Устройство для определения дисперсии длительностей выбросов случайных процессов

 

1iЦ65ОО8З

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Фоветсиих

Социалистическим

Республик

; 1.1Щ 1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3 а явлено 01.07.76 (21) 2380289/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (51) 1Ч. Кл.-"

6 06G 7i 52

Государственный комитет (53) УДК 681.3 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

К. Ю. Аграновский, 1О. Ф. Папенков и А. А. Самусь

Северо-Западный заочный политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСИИ

ДЛИТЕЛЬНОСТЕЙ ВЪ|БРОСОВ СЛУЧАЙ Н ЫХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть испо1hзовано для определения статистических параметров выбросов случайных процессов.

Известно устройство для определения 5 дисперсии случайных процессов, содержащее формирователь импульса, преобразователь интервал — число, частотомер, счетчи < импульсов выборки, амплитудный селектор, аналого-цифровой квадратор и блок 1О усреднения (1).

Однако наличие аналого-цифрового к вадратора существенно усложняет устройство.

Наиболее близкое к изобретению техническое решение — устройство для опреде- 15 ления дисперсии длительностей выбросов случайных процессов, содержащее формироватсль выбросов, генератор импульсов опроса, пять элементов И, два переключателя, преобразователь длительности импульса в амплитуду, реверсивный счетчик, делитель частоты, элемент задержки, триггер, замыкающую кнопку с самовозвратом, дифференцирующую цепочку, вход которой объединен с первым входом первого элемента И и подключен к первому выходу первого переключателя, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И. Вход первого переключателя подключен к выходу формирователя выбрОсОв, выход дифферснцпруюп1ей цепочки — к первому в#оду третьего элсмcíòÿ

И и через замыкающую кнопку с самовозвратом соединен с первым входом делителя частоты II с единичнь1м входом триггера, нулевой выход которого по;1кл1очен к первому входу четвертого элемента И и к вторым входам первого н TpcTI cãî элементов И, выход третьего элемента И сосд1111е11 с вторым входом делителя частоты, выход которого подкгпочен к входу элемент": задержки и к нулевому входу триггера, сднн11чный выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к вычитающему вхо,ту ревсрс,1вгого счет чика, суммирующий в.;Од которого соединен с выходом четвертого элсмс11та

И, а выход псрвого элемента И подкл1о,сн к первому входу элемента ИЛИ (2), Известное устройство 11е позволяет определять дисперсию суммы длительностей выбросов т„случайного процесса за интервал времени Т.

Целью пзобрете1ия является упрощениc устройства и расширение его функциональных возможностей путем определения дисперсии суммы длительностей выбросов.

С этой целью в устройство для опре;челсння длительностей выбросов вгс,хепы два

650083 сумматора, блок установки интервала анализа, дополнительный элемент задержки, шестой элемент И, частотно-импульсный преобр азователь. Первый вход первого сумматора соединен с выходом первого элемента И, второй вход подключен к выходу дифференцирующей цепочки, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу допольителы1ого элемента задержки, и через

11pco6p33oBBTL."ь длительности llM il) ëüñ2 в амплитуду — с входом частотно-импульсного преобразователя, выход которого со=динен с первым входом шестого элемента

И, второй вход которого подключен к выходу дополнительного элемента задержки, и через второй переключатель — с вторым входом формирователя выбросов. Выход шестого элемента И соединен с вторыми входами четвертого и пятого элементов И.

Выход генератора импульсов подключен к входу блока установки интервала анализа, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход соединен с входом дифференцирующей цепочки.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для определения дисперсии длительностей выбросов случайных процессов.

Устройство содержит формирователь 1 выбросов, элементы И 2 — 7, первый сумматор 8 длительностей выбросов, второй сумматор 9 длительностей выбросов, элемент

ИЛИ 10, элемент задержки 11, дополнительный элемент задержки 12, генератор импульсов 13, блок 14 установки интервала анализа, дифференцирующую цепочку

15, преобразователь 16 длительности импульса в амплитуду, частотно-импульсный преобразователь 17, реверсивный счетчик

18, триггер 19, делитель 20 частоты, замыкающую кнопку 21 с самовозвратом, первый переключатель 22 с неподвижными контактами 23, 24, второй переключатель

25 с неподвижными контактами 26, 27.

Устройство работает следующим образом.

При измерении дисперсии длительностей выбросов переключатель 22 замкнут на контакт 24, переключатель 25 — на контакты 26, 27. Напряжение реализации исследуемого процесса, подводимое к входному зажиму, поступает на сигнальный вход формирователя 1 выбросов. В последнем установлено заданное пороговое напряжение, относительно которого формируются прямоугольные импульсы постоянной амплитуды. Длительность импульса равна длительности выброса, из которого сформирован импульс. Через элемент И 3 (при наличии разрешающего напряжения на его вторОМ входе) импульс поступает в сумматор

G0

8 длительностей импульсов, в котором длительности всех импульсов, поступавших за цикл измерения, суммируются, и через элемент ИЛИ 10 — на входы дополнительного элемента задержки 12 и преобразователя 16. Элемент задержки 12 задергкивает каждый импульс па время, большее его . лптельности.

11реобразователь 16 преобразует импульс ь пропорциональное длитсльности напряжение (коэффициент пропорциональности

К,), которое запоминается. Это напряжение подается на Вход частотно-импульсного преобразователя 17, с помощью которого преобразуется в периодическую последовательность импульсов. Частота импульсов на выходе преобразователя 17 пропорциональна этому напряжению (коэффициент пропорциональности Кг). Эти импульс 1

1.оступают на вход элемента И 4, на другой вход которого поступает задержанный импульс с выхода элемента задержки 12.

На выходе элемента И 4 образуется пачка импульсов, число импульсов в которой равно ns — — 1 1Т=К1Кгтг. Эти импульсы подводятся к входу элемента И 5 и проходят через нее на суммирующий вход реверсивного счетчика 18 (если триггер 19 находится в единичном положении) . 3адним фронтом импульса на выходе элемента задержки 12 формирователь 1 выбросов подготавливается к формированию следующего выброса.

Суммирующий вход реверсивного счетчика соединен с входом q-й декады, поэтому после прохождения Л = 10 1 выбросов в счетчике 18 будет накоплено число А, пропорциональное оценке второго момента длительностей выбросов, т. е.

N 1 lv

A = К К 10 P г =-. N К К

i =.1 i 1

=- У К,К.М И.

Для получения прямого отсчета необходимо установить A" ÊlÊ2 = 101 .

По истечении 1V выбросов в сумматоре 9 образуется сумма длительностей выбросов, которая пропорциональна оценке математического Ожидания длительности выбросов

Ь. /1 - =NM(-.)

i=1

Число N обрабатываемых выбросов задается устройством, состоящим из элемента И 6, делителя 20 частоты, триггера 19 и замыкающей кнопки 21 с самовозвратом.

До начала измерений триггер 19 находится в нулевом состоянии. При этом на вторые входы элементов И 3, 6 и первый вход элемента 5 подается запрещающий (нулевой) потенциал.

После нажатия кнопки 21 первый выходной импульс дифференцирующсй цепочки

15 очищает делитель 20 частоты и перебра650083 сывает триггер 19 в единичное положение, вследствие чего на входы элементов И 3, 5, 6 поступает разрешающий (единичный) потенциал. С этого момента создается возможность передачи прямоугольных импуль- 5 сов через элемент И 3 на входы сумматора

8 и прохождения импульсов с выхода дифференцирующей цепочки 15 в делитель частоты, а также поступления выходны: импульсов элемента И 4 на суммирующий 10 вход реверсивного счетчика 18. Делитель

20 частоты представляет собой пересчетную схему, коэффициент пересчета которой

N = 10 1.

После поступления N импульсов на вы- 15 ходе делителя частоты возникает импульс, перебрасывающий триггер 19 в нулевое положение. В результате этого запираются элементы И 3, 5, 6, а на !первый вход элемента И 7 подается разрешающий потец- 20 циал. Кроме этого, импульс с выхода делителя частоты, задержанный элементом задержки 11 на промежуток времени (достаточный для окончания формирования в реверсивном счетчике 18 числа А), поступает 25 на вход опроса сумматора 8 длительностей импульсов, на выходе которого при этом формируется прямоугольный импульс с длительностью

Длительность этого импульса преобразуется с помощью преобразователей 16 и 17 в частоту f2 — — К1К т,, коротких импульсов, 35 которые заполняют с помощью элемента И

4 прямоугольный импульс с длительностью задержанный элементом задержки 12.

На выходе элемента И 4 образуется пачка 40 импульсов, число импульсов в которой равно в= f2-, — К,К, 2 — у К,К X

Эти импульсы поступают через элемент И

7 на вычитающий вход реверсивного счет- 50 чика 18. В результате цикла измерения показание реверсивного счетчика L будет пропорционально оценке дисперсии длительностей выбросов — (М(с)) } = D(tl.10, где число р определяет положение запя- 50 той.

В режиме измерения дисперсии суммы длительностей выбросов т, случайного процесса за интервал времени Т переключатель 25 замкнут на контакт 26, переключа- 55 тель 22 — на контакт 23. Импульс с выхода генератора 13 импульсов опроса запускает блок 14 для установки интервала анализа Т, на выходе которого формируется прямоугольный импульс длительностью T (величину Т можно регулировать). В течение интервала време!пи 7 на втором входе элемента И 2 присутствует рз",решаюц,ее напряжение, и прямо тол!, ы,. пмпульсь1, сфо11мированиые из выоросов 1!селе !ye,;orn процесса, поступают:1ерсз эл"мент Й 2 на вход сумматора длительностей импул!сов. При этом каждый сформированный импульс задним фронтом через переключатель 25 воздействует на управляющий вход формирователя выбросов и подготавливает последнии к формированию следг1ощсго импульса.

По окончании интервала анализа T задним фронтом импульса с гыхода блока 14 производится опрос с ..мматора 9 длитс,-.:.ностей импульсов,,а выходе которого при этом формируется прямоугольный импульс длительность!о т,, равной сумм=,".литсльностей выбросов за интервал времени T.

Этот импульс поступает на входы элемента

И 3 и дифференцирующей цепочки 15.

Число 11 обрабатываемых сумм длительностей выбросов и формирование оценки дисперсии суммы длительностей выбросов

О(т.) осуществляются далее аналогично рассмотренному выше режиму измерения дисперсии длительностей одиночных выбросов.

Введение новых элементов (два сумматора длительностей импульсов, блок устанозки интервала анализа, частотно-импульсный преобразователь и дополнительные элементы И и задержки) позволяет измерять дисперсию суммы длительностей выбросов за установленный интервал времени, что расширяет функциональные возможности устройства. Кроме того, в устройстве отсутствует сложный элемент — аналогоцифровой квадратор, что упрощает его.

Формула изобретения

Устройство для определения дисперсии длительностей выбросов случайных- процессов, содержащее формирователь вы< росов, генератор импульсов опроса, пять элементов И, два переключателя, преооразователь длительности импульса в амплитуду, реверспвный счетчик, делитель частоты, элемент за 5ержк11, три! Гср, замыкающ11й кнопку с самовозвратом, дпфферс»цирующую цепочку, вход которой соединен с первым в. одом первого элсме»Tа И и подклю1ен к первому выходу пер.©ã0 перекл1о1ателя, второй вы.,од которого соединен с первым входом второго элемеп! а И. вход первого переключателя подключсн к вы..оду формирователя выбросов, выход дпфферени11р ющей цепочки 1!Одкл1очсн 1; пер650083

8 вому входу третьего элемента И и через замыкающую кнопку с самовозвратом к первому входу делителя частоты и к единичному входу триггера, нулевой выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И и к вторым входам первого и третьего элементов И, соответственно выход третьего элемента И соединен с вторым входом делителя частоты, выход которого подключен к входу элемента задержки и к нулевому входу триггера, единичный вы.ход которого соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, а выход первого элемента И подключен к первому входу элемента ИЛИ, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и расширения функциональных возможностей, путем определения дисперсии суммы длительностей выбросов, в него введены два сумматора, блок установки интервала анализа, дополнительный элемент задержки, шестой элемент И, частотно-импульсный преобразователь, при этом первый вход первого сумматора соединен с выходом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу дифферепцирующей цепочки, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу . дополнительного элемента задержки, и через преобразователь длительности импульса в амплитуду — с входом частотно-импульсного преобразователя, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого подключен к выходу дополнитель10 ного элемента задержки, и через второй переключатель — с вторым входом формирователя выбросов, выход шестого элемента И соединен с вторыми входами четвертого и пятого элементов И, выход генерато15 ра импульсов подключен к входу блока установки интервала анализа, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход соединен с входом дифференцирующей цепочки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мирский Г. Я. Аппаратурное определсние характеристик случайных процессов.

М., «Энергия», 1972, с. 353.

2. Авторское свидетельство СССР № 387392, кл. G 06F 15/36, 1971.

Составитель Л. Григорьяи-Чтенц

Редактор Е. Караулова

Техред А. Камышникова

Корректоры: И. Позняковская и 3. Тарасова

Заказ 324jl2 Изд. ¹ 171 Тираж 779

Подписное

1(ПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, й!осква, 5К-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2