Устройство для определения статистических параметров выбросов случайных процессов

 

т 4

Ой,";, ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<») 426.2 32

Союз Советских

Социал исти цеских

Республик *

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 10,01.72 (21) 1735464, 1 8-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 30.04.74. Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 14.10.74 (51) М. Кл. tG 061 .15/36

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иаооретений и открытий (53) УДК 681.3:519.2 (08 8.8) (72) Авторы изобретения С. Е. Рогава и H. А. Ладария (71) Заявитель Тбилисский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии им. Д. И. Менделеева (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ВЫБРОСОВ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для определения статистических параметров выбросов случайных процессов. Знание этих оценок необходимо для решения ряда практических задач, например, при анализе действия полезных сигналов и флюктуационных помех на электронное реле и триггеры, а также на другие устройства, обладающие пороговыми эффектами; расчете на прочность механических материалов, находящихся под воздействием случайных нагрузок; исследовании вопросов надежности аппаратуры; обработке результатов измерений, сопровождающихся случайными погрешностями.

В настоящее время задача определения оценок статистических параметро в выбросов случайных процессов решается на уни версальных ЦВМ, что, как правило, требует предварительного накопления информации и ее обработки.

Известно устройство, построенное на основе преобразования случайного процесса знаковыми функциями с поиощью знаковой схемы. Одна ко известное устройство не позволяет определять такие параметры выбросов случайного процесса, как N":(E) — оценка средней частоты выбросов, М""(Х) — оценка средней длительности интервалов Х между выбросами, М":(т) — оценка средней длительности т выбросов над уровнем Е.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Цель достигается введением в предлагаемое устройство двух дополнительных счетчиков

5 импульсов, подключенных соответственно к выходам знаковой схемы и логической схемы

«И», и блока вычисления М" (Х), M" (ò), подключенного к выходам этих счетчиков, а также к выходу другого счетчика импульсов.

10 Это позволило использовать предлагаемое устройство для решения вышеназванной задачи.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

15 Входная клемма 1 устройства соединена с входом знаковой схемы 2, где осуществляется преобразование случайного процесса оператором Slgl1. Знаковая схема 2 имеет два выхода, «1» и «О», которые через схемы логиче20 ского умножения «И» 3 и 4 соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера 5, один из выходов которого через дифференцирующую цепочку 6 подключен к входу счетчика импульсов 7. Все нулевые вы25 ходы разрядных триггеров счетчика импульсов 7 соединены с входами многовходовой схемы «ИЛИ» 8, выход которой заведен на вторые входы схем логического умножения

«И» 3, 4, 9. Выход логической схемы «И» 9

30 подключен к пересчетной схеме 10 (обычный счетчик импульсов) с количеством разрядов, 426232 равным количеству разрядов счетчика импульсов 11, предназначенного для подсчета числа импульсов опроса за время анализа t, поступающих с генератора опроса 12. Счетчик импульсов 13 служит для подсчета л, signx(t,), и соединен с выходом «1» знак=i ковой схемы. Выходы счетчиков импульсов 14, lil, 13 соединены с входом блока 15 вычисления оценок М" (Х), М" (т).

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый случайный процесс x(t) посту пает на вход знаковой схемы 2, где происходит его преобразование оператором Sign:

1, если х(/,)) Е

$1(п . с (А) =

О, если x(ts) (E где Š— уровень, относительно которого вычисляется оценка параметра выброса.

В моменты опросов, определяемые частотой работы генератора 12, появляются импульсы на выходе «,1» знаковой схемы 2, если реализуется случайный процесс x(t;) )Е, и на выходе «О», если реализуется случайный процесс

x(t;) (Е. Импульсы с выходов знаковой схемы 2 проходят через схему логического умножения «И» 3 или 4, перебрасывая триггер

5 в соответствующее положение. Триггер 5 перебрасывается каждый раз, когда

Sign x ß, + Sign x (tã >), т. е. когда происходит переход преобразованного оператором Sign случайного процесса через уровень Е. Если заранее зафиксировать число k этих переходов, то оценка средней частоты выбросов N" (Å) выразится как F> (Signa(t;))

Яф (Е) У=

1 где t — время анализа случайного процесса, т. е. время, в течение которого произойдет зафиксированное число Й переходов случайного процесса через уровень Е, а

aFJ { Signx(t,)) =

1, если Sign x (t,) + Sign x (t; i), О, если Signx(t,) = Signx(t< >).

Отсчет времени анализа t производится следую.щим образом.

Одновременно с моментом первого опроса начинается поступление импульсов на пересчетную схему 10 через схему логического умножения «И» 9. Эта схема пропускает импульсы, так как есть «подпор», создаваемый с помощью схемы «ИЛИ» 8 от счетчика импульсов 7. Переочетная схема 10 считает импульсы от генератора опроса 12, число-разрядов этой схемы равно числу разрядов счетчика 7. Импульсы с выхода пересчетной схемы считаются счетчиком 14. Как только в счетчике 7 оказывается сосчитанным число импульсов k, через логическую схему «ИЛИ»

8 снимается «подпор» со схем логического умножения «И» 3, 4, 9, прекращается прохождение импульсов через схемы 3 и 4 от знаковой схемы 2 на триггер и соответственно на счетчик импульсов 7, а также через схему

«И» 9 — от генератора импульсов. Таким образом, в счетчике импульсов 14 оказывается сосчитанным число импульсов, пропорциональное величине, обратной N" (Е).

10 Одновременно с вычислением N" (Е) устройство вычисляет также оценку М* (Signx (1;) ), необходимую для вычисления М* ® и

М*(т). Как известно, оценка математического ожидания (среднего значения) длительностей

15 Х между выбросами определяется как

ЛР(Х) =- . 1 W(x)dx, Ф* (Е) 20 где W(x) dx — одномерная плотность распределения вероятностей случайного процесса

x(t). Если преобразовать случайный процесс

x(t) оператором Sign так, как указано выше, 25 то

hi*()) = . W(x)dx =

IV* (E) P (x(t;) (E) 1 — )4* (5 ОП -х (г)) (1

N (Е) Ф* (Е)

Аналогично можно получить выражение для оценки среднего значения длительностей т выбросов над уровнем Е, определяемое как

Л" ()=. IWix)dx.

Ж* (Е) (2) л

М* {Signx(t,)) = —. Яфах(1,), 1 ЧГЧ и

50 где n — число импульсов опроса знаковой схемы.

Вычисление оценки М" (Sign x(t;)} в предлагаемом устройстве осуществляется следующим образом, К выходу «1» знаковой схемы подключен вход счетчика импульсов 13, который произи водит подсчет,, (Signx (4) }; одновременно

1=1 с этим счетчиком импульсо|в 11, подключенб0 ным к выходу схемы логического умножения

«И» 9, производится подсчет числа импульсов опроса знаковой схемы.

Результаты подсчета со счетчиков 14, 11, 13 поступают в блок 15 вычисления М":(Х) и

65 М " (т), где происходит вычисление оценоК

Очевидно, что исходя из (2), можно запи40 Гать

М () Р(<(ti) > Е) Л4 ($1дах(1;)) (3)

N" (Е) 1V* (Е)

В качестве оценщики М (Sign x(t;)} принимает45 ся оценка вида

426232 и ВтОрОи схем <<И>> и с первым Входом TpPTbей схемы «И», вторым входом связанной с генератором опроса, а выходом через пересчетную схему — с входом второго счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит дополнительные счетчики импульсов и вычислительный блок, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, второй и третий выходы подключены к выходам соответственно первого и второго дополнительных счетчиков импульсов, входы которых соединены соответственно с выходом третьей схемы «И» и

15 с единичным выходом знаковой схемы.

Составитель Э. Сенина

Техред Г, Дворина - Корректор Т. Добровольская

Редактор Н. Орлова

Заказ 2756!15 Изд. № 1542

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений п

Москва, К-35, Раушская

Типография, пр. Сапунова, 2 искомых параметров выбросов согласно выражениям (1) и (3).

Предмет изобретения

Устройство для определения статистических параметров выбросов случайных процессов, содержащее знаковую схему, вход которой соединен с входом устройства, а единичный и нулевой выходы подключены к первым входам первой и второй схем «И» соответственно, выходы которых подключены к триггеру, а выход триггера через дифференцирующую цепочку подключен к входу первого счетчика импульсов, выход которого через схему

«ИЛИ» соединен с вторыми входами первой

Тираж 624 Подписное

Совета Министров СССР открытий наб., д, 4/5