Устройство для определения законов распределения вероятностей случайных процессов

 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для определения статистических характеристик быстроменяющихся случайных . 1 цессов. Целью изобретения является повьшение точности и быстродействия. Для достижения цели устройство содержит схемы 1, 13 сравнения, ГТИ 6, счетчики 4, 5 импульсов, элементы И 3, 7, 14, 15, инвертор 2, блок 9 делителей частоты, переключатель 10 и триггер.о Соединение между собой указанных, узлов в соответствии с алгоритмом функционирования создает возможность погрешности квантования практически не зависеть от частоты (в рассматриваемой области акустических частот входного сигнала ), определяется в основном чувствительностью сравнивающих устройств; кроме того, за счет одновременного определения характеристик функции и плотности распределения сокращается время эксперимента. 3 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (!11 (50 4 С 06 С 7/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Х) Фиг. f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4060438/24-24 (22) 24.04.86 (46) 07.09.87. Бюл. М 33 (72) А.А.Гордулин, А.В.Ряженов, Е.Ф.Завьялов и В.К.Кушнерев (53) 681 ° 3(088.8) (56) Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М.: Энергия, 1972, с, 324.

Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. M. Энергия, 1967, с. 121. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОНОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для определения статистических характеристик быстроменяющихся случайных процессов. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.

Для достижения цели устройство содержит схемы 1, 13 сравнения, ГТИ 6, счетчики 4, 5 импульсов, элементы

И 3, 7, 14, 15, инвертор 2, блок 9 делителей частоты, переключатель 10 и триггер.. Соединение между собой указанных узгов в соответствии с алгоритмом функционирования создает возможность погрешности квантования практически не зависеть от частоты (в рассматриваемой области акустических частот входного сигнала), определяется в основном чувствительностью сравнивающих устройств; кроме того, за счет одновременного определения характеристик функции и плотности распределения сокращается время эксперимента. 3 ил.

36055

1

13

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для .определения статистических быстроменяющихся случайных процессов.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 — эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первую схему 1 сравнения, инвертор 2, элемент И 3, счетчики 4 и 5 импульсов, генератор

6 тактовых импульсов, элемент И 7, группу 8 последовательно соединенных триггеров, блок 9 последовательно соединенных делителей частоты (на десять), переключатель 10, триггер

11, цифроаналоговый преобразователь

12, схему 13 сравнения, элементы И

14 и 15.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии после включения источника питания вход (управляющего) триггера 11 устанавливается в положение логического нуля. В результате все логические элементы оказываются закрытыми для прохождения с генератора 6 тактовых импульсов (стабильной частоты) на, вход группы 8 последовательно соединенных триггеров и на информационные входы счетчиков

4 и 5.

С помощью переключателя 10 (диапа" зон осреднения) перед началом одновременного определения функции и плот ности распределения вероятностей устанавливают требуемое значение времени осреднения Т« путем подключения одного из выходов делителя частоты (на десять) блока 9 к счетному входу триггера 11.

Запуск устройства производится подачей короткого импульса (фиг. 2а) на информационный вход триггера 11, на выходе которого формируется импульс (фиг. 2б) логической единицы.

Под действией этого импульса счетчик

8, блок 9 делителей частоты счетчики

4 и 5 импульсов устанавливаются в нулевое положение, а на первых входах элементов И 3, 7, 14 появляется напряжение, соответствующее логической единице. С этого момента импульсы стабильной частоты с выхода генера тора 6 начинают поступать через двухходовой элемент И 7 на счетный вход счетчика 8.

Начинается отсчет заданного интервала времени осреднения (фиг. 2б).

Одновременно код с выходов счетчика

8 поступает на вход преобразователя

12, с первого выхода которого снимается последовательность ступенчато нарастающих линейных напряжений С т

-kt, с периодом следования Т намного большим, чем период напряжения Ux(t), моделирующего случайный сигнал x(t), и амплитудой, значение которой незначительно превышает максимальное значение входного напряжения (фиг. 2г, Зг ). С второго выхода преобразователя 12 снимается та же последовательность ступенчато нарастающих напряжений, но сдвинутых относительно первого выхода на время и t(U«4ct+Dt) (фиг. 2г, Зг ).

При определении функции распределения вероятностей напряжение U - kt с первого выхода преобразователя 12 поступает на второй вход схемы 1 сравнения, на первый вход которой поступает анализируемое нормированное напряжение U„(t), В течение каждого частного промежутка времени h t, времени пребывания анализируемого напряжения U„(t) выше уровня анализа U >„ на выходе схемы 1 формируется прямоугольйый импульс длительностью ф t причем амплитуды всех импульсов, соответствующих частным промежуткам, одинаковы (фиг. 2д, Зд).

Сформированные 4 Й; импульсы поступают на второй вход трехвходового элемента И 3 и через инвертор 2 на вход трехвходового элемента И 15.

В моменты, когда на всех трех входах трехвходрвого элемента И 3 присутствуют сигналы логической единицы, с его выхода на вход счетчика 4 импульсов поступают пачки импульсов длительностью А с,. (фиг. 2е). Число импульсов, поступивших на вход счетчика 4 импульсОв за каждое и t„," =Е„-4 где f — частота следования импульсов генератора 6 (фиг, 2в, Зв ) . В дальнейшем определяется коэффициент заполнения пачками импульсов m отрезка времени осреднения Тд.р, равным относительному времени пребывания.и

=(— 4- шс ) при 1 „()) Ц е

1 сТ.„

1336055

11,-„, т. е. 5

1 и

F„(t) -М, — (-,—, m ) при U„(t)> U -„

Tock

Определение плотности распределения верояностей производится за то же время осреднения Тсср одновремен° íî с определением функции распределения вероятностей. В этом случае анализируемое нормализованное напряжение U„(t), которое подается на первый вход схемы 13 сравнения сравнивается со вторым ступенчато нарастающим напряжением 11ст1, сдвинутым относительно Ест на время 4 t (фиг. 2г, Зг ). На выходе схемы 13 в течение каждого частного промежутка времени 20 времени пребывания Ug(t) выше уровня анализа U, формируются прямоугольные импульсы одинаковой амплитуды и длительностью и tea которые поступают на соответствующий вход 25 двухходового элемента И 14, на первом входе которого присутствует сигнал логической единицы. C выхода элемента

И 14 на соответствующий вход элемента

И 15 поступает импульс логической 30 единицы длительностью Ь t;< . В моменты (фиг. 2и, Зи ), когда на всех трех входах элемента И 15 присутствуют сигналы логической единицы, с,него на вход счетчика 5 поступают пачки импульсов длительностью Ь t -lit < = L .

Число импульсов, поступивших на вход счетчика 5 импульсов за каждое

Р равно: тп, =f с, где f — часто а та следования импульсов стабильной 40 частоты генератора 6, В дальнейшем определяется коэффициент заполнения пачками импульсов

m; отрезка времени осреднения Тр р> равным относительному времени пребывания:

M = (- — — m.L ) при Uocrg U„(t) 1 <.аz>

Тоср с=4 где Т вЂ” отрезок времени, в который

Оср амплитуда анализируемого напряжения

u„(C) появляется в течение времени наблюдения То, в интервале амплитуды

Ъ1 (U„(t) «cñ О,те

Коэффициент заполнения дает оценку плотности Распределения веРоятностей л (Г -„Т . ) й.т Пст ) ° ocp при с Ц (C) (U y<

Формула изобретения

Устройство для определения законов распределения вероятностей случайных процессов, содержащее первую и вторую схемы сравнения, первые информационные входы которых объединены и являются информационным входом устройства, первый элемент И, генератор импульсов, переключатель, триггер, инвертор и первый счетчик импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, он содержит второй, третий и четвертый элементы И, второй и третий счетчики импульсов, цифроаналоговый преобразователь, блок делителя частоты, триггер, информационный

Коэффициент заполнения дает оценку функций распределения вероятности превышения уровня анализа где ьХ„" (С) — оценка плотности распределения вероятностей.

После каждого сформированного периода Т, ступенчато нарастающего напряжения на вход блока 9 делителей частоты поступает импульс, а триггеры группы 8 обнуляются. С приходом каждого l-го, 10-го импульса (100 и т.д., в зависимости от времени осреднения) с выхода одного из делителей частоты блока 9 поступает импульс на счетный вход триггера 11, который перебрасывает его в исходное состояние. На выходе триггера 11 появляется сигнал логического нуля. В этот момент элементы И 3, 7 и 14 закрываются для прохождения импульсов с генератора 6 на вход счетчика 8, прекращается формирование последовательно ступенчато нарастающих линейных напряжений П -,, и Ус-,, схема возвращается в исходное состояние.

Среднее количество импульсов, зарегистрированных каждым счетчиком

4 и 5 за время осреднения Т«, пропорционально оценками функции и плотности распределения вероятностей.

Так как время осреднения определяется количеством декадных делителей п подключенных к входу триггера ll

h и равно T p=T 1О, где n=1,2,3,..., то операция осреднения при определении функции распределения вероятностей M сводится к простому переносу занятой в показаниях счетчиков.

В случае определения плотности распределения вероятностей величину интервала амплитуд Ll U=U - -о у выбираем равной 1.

13360 вход которого является входом запуска устройства, а выход триггера подключен к входам сброса счетчиков импульсов, блока делителей частоты и к первым входам первого, второго

5 и третьего элементов И, выход второй схемы сравнения соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к первому входу чет- р вертого элемента И, выход первой схемы сравнения соединен с вторым входом третьего элемента И непосредственно, а через инвертор — с вторым входом четвертого элемента И, выходы третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к счетным входам первого и второго счетчиков импульсов, выходы которых являются соответственно значениями функции и

20 плотности распределения устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом первого элемента И и третьими входами третьего и четвертого элементов И, выход первого элемента И подключен к счетному входу третьего счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены к группе информационных входов аналого-цифрового преобразователя, первый и второй информационные выходы которого подключены соответст- . венно к вторым входам первой и второй схем сравнения, выход последнего разряда третьего счетчика импульсов соединен с информационным входом блока делителей частоты, выходы которых подключены соответственно к неподвижным контактам переключателя, подвижный контакт которого соединен со счетным входом триггера, 1336055

Составитель Э.Сечина

Редактор С.Патрушева Техред В.Кадар Корректор В.Бутяга

Заказ 4049/47

Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,ул. Проектная, 4