Устройство для анализа экстремумов случайного процесса Советский патент 1982 года по МПК G06F17/18 

Изобретение относитсяк статистическому анализу, случайных процессов и мозхет быть использовано при регулярных испытаниях машин и механизмов в информационных системах оперативной переработки информации, в системах медицинской и технической диагностики, в радиолокации, а также s ряде других областей измерительной и контрольной техники.

Известно устройство, содержащее линейный усилитель, селектор, схему запоминания, устройство списывания, генератор строба, ждущие мультивибраторы, схему сброса, пороговое устройство, счетчики, позволяет анализировать плотности распределения максимум - максиморумс в и минимум миниморумов случайных процессов на заданных интервалах времени tij.

Одним из недостатков названного устройства является продолжительно е время анализа, обусловленное необходимостью перестройки порогового устройства на различные уровни.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является статистический анализатор, который содержит аналого-цифровой преобразователь, блок элементов И, синхронизатор, регистр, многоканальный регистратор, блок сравнения кодов, переключатели, триггер, позволяющий анализировать те же характеристики Г2.

Недостатком анализатора является ограниченный частотный спектр исследуемого процесса, ввиду недостаточно высокого быстродействия, что

10 обусловлено заложенным в основу работы устройства алгоритмом, согласно которому осуществляется аналогоцифровое преобразование сигнала с последующим его анализом в цифровой

15 форме.

Кроме того, общим недостатком устройств являются их ограниченные функциональные возможности, не позволяющие, в частности, анализировать

20 размахи - максиморумы процесса на тех же интервалах времени.

Цель изобретения - расширение частотного спектра анализируемых процессов и расширение функциональ25ных возможностей устройства за счет определения размахов-макбиморумов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее масштабирующий усилитель, вход котоДОрого является входом устройства. переключатель, аналого-цифровой пре образователь, выходами подсоединенный к входам блока регистрации, генератор импульсов., выход которого соединен непосредственно с входом элемента задержки и одним из входов элемента И, а через счетчик импульсов - с другим входдом элемента И, выход которого подключен к управляю щему входу аналого-цифрового преобр зователя, введены две схемы сравнения, три запоминающих ячейки,- инвер тор и сумматор, причем первые входы схем сравнения и информационные вхо ды первой и второй запоминающих ячеек подключены к выходу масштабирующего усилителя, управляющие входы запоминающих ячеек соединены с выходами схем сравнения соответственно, выход первой запоминающей ячейки подключен к второму входу первой схемы сравнения, первому вхо ду сумматора и одному из входов, переключателя, а выход второй запоминающей ячейки соединен непосредственно с вторым входом второй схемы сравнения и через инвертор - с вторым входом сумматора и вторым входо переключателя, третьим входом подкл ченного к выходу cyr.iaTopa, а выходом через, третью запоминающую ячейк соединенного с информационным входо аналого-цифрового преобразователя, выход элемента задержки подключен к установочныг/1 входам первых двух запоминающих ячеек, а выход элемента И соединен с установочным входом третьей запоминающей ячейки. На фи.г, 1 дана структурная схема устройства; на фиг, 2 - временные д аграммы, поясняющие его работу, В состав устройства входят масштабирующий усилитель 1, запоминающи ячейки 2 и 3, схемы 4 и 5 сравнения, инвертор 6,сумматор 7, коммутатор 8, запоминающая ячейка 9, аналогоцифровой, преобразователь 10, блок 1 регистрации, генератор 12 импульсов счетчик 13, элемент И 14, элемент 15 задержки. Источник исследуемого сигнала че рез масштабирующий усилитель 1 подсоединен к схемам 4 и 5- сравнения и запоминающим ячейкам 2 и 3, други входы которых подключены к выходам схем сравнения. Выход запоминающей я-чейки 2 подключен к схеме 4 сравне ния, сумматору 7 и к одному из вход коммутатора 8, а выход запоминающей ячейки 3 соединен непосредственно со схемой 5 сравнения и через инвер тор 6 с сумматором и.вторым входом коммутатора, третьим входом подключенным к выходу сумматора. Выход коммутатора через запоминающую ячейку 9 соединен с аналого-цифровым преобразователем 10,. подключенным к блоку 11 регистрации. Выход генератора 12 импульсов подключен непосредственно к одному входу элемента И 14, входу элемента 15 задержки и через счетчик 13 к другому входу элемента И, выход которого соединен с входом запоминающей ячейки 9 и аналого-цифровым преобразователем, а выход элемента задержки подключен к третьим входам запоминающих ячеек 2 и 3, Устройство функционирует следующим образом. Напряжение реализации исследуемого центрированного процесса x(t) поступает на масштабирующий усилитель 1, где нормируется по уровню. Нормализованный сигнал (фиг.2сг) подается на входы запоминающих ячее.к 2 и 3, которые в исходном состоянии обнулены. Запись в запоминающую ячейку 2 разрешается по сигналу схемы 4 сравнения только в том случае, если, напряжение x(t) больше напряжения У:, действующего на выходе ячейки. В результате в течени.е заданного . i-ro интервала времени ДТ на выходе запоминающей ячейки 2 будет накоплено напряжение , равное максимуммаксиморуму сигнала на этом интервале (фиг,25): max .iCt) - t.,() x H, ДТ - интервал наблюгде t - t. дения , Аналогичным образом осуществляется выделение.и фиксация минимум-миниморумов нД процесса. На выходе запоминающей ячейки 3 за время дТ накапливается напряжение (фиг.2В) х min x(t)/t,.t t..(2) Для удобства последующего аналогоцифрового преобразования отрицательное напряжение -(, соответствующее минимум-миниморуму сигнала, инвертируется в блоке 6. Напряжения с выхода запоминающей ячейки 2 и инвертора 6 поступают на сумматор 7, где определяется значение размаха-максиморума (фиг,21)-п Ci и + н Г31 -KI.J - + L-J -7 -i-nt. m+ Bee три напряжения, характеризующие исследуемые характеристики процесса, подаются на коммутатор 8, Даль.нейшая. работа устройства определяется режимом коммутатора. Для определенности положим, что коммутатор обеспечивает прохождение напряжения максимум-максиморума. В моменты окончания заданных интервалов Д.Т импульсами, снимаемыми с выхода элемента И (фиг,26), напряжение, прошедшее через коммутатор 8 и соответствующее максимум-максиморуму процесса Цп, фиксируетсяв запоминающей ячейке 9 (фиг,2д), Этими же импульсами дается команда аналого-цифровому преобразо вателю (АЦП) 10 на начало измерения Необходимо подчеркнуть/что напряжение, соответствующее, i-му значению измеряемой характеристики, будет храниться в запоминающей ячейке 9 ь течение всего следующего Ci+l)-ro интервсша, т.е. до момента прихода очередного:запускающего импульса синхронизатора. Следовательно, при одних и тех же быстродействии и разрядности АЦП рассматриваемого ус ройства и прототипа в предлагаемом устройстве расширены функциональные возможности анализа и измерения за счет ансшого-цифровогр преобразования вБоделенных параметров. Формула изобретения Устройство для анализа экстремумов случайного процесса, содержащее масштабирующий усилитель, вход которого является входом устройства, переключатель, аналого-цифровой преобразователь выходами подсоединенный к входам блока .регистрации, генератор, выход которого соединен непосредственно с входом элемента задержки и одним из входов элемента И, а через счетчик импульсоВ-с другим входом элемента И, выход которого подключен к управляющему вхо ду аналого-цифровр го преобразователя, от л и ч а ю щ е е с я тем,, чт с целью расширения частотного спект ра анализируемых процессов и расширения функциональных возможностей за счет измерения и анализа размахов-максиморумов, в него введены две схемы сравнения, три запоминающих ячейки, инвертор и суг/1матор, причем первые входы схем сравнения и информационные входы первой и второй запоминающих ячеек подключены к выходу масштабирующего усилителя, управляющие входы первой и второй запоминающих ячеек соединены с выходами схем сравнения соответственно, выход первой запоминающей ячейки подключен к второму входу первой схемы сравнения, первому входу сумматора и одному из входов переключателя, а выход второй запоминающей ячейки соединен непосредственно с вторым входом второй схемы сравнения и через инвертор - с ВТОЕ4ЛМ входом сумматора и вторым входом переключателя, третьим входом подключенного к выходу сумматора, а .выходом через третью запоминающую ячейку соединенного с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход эд1емента задержки подключен к установочным входам первых двух запоминающих ячеек, а выход элемента И соединен с установочным входом третьей запоминающей ячейки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Дорман М.И., Заика Н.Ф. Экспериментальное исследование экстремумов случайных процессов. -.Приборы и техника эксперимента, 1970, № 2, ВИНИГ, из7-69 деп. 2.Авторское свидетельство СССР №506869, кл. G 06 F 15/36, 1974 (прототип).

-