Статистический анализатор Советский патент 1982 года по МПК G06F17/18 

Изобретение огноситч:я к вычислитель ной технике и может быть использовано при аппаратурном анализе случайных ве личин , а именно для статистического анал за случайных механических нагрузок. Известно устройство для статистическ го анализа случайных величин, содержащее первый и второй компараторы, первые входы котчэрых соединены с входом устрюйства, а вторые - с соответствующими выходами .цифро-аналогового преобразователя, подключенного входами к реверсивному счетчику, соединенному с дешифратором максимумом, подключенном к первой группе входов счетно-регистрирующего устройства, вторая группа входов соединена с выходами дешифратора полупериодов, входы которого подключены к счетчику, соединенному с генератором эталонной частоты, входы первого и второго компараторов подключены соответственно к суммирующему и вьтитающему входам реверсивного счетчика, к единичному и нулевому входам триггера и к первым входам первого и второго элементов И соотеегственно, вторые входы -которых подключены соответственно к единичнсалу и нулевому выходам триггера, выход первого элемента И подключен к управлякяцим входам дешифраторов, а выход второго элемента И соединен с установочным входом счетчика 11, Однако данное устройство характеризуется запоминанием в ряде случаев избыточной информацией при анализе экстремумов, связанной с наличием на кри- вой исследуемого .сигнала локальных эк-., стремумов (т.е. экстремальных значений сигнала, разность между которыми не превышает заданной величины). Кроме гого, устройство регистрирует только максимумы и полупериоды случайного процесса, но не регистрирует минимумы. Известен также статистический анализатор, содежащий первый и второй компараторы, первые входы которых соеди- . нены с входом устройства, а вторые - с 396 соответствующими выхода ди цифро-аналогового преобразователя, подключенного входами к первому реверсивному счетчик и к дешифратору;-максимумов, выходы которого подключены к первой грулпе входов счетно-регистрирующего блока, втора группа входов которого соединена с выходами дешифратора полупериодов,входы которого подключены к счетчику, соединенному с генератором эталонной частоты, выходы первого и второго компараторов подключены соответственно к сумм рующим и вычитающим входам первого и второго реверсивных счетчиков, к единич ному и нулевому входам триггеров и к первым входам первого и второго элементов И соответственно, вторые входы которых подключены соответственно к единичному и нулевому входам триггеров а третьи входы которых подключены к выходам логического блока исключения локальных экстремумов, выход первого элемента И подключен к управляющим входам дешифраторов, к nepscr-iy входу элемента ИЛИ, а выход второго элемента И соединен с-установочньшг входом счетчика и с вторым входом элемента ИЛ выход которого соединен с установочным входом второго реверсивного счетчика, выход которого соединен с логическш-л iKOM 2 . Однако известное устройство, регистрируя максимумы и полуперкоды, не регистрирует минимумы. Кроме того, оно отличается недостаточной достоверностью анализа случайных процессов, так как определяет локальность данного экстремум только по разности его амплитуды и ам.плитуды предыдущего экстремума, не всегда учитывает локальность данного эк стремума по отношению к последующему, для чего необходимо сравните амплитуды данного и последующего экстрем углов. Указанный недостаток приводит к тому, что при возврастании входного сигнала и появлении локальных экстремумов данное устройство в некоторых случаях регистри рует эти локальные экстремумы. Наиболее близким по технической сущности и функциональньп возможностям к предлагаемому является устройство для автоматической классификации нагрузок,, содержащее датчик, генератор импульсов . подключен 1ый через два элемента И к соответствующим входам реверсивного счетчика, выходами соединенного с линейным декодирующим преобразователем, выход которого подключен к нуль-органу, блоки цифровых фильтров для анализа раз 7 махов и экстремумов, подключенньж к группам накопительных счегчиков, выходы нуль-органа подключены к формирующим элементам выходы которых через элемент ИЛИ подключены к нулевому входу триггера управления и через элемент И, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера управления, соеди-. йены с группами элементов И выходов. . кода раамахов и экстремумов, единичный вход триггера управления через группу переключателей зоны нечувствительности и дешифратор соединен с выходами счетчика, счетный вход которого через элемент ИЛИ подключен к выходам-элементов И, вторые входы которых соединены с нуль-органом, а выход сброса счетчику через элемент задержки и элемент ИЛИ подключен к выходам формирующих элементов З, Однако данное устройство отличается сложностью. Кроме того, при регистрации.максимумов и Минимумов с учетом .их ло-v кальностл данному устройству характерен тот же недостаток, что и описанному выше, В результате отсутствия оцешш локальности данного экстремума по отнЬшению к последующему приведенное устройство также в некоторых случаях регистрирует локальные экстремумы. Поэтому. задача анализа случайных процессов с учетом локальности экстремумов должна решаться с yjeToM локальности данного экстремума как по отношению к предыдущему, так и по отношению к последующему экстремуму. Указанные недостатки в работе данного устройства снижают достоверность анализа случайных процессов и искажают результаты последующей обработки. Целью изобретения является упроще:ше статист11чес1шх анализаторов и повышение достоверности анал.иза случайных прцессов. Указанная цель достигается тем, что в статистический анализатор, содержащий первый и второй компараторы, первые вчоды которыхобъединены и являются входом анализатора, а вторые входы соединешэ с соответствующими выходами цифро-аналогового преобразователя, группа разрядных входов которого соединена соответственно с группой разрядных выходов первого реверсивного счетчика, выходы компараторов подключены соответственно к суммирующим и вычитаюшШ входам первого и второго реверсивных счетчиков, к нулевому и единичному входам триггера и. к информационным входа соогветственно первого и второго элеменгов И, управляющие входы которых соединены соотвегсгвенно с единичным и нулевым выходами триггера, эпемент И Л 1ВЫХОД которого подключен к установочно му входу второгореверсивного счетчика, разрядные выходы которого подключены к соответствующ1тм входам схемы сравнения, блок памяти, к первой и второй груп пам входов которого подключены соответ ственно группы выходов дешифратора мак симумов и дешифратора минимумов, .введ ны третий и четвертый элементы И, регистр максимумов и регистр мишшумов, разрядные выходы которых подключены соответственно к входам дешифратера. максшлумов и дешифратора миниму 7юв, разрядные входы объединены и подкпюче ны к разрядным выходам первого реверсивного счетчика, а управляющие входы третьего и четвертого элементов И объ единены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ и подключены соответственно к выходам первого и и второго элементов И, информационные входы третьего и четвертого элементов И объединены и подключены к выходу схемы сравнения, выход третьего элемента И подключен к утфавляюш10ч1 входам регистра максимумов, дешифратора миним адов и к установочному входу регистра минимумов, а выход четверто го элемента И подключен к управляющим входам регистра минимумов, дешифратора максимумов и установочному входу регистра максимумов. На чертеже представлена блок-схема статистического анализатора. Устройство содержит компараторы I и 2 и реверсивный счетчик 3, регистр 4 максимумов, дешифратор 5 максимумов регистр 6 миюгмумов, дешифратор 7 минимумов, блок 8 памяти, цифро-аналоговый преобразователь 9, триггер Ю, элементы И 11-14, элемент ИЛИ 15, реверсивный счетчик 16 и схему 17 сравнения. Анализатор работает следующим образом. Компараторы I и 2, )ро-аналоговь1 преобразователь 9 и реверсивный счетчик 3 образуют следяшую систему, ко-Торая осуществляет равномерное квантование входного сигнала по уровню. Tpjcrгер 10 и элементы И 11 и 12 определяют момент ПОЯВЛОШ1Я экстремума. Эле менты И 13 и 14, элемент ИЛИ 15, ре верс1шный счетчик 16 н схема 17 предназначены для исключения учета эксгрв- мумов, локальньгх по откошеншо к экстремумам, им предшествоваших. В схему 17 записывается число, пропорциональное амплитуде локального экстремума. Регистры 4 и 6 максимумов и минимумов пред; назначены для промежуточного хранения . значений экстремумов, которые являются нелокальными по отношению к предшествовавшим им экстремумам. По Кодам ретистров 4 и 6 через дешифраторы 5 и 7 максимумов и минимумов производится запись единицы в соответствующие счетч1пси блока 8памяти при выделении экстремумов, нелокальных по отношешпо к экстремумам как предшествовавипим, так и последовавшим за Ш1ми. Блок 8 памяти содержит счетчнк / камшый из которых накапливает число повтореш1Й заданных значений нелокальных MaKciOvfyMoe и нелокальных минимумов. При увеличении входного сигнала по Являются импульсы на входе компаратора 1, а при уменьшении - на выходе компаратора 2, устанавливая триггер 1О в первом случае в единичное состоя1ше, а во втором - в нулевое. Выходнь е потенциалы триггера 10 подаются на первые входы элементов И 11 и 12., на вторые входы которых поступают импульсы с компараторов 2 и 1 соответственно. Первый импульс с выхода компаратора 1 является признаком появле шя митсмума и пропускается элементом И 12, а все последующие не проходят через элемент И 12, так как он блок1фуется Ш13КИМ потенциалом с т| гггера Ю. Аналогично работает элемент И 11, который пропускает первый iiMnyjtbc, являющийся признаком максимума, с выхода компаратора 2. Число, пропорциональное алтплитуде входного сигнала, формируется в реверсивном счетчике 3. После появлешш очередного экстремума 11мпульс с выхода одного из элементов И 11 и 12 через элемент ИЛИ 15 сбрасывает в ноль реве{.)сивный счетчик 16, При достяжешп сигналом следующего эк- стрсм -ма в реверсивном счегчике 16 накапливается число, пропорциональное разности амплитуд данного и предыдущего экстремумов. ЕСЛИ полчченная разность не превышает заданную, т.е. данный экстреh /i является локаль 1ым по отношеН5-по к продыд тцему, то схема 17 выдает запрещаюшпй потешшал на элементы И 13 к 14. Так1-п т образом, при появлении каждого эк- стром ма peBepcHBkbm счетч1ш 16 сбрасывается в ноль и в нем форм1фуется разнос гь амплитуд всех соседш1х экстрему-

.MOB. Импульсы с вьпсодов элемвн гов и .1 и 12 проходят через элементы И 13 и 14 соотвегственно в том случае, если соответсгвующие экстремумы ие локальны по огношешпо к предыдущим.

Так осуществляется первая проверка на локальность экстремумов. При появле иии локального экстремумаимпульс с вьЫ хода элемента И 13 поступает на управляющий вход региста 4 максимумов, в результате чего код данного максимума переписывается с реверсивного счетчика 3 Б регистр 4, Анологично производится перезапись кода нелокального минимума в регистр 6 минимумов.

По этим кодам производится запись единицы в соответствующие счетчики бло|ш 8 памяти ь том случае, если эги экстремумы оказываются нелокальными и по отношению к последующим за ними экс трем умам.

Вторая проверка на локальность экстремумов (по отношению к последовавшим за ними экстремумам) осуществляется следующим образом.

ЕСЛИ за данным нелокальным экстремумом (код которого записан в регистре) последует локальный по отнощению к нему экстремум, то импульс, свидетельствующий о его выделении, не проходит через состветству1рщий элемент И 3 (1.4 и по Коду данного экстремума не записывается единица в счетчик.

Если за данным нелокальным экстремумом (код которого записан в регистре) последует ближайший нелокальный экстремум противоположного вида, то по коду данного экстремума (-как экстремума нелокального и по отношению к последовавшему за ним экстремуму) производится . запись едишщы в соответствующий счетчик. Если последует ближайший нелокальный экстремум того же вида, что и данный, то код этого экстремума переписывается в соответствующий регистр вместокода данного eKCTpoMyivta. Между данным нелокальным экстремумом и ближайшим .нелокальным экстремумом любого вида могут быть один или несколько локальных экстремумов любого вида.

Перезапись кодов в регистры 4 и 6, запись единицы в счетчики блока 8 памяти через дешифраторы 5 и 7 и сброс регистров осуи1ествляются следующим образом, .

Импульс с выхода элемента И 13, свидетельствующий о появлешш нелокального максимума по от1юше шю к предыдущему минимy fy, поступает на управляющий, вход

регистра 4 максимумов (производится перезапись кода этого максимума в регистр 4); на управляющий вход дешифратора 7 минимумов (производится запись единиц в соответствующий счетчик блока 8 памяти по коду ранее выделенного нелокального минимума, который ранее был записан в регистр 6 минимумов) и на установочный вход регистра 6 минимумов |(регистр 6 сбрасывается в ноль).

Аналогично производится по импульсу Ь выхода элемента И 14 перезапись кода нелокального минимума в регистр 6, запись единицы по коду регистра 4 через дешифратор 5 в соответствующий счетчик блока 8 памяти и сброс регистра 4 в ноль.

Таким образом, устройство обеспечивает учет локальности экс,тремумов, что уменьшает избыточность получаемой информации. Однако за счет более полного контроля локальности экстремумов предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает более высокую достоверность анализа случайных процессов. Кроме того, оно имеет несложную структуру, что обеспечивает простоту его технической реализации.

Формула изобретения

Статистический анализатор, содержащий первый и второй компараторы, первые входы которых объединены и являются входом анализатора, а вторые входы соединены с соответствующими выходами цифро-аналогового преобразователя, группа разрядных входов которого соединена соответственно с группой разрядных выходов первого реверсивного счетчика, выходы компараторов подключены соотвегст.венно к сумирующим и -вычитающим входам первого и второго реверсивных счетчиков, к нулевому и единичному входам Tpiirrepa и к информационным входам соответственно первого и второго элементов И, упраБЛ5Шшие входы которых соединены соответственно с единичньпуг и нулевым выходами триггера, элемент ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу второго реверсивного счегчика, разрядные выходы котчэрого подключены к соответсгвующим входам схемы сравнения, блок памяти, к первой н второй группам входов которого подключены соответственно группь выходов дешифратора максимумов и дешифратора минимумов, отличающийся тем, что, с целью упрошения и повышения анализа, он содержит третий и четвертый элементы И, регистр максимумов и регистр минимумов, разр$здные выходы которых подключены соответственно к входам дешифратора мак- s симумов и дешифратора минимумов, разрядные входы объединены и подключены к разрядным выходам первого реверсивного счетчикау а управл5пснш{е входы третьего и четвертого элементов И о6ъединеш 1 iO соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ и подключены соответ|СТвенно к выходам первого и второго элементов.И, информационные входы третьего и четвертого элементов И объединены и 5 подключены к выходу схемы сравнения, выход третьего элемента И подключен к

управлякяпим входам регистра максимумо I дешифратора минимумов и к установочному входу регистра минимумов, а выход четвертого элемента И подключен к управляющим входам регистра минимумов, дешифратора максимумов и установочному входу регистра максимумов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 417793, кл.СОб F 15/36, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР N 5О3247, кл. С, 06F 15/36, 197Ь.

3.Авторское свидетельство СССР № 419898, кл. G, 06 F 15/36, 1974

i(прототип).