго сумматора 12 через последовательно включенный элемент НЕ 10. Блок 4 управления предназначен для синхронизации работы элементов статистического анализатора и выполнен (фиг. 2) на стандартных дискретных элементах: элементе ИЛИ 13, RS-триггере 1 и элементе 15 задержки, позицией 16 обозначена кнопка Запуск. 59 Статистический анализатор работает следующим образом. Перед началом измерений на основе априорных сведений об исследуемом процессе и необходимой точности измерений задаются количеством уровней анализа, шириной дифференциального ко ридоря/i X и необходимым суммарным вр менем Тл пребывания процесса в диффе ренциальном коридорео Величина TQ устанавливается на вы ходе блока 9 задания временных интервалов. На управляемом выходе источника 5 регулируемого напряжения устанавливается сигнал , соответ ствующий первому значению уровня анализа х. На управляемом выходе источника 5 устанавливается сигнал , определяющий ширину дифференциального коридора. По команде блока управления на блок 1 амплитудной селекции задают,-f-MX,.f, ся уровни анализа х которые поступают с первого и второ го сумматоров 11 и 12 соответственно Одновременно включается сумматор 2 временных интервалов и подается сигнал на первый вход элемента И 6, на второй вход которого поступают высокочастотные прямоугольные импульсы с частотой следования f стабильного генератора 7 импульсов счетных. Исследуемый процесс преобразуется в блоке 1 амплитудной селекции в последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых лТ,- ра на времени пребывания процесса в диф лх ... ференциальном коридоре В сумматоре 2 образуется сумма , По достижении равенства$| дТ- Т0 блок 3 сравнения выдает команду на блок А управления. При этом прекращают работу сумматор 2 временных интервалов и элемент И.6. Регистратор 8 фиксирует число импульсов Н, поступивших с генератора 7, которое пропорционально времени наблюдения Т 21 . По результатам счета опредеегся оценка плотности вероятноляб ся оценка плотности сти РЙ ( х) РЯ(х,)-. для уровня анализа Далее по команде блока 4 управления на управляемом выходе источника 5 устанавливается новое значение уровня анализа , и цикл измерения повторяется, в результате чего получается оценка плотности вероятности случайного процесса Рх (х 2) и т.д. Блок k управления работает следующим образом. После нажатия кнопки 16 на выходе триггера Т появляется положительный потенциал, который поступает на блоки 2, 5 и 6. При этом на выходе источника 5 устанавливается си|- нал , сумматор 2 открывается для счета импульсов, поступающих с блока 1, через элемент И 6 импульсы с генератора 7 поступают на регистратор 8. По достижении равенства2л - Т-, (лТ, ,2,... - длительности импульсов на выходе блока 1 TQ - необходимое суммарное время нахождения процесса x(t) в дифференциальном коридоре лх, которое устанавливается в блоке 9, с выхода блока 3 поступает сигнал на вход R-триггера 1А блока Ц управления. Триггер переходит в другое устойчивое состояние. При этом закрывается вход сумматора 2 и прекращается поступление импульсов с генератора 7 на регистратор 8. Регистратор фиксирует число N-, поступивших импульсов, которое используется при вычислении оценки плотности вероятности Рх(х) исследуемого процесса x(t) для уровня анализа . Через некоторое время tQ сигнал с выхода элемента задержки 15 блока Ц своим задним фронтом приводит в нулевое состояние сумматор 2, регулятор 8 и через элемент ИЛИ 13 вновь изменяет состояние триггера 15. На выходе триггера появляется положительный потенциал, который поступает на блоки 2, 5 и 6. На выходе блока 5 устанавливается новый уровень анализа Сумматор 2 переводится в режим счета. Элемент И 6 пропускает импульсы с генератора 7 на регистратор 8. Далее блок Ц управления работает аналогично описанному выше. В предлагаемом анализаторе исключено смещение оценки плотности вероятности, так как дифференциальный коридор шириной Дх формируется симметрично относительно уровня анализа X, существенно уменьшена погрешность анализатора за счет увеличения ста7

бильности ширины дифференциального коркдор.а при изменении уровня анализа, поскольку величина х для всех уровней строго фиксирована. Время наблюдения Т измеряется высокоточным методом подсчета числа счетных импульсов, которое пропорционально Т,

Формула изобретения

ратора импульсов, при этом первый выход источника регулируемого напряжения подключен к управляющим входам первого и второго сумматоров, а еторой выход - соединен с информационными входами соответственно первого сумматора непосредственно, а второго через элемент НЕ, выходы первого и второго сумматоров подключены соответственно к первому и второму входам задания уровня блока амплитудной селекции.

2, Анализатор по п. 1, о т л и чающ ийся тем, что блок управления состоит из элемента ИЛИ,КЗгтриггера и элемента задержки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и явля.ется первым выходом блока, выход RS-триггера соединен с входом элемента задержки, выход RS-триггера и выход элемента задержки являются вторым и третьим выходами блока,5-вход RS-триггера подключен к выходу элемента ИЛИ,

второй вход которого соединен с кнопкой запуска, а R-вход RS-триггера является входом блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 526911, кл. G Об F 15/36, 1976.

Ю