Устройство для статистического анализа случайных величин
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено25.03. 76(21) 2338641/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетовЂ
) (43) Опубликовано 05.06.78Бюллетень № 21 (45) Дата опубликования описания Гасударственный комитет Советв Министров СССР оо делам изобретений и открытии (53) УДК 681.3 (088. 8) (72) Авторы изобретения В. Д. Гусев, И. С. Кузнецов и В. В. Моисеенко Специальное конструкторское бюро "Виброприбор" (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН Изобретение относится к аппаратуре для анализа случайных величин и может быть применено при статистическом анализе случайных вибраций, возникающих при эксплуатации судовых двигателей и установок. Известно устройство для статистического анализа (1j, содержащее счетчики, выходы которых через соответствующие дешифраторы подключены к соответствующим входам запоминающей матрицы; входы счетчиков соединены с выходами первого и второго нуль-органов соответственно; первые входы нуль-органов объединены и подключены к входу устройства; вторые входы подключены к соответствующим выходам ЦАП, входы которого соединены с выходами первого счетчика. Кроме того, устройство содержит схему И, линию задержки и триггер, входы которого соединены с выходами первого и второго нуль-органов соответственно, а выход подключен к первому;входу схемы И. Второй вход схемы И соединен с выходом первого нуль-органа, а выход соединен с управляющими входами дешифраторов непосредственно, а через линию задержки — с соответствующим входом второго счетчика и соответствующим управляющим входом второго дешифратора. Данное устройство измеряет напряжения только одного знака, и для биполярного входного сигнала неприменимо. Обычного выпрямления сигнала с помощью детектора здесь недостаточно, так как продетектированный сиг5 нал будет иметь изломы, соответствующие точкам его перехода через «нуль», на которые описанное устройство будет реагировать как на экстремальные. Наиболее близким по технической сущности l0 к предложенному является устройство для статистического анализа случайных величин (2). Оно содержит генератор эталонной частоты, выход которого через суммирующий счетчик и дешифратор временных интервалов соединен с первой группой входов счетно-регистрирующего блока, вторая группа входов которого соединена с выходами дешифратора максимумов. Входы последнего подключены к разрядным выходам реверсивного счетчика и входам преобразователя «код-аналог», выходы которого 20 подключены к первым входам соответственно первои и второй схем сравнения. Выход первой схемы сравнения подключен к первым входам соответственно триггера и первого элемента И и к суммирующему входу реверсивного счетчика. Вычитающий вход счетчика соединен 25 с выходом второй схемы сравнения, со вторым 6)0)2() 13ХОДО,(1 P Ii I I (. РЫ И С ПЕРВЫМ ВХОЛ03! ВТОРОГО элсмсн гы 1!. Выход этого элсмс(п;i Bn;(K!ilo«c« ! (3 H 0c13, 15! (ОП(li )I BXO )с(cl;I (. Hl H()) cl Г(!)) ci, c13KCIDI) c ;f<) В и (еlfl (I()! p21 Орci Вре;1(i(i li, х ll! l e)! Bd) ÎB В1 0 рис (3. Олы первого и BIopoi.о элемсi!1oB И coe-,!, )!<. I » C00 ГВС1 CT(3PH HO (. BI>! Xo, c;-I!! И ТРИ ГГ(Р3l, х ст )ойство устро fin тык. по схемы И Bb!pcl« оыть!131(к)1 KOP01 1<и(и; 1113 Гiьсы 11)7и изxlc!(сliHII характеры моното;!ост Bxo. пк)го сип)алы от пырыстыиия к убыванию II ыооорот, независимо от тol î, ITQ !(ыр) п(ыет эт) мо!ютoll (ость: точки э(сс.!рсмумов пли .Гочки переходов «сре;3 «н)Г!ь». Но пос(сог!Ью соблюлыстся требование к олпополярности BxoiIHblx напряжений, точки ПЕРЕХОД i СIIГ!(3,1(1 ЧC PCЗ < 3KC1 pC i112. Ibf(OCTbIO. Ес I I! ж(. 13XO I,IIOH Сll(П 1,1 ИССЛ JX P!clnr 0 ООЫ .К13 ЯВЛЯ I СЯ ОИПОГ(Я РНЫМ (например, вибросигнал). хс(ройство оказывается непригодным для стытис(ического (пгяЛ I I 3 «1 . Нег!ь II300pcieHII51 — расширение области пpiDieHekiliv устройства путем обработки сшпылов любой полярности (при этом экстремальные точки должны отличаться от Toчек переходов сип1ялы чсрс 3 пулевое значение) . Различать экс1ремал(я!ые точки и точки переколов необходимо, тык кык в случае 0HlloIclPHOI СИГНаЛа ПОЛУiICÐÈÎÄ СИП(аЛа МОЖЕТ име1 ь ны 13, Io В Обг(ыГ! и О (3010 знака > 3 OKOH чапис — в облысти ipse гого знака, и тоглы отсчет временного промсжхтка определится,".,ву М 51 0 IH)K 2 II((I IDI H МЫI СИ 31, )1cl)! I I, ilie)K;kb KOTO))bl ми обязательно имеется точка перехода, 33p)шающыя моно!Онность продетектированногО сигнала. Устройство лол)кно запомнить абсолютные величины максимумов, измерить между и!ми временной интервал и не прореагиров (Tb при этом на точку перехода. Указанная цель достигается тем, что в устройство введены формирователь знака, блокир (ощий элемент, детектор и элемент ИЛИ Выхол элементы ИЛИ подключен к входу «сброс» суммирующего счетчикы, а входы к выходам соответственно первого и B1орого э. !ементов И . Третий в. од первого э,(еме(пы И подключен к выходу блокирующего элеме(т3, вход которого соединен со знаковым входом счетно-регистрирую(цего блока и с Bbixo,(îì формирователя знака. Вход формирователя зна кы подклочен ко входу устройства и через детектор — к вторым входа)1 схем сравнения. Н3 ())иг. 1 показана структурная схема устройства лля статистического анализа. Устройство содержит детектор 1, форм(.рователь 2 знака, схемы 3, 4 сравнения, преобразователь 5 «ко.(-аналог», реверспвный счетчик б, триггер 7, элементы И 8, 9, блокирую!ций элсме!п !О, элемент ИЛИ 11, дешифратор 12 максимумов, <..чстно-peI Hcòpèðóþ!UHé блок 13, дешифратор !4 «рсменных интервалов, су. 1»1Пру(ощий счетчик )5, reflcp310p 16 эталон!П)й частоты. На фиг. 2 изобрыже!!я принципиальная схе ма блокирующего элсмс(пя 10. 1)Ы ВЫХОЛС ЭЛЕМС!Пcl !0 Прп !!СИЗМСН!(ОМ ВХОД Hî" i си Hd;lc, незявиcilxfo от его Вели llliil I, держ и 1 < 51 I Io(. 1 05i H linc . H d ll р я же! и 1 с, с00т ВстстВующсс i(III!II !!ю 1 x poBIIIO. 11ри перепа ьых входl i 0 l 0 I I я и р и ж С и и 51 к ы (с С П Ол 0)к и 1 (. I b H bD I ()! р О Нioм, тяк и с o1 pili(31eл(п!ым иы Выходе блокирующего э, !смс(пd появляется кратковременный ими .!ьс с H)11 BBDi уровнем напряжения, бг!Окир ющий второй элемент И Ны фиг. 3 показаны эпк)ры напряжений в точках ы, б, в, г, д схемы. Ус i ройство работает следующим образом. 1) ипог!51рнь!Й входпо!! сип(ал U«. преобразуется детектором 1 в напряжение одного знака (эпк)ра я, фиг. 3), равнос входному сигналу по абсолютной величине. с))ор;IHpoBBTeль 2 знакы Вырабатывает единичный или н)левой потенция,1 В Cool ВС1C1 BHII С ПО. I5fpf!OCTЬЮ ВХОДНОГО «игныла (эшора о, фиг. 3). Схемы 3 и 4 сравнения, преобразователь 5 « код-аналог» и реверсивный счетчик 6 образуют цепь, 110 которой входной сипгял V»Ä пре20 Об)раЗХЕТСЯ BH2cl3.1Å В КОд, а ЗатЕМ вЂ” - В 133лог, проквынтованный по уровню. При этом счетчик б работает в режиме вычитания, если 1)<„уме(3ьи)ается, тык как на его вычита)ощий вход поступают импульсы от схемы 4 сравнения. Если ),, возрастает, то счетчик 6 nepex03 HT В рсжим сх м мирОВяни51 по Входу << + >>, и В этом случае импульсы для него вырабатывает схема 3 сравнения. Переключение ими) льсных последовательностей схем 3 и 4 происходит в экстремальных точках входного сигнала. В точке минимума 13хол(!Ого сигнала прекращается серия импульсов схемы 4 и появляется серия импульсов на (3ыходс схемы 3. Первый импульс этой серии Hpoxoдит через элемент И 9 {эпюра д, фиг. 3), элемент ИЛИ 1! и устанавливает в «нуль» суммирующий счетчик 15. Одновременно этот и мпульс переключает в состояние «единица» триггер 7, 3;!прещыя прохо)кдение через элемент И 9 остальных импульсов этой серии. Б точкс максимума входного сигнала пре4О крящыютс5! импульсы ны выходе схемы 3 и появляется серия импульсов на выходе схемы 4. Первый импульс этой серии проходит через элемент И 8 {эпюра г, фиг. 3) и поступает ны управляющие входы дешифраторов 12 и 14. 45 При этом дешифратор 12 максимумов пропускает в счетно-регистрирующий блок 13 кодовую комбинацию с выхода счетчика 6, соответствующую абсолютной величине максимума входного сигнала, а .(ешифратор 14 временных интервалов пропускает в блок 13 кодовую комбинацию с выхода счетчика 15, пропорциональну!о полупериоду сигнала 1)<., {на вход счетчика !5 непрерывно поступают импульсы генератора 16 эталонной частоты) . Одновременно тот же первый импульс схемы 4 сравнения 55 перек. почает 1 риГГер 7 В <<нуль>> и проходит -ieрез элемент ИЛИ 11. Пройдя элемент ИЛИ 11, этот импульс сбрасывает в «нуль» счетчик 15, после "îãî как была занесена информация из счетчика 15 в блок 13. Таким образом, элемент ИЛИ 11 выполняет дополнительно ()) yHKk(k!f0;32держки. 5 6 Триггер 7, переключившись н «нуль», запрсTlI1 прохождение остальных импульсов схемы 4 через элемент И 8. Прн этом занесение кода максимума осуществляется с учетом знака входного сигнала, определяемого формирователем 2 знака. Информация о знаке подастся по шине на знаковый вход блока 13, и поэтому код максимума поступает в блоке 13 в ячейку нужной полярности. При переходе входным сигналом через «нуль» (безразлично, из отрицательной области в положительную или наоборот) прекрашается серия импульсов на выходе схемы 4 сравнения и появляется серия импульсов на выходе схемы 3 (т.е. как в точке минимума входного сигналы) . Первый импульс этой серии переключает в «единицу» триггер 7, однако через элемент И 9 он пройти не может, так как в это время на третьем входе элемента И 9 сушествует запрешаюгций импульс с выхода блокируюшего элемента 10 (эпюра в, фиг. 3), который появляется при переходе входным сигналом через «нуль», т.е. в момент смены полярности, в результате чего на выходе формирователя 2 знака образуется перепад потенциалов. На фиг. 2 поясняется принцип действия блокируюшего элемента 10. При перепаде потенциа IQB точка «выход» заземляется либо через коллекторный конденсатор (если перепад отрицательный), либо через открытый коллектор-эмиттерный переход (если перепад положительный) . В последнем случае транзистор отпирается броском тока базы через базовый конденсатор. По окончании переходных процессов на выходе блокирующего элемента 10 вновь устанавливается разрешаюший единичный потенциал. Таким образом, информация о распределении максимумов входного сигнала формируется в счетно-регистрирующем блоке 13 с учетом полярности сигнала, а информация о распределении временных интервалов не иска>кается наличием в эпюре сигнала точек перехода через «нуль», при этом временной интервал для занесения его в блок 13 берется либо от каждого минимума до ближайшего максимума, если сигнал не меняет полярность, либо между последним максимумом в интервале одной полярности и первым максимумом в интервале другой полярности, если сигнал меняет знак, 10120 о как в первом, так и во втором случае временной интервал всегда будет соответствовать .екушему полупериоду сигнала, Фор,иула изобретения стройство для статистического анализа случайных величин, содержащее генератор эталонной частоты, выход которого через суммируюший счетчик и дешифратор временных интервалов соединен с первой группой входов счетно-регистрирующего блока, вторая группа Входов которого соединена с выходами дешифра1ора максимумов, входы которого подключены к разрядным выходам реверсивного счетчика 1ü н входам преобразователя «код-аналог», выходы которого подключены к первым входам соответственно первой н второй схем сравнения, выход первой схемы сравнения подключен к первым входам соответственно триггера и первого элемента И и к суммируюшему входу реверсивного счетчика, вычитаюший вход которого соединен с выходом второй схемы сравнения, со вторым входом триггера и с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к управляющим входам дешпфратора максимумов и дешифратора временных интервалов, при этом вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с выходами триггера, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем обработки сигналов любой полярности, оно содер>кит формирователь знака, блокируюший элемент, детектор и элемент ИЛИ, выход которого подключен к входу «сброс» суммирую шего счетчика, входы элемента ИЛИ подключены к выходам соответственно первого и второго элементов И, третий вход первого элемента И подключен к выходу блокнруюшего элемента, вход которого соединен со знаковым входом счетно-регистрируюшего блока и с выходом формирователя знака, вход которого подключен ко входу устройства и через детектор— 4о к вторым входам схем сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР № 421996, кл. G 06 F 15/36, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР ¹ 417793, кл. G 06 F 15/36, 1972. б10120 Юг Фиг.,т Составитель Э. Сечина Т< хред О. Луговая Корректор H. Тупица Тираж 826 Подписное Редактор Т. Орловская Заказ 30l2/38 ЦНИИПИ Государственно:о комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий!! 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4)5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
