Устройство для определения средней мощности и дисперсии случайного процесса

 

гг

В

СВ (:Щ(," ) -...).

МТЕн ц6574 38

Союз Советскин

Социалистинескин

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлеио25.02.77 (21) 2457807/18-24 (51} M. Кл

G О6 F- 15/36 с присоединеииеее заявки М (23) Приоритет

Гоаударетаеннвй камнтет

СССР на делам нэобретеннй н еткрнтнй

Опубликовано15.04.79.бюллетень № 14 (53) УП,К,881.3 (0 88. 8) Дата опубликования описания 18.04.79 (72) Авторы изобретения

Г. Я. Мирский, В. Л. Гольденберг и А. Л. Синявский

Московский ордена Трудового Красного Знамени электротехнический институт связи (71) Заявитель

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ

И ДИСПЕРСИИ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА

Изобретение относится к области специализированных средств вычислительной техники, предназначенных для аппаратурного определения характеристик случайных процессов.

Известно устройство для определения средней мощности и дисперсии случайного процесса, содержащее входной блок, квадратор, блок усреднения, показывающий или регистрирующий прибор (lj. Однако такое устройство не позволяет простым путем регулировать продолжительность измерения и требует применения дополнительных блоков для получения результата в цифровой форме.

Наиболее близким по техническому решению к данному изобретению является устройство для определения средней мошности и дисперсии случайного процесса (2), содержащее блок запоминания, первый вход которого является входом устрой20 ства, а второй вход соединен с единичным входом триггера и подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого объединен со входом делителя частоты и под ключен к выходу генератора импульсов, вход которого соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого подключен к первому входу счетJ чика, второй вход которого соединен с выходом элемента И, выход блока запоминания подключен к первому входу блока сравнения, Bblxog которого соединен с нулевым входом триггера, выход которого подключен к третьему входу элемента И.

Недостатком этого устройства является значительная погрешность определения средней мощности и дисперсии случайного процесса.

Целью изобретения является повьнпение точности устройства.

Для этого в предлагаемое устройство для определения средней машности и дисперсии введены два пнфроаналоговых преобразователя, сумматор и два блока

657438 пересчета, при этом первый выход первого блока пересчета сс эдинен со вхоцом второго блока пересчета, первый выход которого соединен со входом блока управления, а второй выход подключен ко вхо- у ду первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго цифроаналогового преобразователя, ехоп которого tO соединен со вторым выходом первого блока пересчета, вход которого подключен к выходу делителя частоты, выход сумматора соединен. со вторым входом блока сравнения, а третий вход сумматора сое- 3$ динен с пятым выходом блока управления.

Блок-схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит блок 1 запомина- . ния, блок 2 сравнения, триггер 3, эле- 20 мент И 4, счетчик 5,генератор импульсов

6, делитель частоты 7, первый блок пересчета 8, второй блок пересчета 9, пе-звый цифроаналоговый преобразователь 10, второй цифроаналоговый преобразователь 25

11, сумматор 12, блок управления 13.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение реализации ф) исследуемого случайного процесса подается на вход устройства, которое -определяет оценку средней мощности процесса Р, выделяемой на резисторе сопротивлением в 1 Ом, ° согласно выражению р х P.)

Ф =1

Устройство работает циклически. 3а один цикл устраняется М дискретных выборок.

Момент1; выборки задается -м импульсом опроса, поступающим на второй вход блока запоминания с первого выхода блока управления 1. Блок 1 запоминает напряжение х(т. } на время длительности выборки (периода опроса)ТО . Тот же им- 5 пульс опроса перебрасывает триггер 3 из

И (I состояния О в состояние "1".

В результате на выход элемента И 4 подается разрешающий потенциал, существующий до момента, пока триггер 3 не будет возвращен в состояние 0 выходным импульсом блока сравнения 2.

Последний сравнивает запомненное напряжение х(1 j с образцовым напряжением

U(t), подаваемым на второй вход. В момент равенства этих двух напряжений на выходе блока сравнении возникает короткий импульс.

Таким образом, триггер 3 формирует прямоугольный стробируюший импульс, длительность Г. < 7 которого опрецеляется интервалом, разделяющим момент t

f 1 выборки и момент t" "равенства образцс

f вого напряжения напряжению выборки.

Этот импульс заполняется счетными импу@ьсами, поступающими на вход элемента И 4 от генератора 6 с частотой Г сч.

На выходе элемента И образуется пачка импульсов, число которых составляет

{q.= ; р . При наличии на первом вхосч це элемента И 4 разрешающего напряжения пачки импульсов проходят в счетчик, который к началу цикла измерения уста« о

НОВЛЕН В НОЛЬ, Для определения мощности необходимо, чтобы длительность импульса Г и соотг ветственно число h импульсов в пачке были пропорциональны квадрату напряжения выборки х(. ° ) . Это достигается при

1 р условии, что образцовое напряжение V(t) изменяется пропорционально корню квадратному из времени, т.е. U(t)= kß .,Так как в момент ; напряжение 0(1 )-"0, то, Очевидно 31 g 0 (Ь ) НО 0(1.)=Х(1 ° } Х(И j} p а g. Спедовательно) ;= сч x2(.}=k xг(ц

Г г сч 3

В описанном устройстве в качестве образцового напряжения используется ступенчатое напряжение, которое с требуемой точностью айпроксимирует напряжение

0®. Формирование такого напряжения основано на получении числового кода с последующим преобразованием его в аналоговый сигнал, который аппроксимируется линейно-ступенчатой функцией, моделируемой путем цифроаналогового преобразования.

Формирователь линейно-ступенчатого напряжения состоит из генератора счетных импульсов 6 и делителя частоты 7, представляющих источник сигналов, который задает шаг дискретизации - длительность мелкой ступени, первого блока пересчета 8 и второго линейного цифроаналогового преобразователя 1 1, образующих блок формйрования мелких ступеней, . высоты которых изменяются по линейному закону, второго блока пересчета 9 и . первого цифроаналогового преобразователя 10, выполняющих функцию блока формирования крупных ступеней, высоты которых пропорциональны корню квацратн ъму из числа, и сумматора 12, осушес т

65743 8 вляюшего суммирование напряжений ступеней обоих видов.

Работа формирователя начинается с момента поступления на управляюший вход генератора счетных импульсов 6 сигна- $ ла с выхода блока управления 13. С этим сигналом синхронизированы первый импульс опроса {импульс первой выборки) и фронт импульса, подаваемого на вход элемента И 4 и определяюшего продолжи- 1г тельность цикла усреднения {измерения).

Счетные импульсы с периодом следоввнияТ„„подаются с выхода генераторе

6 в делитель частоты 7 с коэффициентом деления q . Ha выхопе делителя образуют- $ ся импульсы с периодом следования h7 = ж Г / задаюшим шаг дискретизации— длительность мелких ступеней. Эти импульсы поступают в первый блок пересчета 8, представляющий собой счетчик ем > костью rn импульсов. Следовательно, после каждых ур импульсов, поступивших на вход блока 8, на его первом выходе появ-. ляется один импульс. На втором выходе первого блока пересчета 8 образуется ко- 3$ довая комбинация, соответствуюшая числу импульсов, зафиксированных и этом блоке и преобразуемая цифроаналоговым преобразователем 11 в пропорциональное напряжение. Таким образом на вход сум36 маторв 12 подается линейно-иэменяюшееся напряжение мелких ступеней. о

С выхопа первого блока пересчета 8 подеются на вход второго блока пересчета 9 импульсы, период следования кото3$ рых равен щдТ ., Следовательно, числа во втором блоке пересчета 9, а значит, и кодовые комбинации нв его втором выходе изменяются в rn раз реже, чем в

40 первом пересчетном блоке. Кодовая комбинация подается с выхода блока 9 в цифроаналоговый преобразователь 10, который преобразует число в напряжение, пропорциональное корню квадратному иэ

4$ числа. Так формируется напряжение крупных ступеней, которое поступает на первый вход сумматора 12. На выходе этого блока получвется напряжение, представ ляюшее собой сумму напряжений крупных

$0 и мелких ступеней.

С каждой новой крупной ступенью должен изменяться наклон мелких, линейноизменяюшихся ступеней. Для осушествления этого импульсы с выхода второго

$$ блока пересчета (емкость этого блока ts импульсов) поступают на вход блока уп равления 13. Последний формирует сигналы-команды, попвввемые на третий ахоп сумматора 12 и управляюшие весами, с которыми выходное напряжение линейного цифроаналогового преобразователя

11 суммируется с выходным напряжением цифроаналогового преобразователя 10. В результате ко входу блока сравнения 2 подводится напряжение, которое состоит из ртам мелких ступеней, изменявшихся с шагом ДТ. С этим напряжением, аппроксимирующим напряжение Uft) = k A, ! сравнивается запомненное .напряжение

ХЯ ). .Рациональным выборбм чисел лч

4 и д можно уменьшить погрешность аппроксимации до допускаемой величины.

За К выборок (опросов) в счетчике

5 накапливается число

8 И 2 к

В=,г Ь.,=k, х И,)=к,Мр„, -1 гдеР - оценка средней мошности случай х кого процесса (или опенка дисперсии при сч центрироввнном процессе X(g) к = — 1

Количество выборок К (продолжительность цикла усреднения) задается блоком управления. Если выбрать число Ы и К так, чтобы к И 100(л - целое число), то Р„= В-10 и устройство получается прямоноказы ваюшим.

Описанное устройство позволяет уменьшить погрешность вппаратурного определения средней мошности (дисперсии случайного процесса и получить высокую метрологическую надежность. Это сушественно повышает эффективность использования устройства в системах автоматического управления, передачи информации, производственного и эксплуатационного контроля, информационна»измерительных системах.

Формула изобретения

Устройство для определения средней мошности и дисперсии случайного процесса, содержашее блок запоминания, первый вход которого является вхопом устройства, а второй вход соединен с единичным входом триггера и подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого обьединен со входом делителя частоты и подключен к выходу генератора импульсов, ахоп которого соединен с третьим выходом бло(i57 4:3 8

Составитель Л.Григорьян-Чтенц

Техред 3. Фанта Корректор А. Кравченко

Редактор Н. Каменская

Заказ 1797/48 Тираж 779 Подписное., UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ка управления, четвертый выход которого подключен к первому входу счетчика, втс рой вход которого соединен с выходом элемента И, выход блока запоминания подключен к первому входу блока сравнения, выход которого соединен с нулевым входом триггера, выход которого подключен к третьему входу элемента И, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены два И) цифроаналоговых преобразователя, сумматор и два блока пересчета, при этом первый выход первого блока пересчета соединен со входом второго блока йересчета, первый выход которого соединен со вхо- 1$ дом блока управления, а второй выход подключен ко входу первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен со вторым вы» ходом первого блока пересчета, вход которого подключен к выходу делителя частоты, выход сумматора соединен со вторым входом блока сравнения, а третий вход сумматора соединен с пятым выходом блока управления, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процес-. сов, М., "Энергия, 1 97 2, с ..92.

2. Мирский Г. Я. Аппарагурное определение характеристик случайных процессов, М., Энергия, 1972, с. 54.