Устройство для определения плотности вероятностей

 

нц 5269!!

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз. Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.05.75 (21) 2138785/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.76. Бюллетень № 32 (51) М. Ел, С 06F 15 36

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681.3(088,8) Дата опубликования описания 10.12.76 (72) Авторы изобретения

Г. М. Махонин и С. А. Бачило (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

ВЕРОЯТНОСТЕЙ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, а именно к устройствам определения характеристик электрических сигналов, и может быть использовано для создания на его основе приборов, а также блоков автоматических устройств (в том числе, адаптивных), предназначенных для обработки случайных сигналов и помех.

Известны устройства для определения плотности вероятностей (1, 2).

Одно из известных устройств для определения плотности вероятностей (1) содержит источник случайного сигнала, блок пороговых элементов, счетчик объема выборки, накопительные счетчики. Это устройство не обеспечивает стабильности ширины дифференциального коридора, что, в свою очередь, вызывает систематическую погрешность при измерении.

Наиболее близким техническим решением (2) к изобретению является устройство для оиределения плотности вероятностей, содержашее первый сумматор, первьш вход которого подключен к входу устройства, второй вход— к выходу источника регулируемого постоянного напряжения, третий вход — к выходу источника вспомогательного прямоугольного напряжения, а выход — к входу первого двухстороннего ограничителя, синхронный детектор, первый вход которого соединен с выходом источника вспомогательного прямоугольного напряжения, а выход — с входом интегратора, выходом связанного с выходом устройства.

Такое устройство имеет большую случайную по гр еш ность.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Для этого в устройство дополнительно введены второй сумматор, первый вход которого подключен к входу устройства, а второй

10 вход — к выходу источника регулируемого постоянного напряжения, фазоинвертор, вход которого соединен с выходом источника вспомогательного прямоугольного напрян ения, а выход — с третьим входом второго сумматора, второй двухсторонний ограничитель, входом подсоединенный и выходу второго сумматора, и блок вычитания, входы которого подключены к выходам первого и второго двухсторонних ограничителей соответственно, а выход—

20 к второму входу синхронного детектора.

На фнг. 1 приведена блок-схема устройства; на фнг. 2 — — временные диаграммы.

Устройство содержит первый сумматор 1, выход которого подсоединен к входу первого двухстороннего ограничителя 2, а первый вход — к входу устройства, второй сумматор

3, первый вход которого подключен к входу устройства, а выход — к входу второго двухстороннего ограничителя 4. Выход огранпчи30 теля 4 связан с первым входом блока 5 вычп526911

65 тания, второй вход блока 5 — с выходом двухстороннего ограничителя 2, а выход — с первым входом синхронного детектора 6, выход которого соединен с входом интегратора 7, выходом подключенного к выходу устройства.

С вторыми входами сумматоров 1 и 3 соединен выход источника 8 регулируемого постоянного напряжения, с третьим входом сумматора 1 — выход фазоинвертора 9, а вход последнего — с третьим входом сумматора 3, с вторым входом синхронного детектора 6 и с выходом источника 10 вспомогательного прямоугольного напряжения.

Исследуемое напряжение U(t) (см. фиг. 2,а) подается на первые входы сумматоров 1 и 3.

На вторые входы этих сумматоров с выхода источника 10 прямоугольного напряжения и с выхода фазоинвертора 9 поступают вспомогательные прямоугольные напряжения ЛУЯ и — AU(t) малой, по сравнению с эффективным значением исследуемого напряжения U (t), величины (фиг. 2, б). На третьи входы сумматоров 1 и 3 от источника 8 регулируемого постоянного напряжения проходит напряжение — с „определяющее уровень анализа плотности вероятности исследуемого напряжения Ю

На выходах сумматоров 1 и 3 образуются напряжения

U (t) + d U (t) Uå H U (t) ((t) Uî соответственно.

Эти напряжения ограничиваются двухсторонними ограничителями 2, 4, и полученные напряжения U<,», (3) и U, ð,(t) поступают на входы блока 5 вычитания.

Вид напряжений Uorpy (t) и У„р (t) показан на фиг. 2, в и г. Если ограничители 2 и 4 идентичны, то напряжения (. огр (t) H огр () равны по абсолютной величине, причем они совпадают по знаку при

I>() — .I) I U() I (1) и противоположны по знаку при

l U(t) - Uå l(I >(t) (2)

Вследствие этого на выходе вычитающей цепи разностное напряжение U (t) =

= Uor, (t) — Уогр, (t) равно нулю в те интервалы времени, когда выполняется условие (1), и 2 U,rð (Ц, когда выполняется условие (2) (см. фиг. 2, д), При I U(t) — U.l (ЬУЯ I напряжение (/огр (1) повторяет по форме вспомогательное напряжение AU(t) и, следовательно, U (t) =aAU(t), где a=const.

С выхода блока 5 вычитания напряжение с р(1) поступает на вход синхронного детектора 6, управляемого вспомогательным напряжением ЛУЯ. Выходное напряжение синхронного детектора U«(t) (см. фиг. 2, e) пропорционально произведению входного — Ьр® и управляющего — AU(t) напряжений, поэтому

С4 (t) =0 при выполнении неравенства (1) и

U,д(1) =аЛИ(t) =Const при выполнении (2).

)5

Из изложенного следует, что выходное напряжение синхронного детектора U, (t) представляет собой последовательность прямоугольных однополярных импульсов с постоянной амплитудой, временное положение которых соответствует интервалам времени пребывания исследуемого напряжения U(i) внутри малого дифференциального коридора (шириной 2I AU(i) i), расположенного симметрично относительно уровня U„. В связи с этим среднее значение напряжения UÄ (t), выделяемое интегратором 7, оказывается пропорциональным плотности вероятности W (U) исследуемого напряжения U(t) при уровне анализа, равном U,.

На фиг. 2, ж для сравнения показан вид выходного напряжения синхронного детектора устройства — прототипа при исследуемом напряжении U(t) вида фиг. 2, а и вспомогательном напряжении AU(t) вида фиг. 2, б.

Как видно из фиг. 2, е и ж, напряжение

U«(t) предлагаемого устройства в отличие от напряжения U, „(t) устройства — прототипа не содержит переменной случайной компоненты между импульсами, несущими информацию об искомой плотности вероятности, что достигается благодаря использованию в устройстве дополнительно ограничителя, вычитающей цепи, фазоинвертора и сумматора.

Отсутствие упомянутой мешающей компоненты в напряжении U,. Я устройства дает возможность существенно уменьшить случайную погрешность определения плотности вероятности по сравнению с устройством — прототипом. Например, при использовании в качестве вспомогательного случайного прямоугольного сигнала достигаемое уменьшение указанной погрешности составляет 5 — 10раз, что соответствует теоретическим представлениям и подтверждается результатами экспериментов, Формула изобретения

Устройство для определения плотности вероятностей, содержащее первый сумматор, первый вход которого подключен к входу устройства, второй вход — к выходу источника регулируемого постоянного напряжения, третий вход — к выходу источника вспомогательного прямоугольного напряжения, а выход — к входу первого двухстороннего ограничителя, синхронный детектор, первый вход которого соединен с выходом источника вспомогательного прямоугольного напряжения, а выход— с входом интегратора, выход которого соединен с выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно дополнительно содержит второй сумматор, первый вход которого подключен к входу устройства, а второй вход — к выходу источника регулируемого постоянного напряже526911

АУ а) ьи® ю) Л IJ фиг 7

Составитель Э. Сечина

Техред 3. Тараненко

Коннектор Н. Аук

1зедактор И. Грузова

Заказ 2314 9 Изд. ¹ 1650 Тираж 864 Подписное

Ц11ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35. Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 пня, фазоипвертор, вход которого соединен с выходом источника вспомогатс ll,ного прямоугольного напрядкепия, I выход с третьим входом второго сумматора, гторой двухсторонний ограничитель, вход которого подключен к выходУ BTQPol о c) и IHTQPB, 11 блок llhl lHTBHIIII, входы которого подк;почепы к выходам первого и второго двухсторонних огр",íè÷èòåëåé со ozps ®

a) ozp,Й)

a) д)

Усд! ) е) ответственно, а выход — к второму входу син: ронного детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

5 1. Мирский Г. Я., Аппаратурное определение характеристик случайных процессов, «Энергия», М., 1972.

2. Авт. св. № 359670, кл. G 06F 15/36, 1970.