Устройство для определения статических моментов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЮТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.04.77 (21) 2475656/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 25.04. 79.Бюллетень № 1.5

Союз Соеетскмн

Социалистммесмин

Респубпмк (i

C 06 С 7/52

Гевудврстевнный немнтвт

СССР ее денем нэеервтвннй н етнрмтнй (53) УДК 681.3 (088.8) Дата опубликования описания 30.04.79 (72) Авторы изобретения

9 ц ; и, йД 1!;», А. Г. Струнин и B. И. Губарь

Киевский ордена Ленина попитехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель

Ж я яР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ МОМЕНТ В

Изобретение относится к области опредепения комплексных математических характеристик.и может быть испопьзовано дпя широкого круга задач исспедова- . ния нестационарных спучайных процессов, в частности, в измерительной технике. Известны устройства дпя определения статистических моментов случайных процес сов, но такие усч ойства не обеспечивают высокой точности вычисления моментов высоких порядков (1)(2 j.

Из известных устройств, определяющих . статистические момент наиболее близким по технической сущности является вычислитель моментов, содержащий масштабный т5 усипитепь, первый вход которого соединен с первым выходом автоматического регупятора масштабов, второй выход которого через блок переключения переходных процессов подключен к первым входам соответствующих усредняющих усилителей, выходы которых являются соответствующими выходами устройства, при этом выход первого усредняющего усипитепя соединен со входом автоматического регупятора масштабов, второй вход первого усредняющего усипитепя подключен к выходу первого квадратора, к первому входу блока умножения и через второй квадратор — ко второму входу второго усредняющего усипитепя, при этом выход бпока умножения соединен со вторым входом третьего ус редняющего. усилителя 2 f .

В процессе измерения статистических моментов дпя уменьшения погрешности умножения квадрирования, коэффициент передачи масштабного усилителя изменяется так, чтобы вепичина сигнала на входах квадраторов и бдока умножения находилась в заданном диапазоне. При этом погрешность блока умножения, квадраторов и усредняющих усилителей можно сделать скопь угодно мапыми и основной их вклад в погрешность измерения. статистических моментов вносит масштабный усипитепь.

Кроме того, аддитивная погрешность масштабного усилителя воспринимается как нестационарность исспедуемого процесса.

658576

Выходную величину устройства можно записать как:

1 у -tK (х+ ax)j где К вЂ” "идеальное значение коэффицио ента масштабного, усилителя, Х вЂ” входная величина, hX — погрешность, приведенная ко входу масштабного усилителя.

Или по каждому выходу устройства: ®й

g "K0(x - л X) Кох (1 + 9 ) ц «к, (х i 2xax + ьх ) =к, х (а2У ф, g =-õ (õ ç éõ 3õüõ inx ) =

3 2 3

=К x é38+38 8 ), ц -К4 (х4 4хзлх+ЬхЬх2 дхьх +ьх4) =

= Кох (1 48 +б8" +46 k F ), 20 где о — аддитивная погрешность масштабного усилителя.

Таким образбм, погрешность масштабного усилителя полностью входит в результат измерения и все более влияет на результат измерения при возрастании номера (l ) измеряемого момента (ц ), что значительно снижает точность измерения статистических моментов.

Белью настояшего изобретения являеч» ся повМшение точности устройства изме.рения статистических моментов.

Поставленная цепь достигается тем, что в него введены входной и выходной переключатели, первый и второй инверторы и дополнительный усредняюший усй июль, вход которого соединен с первым входом входного переключателя и является входом устройства, а выход дополнительного усредняюшего усилителя через первый инвертор соединен со вторым входом входного переключателя выход которого соединен со вторым входом масштабного усилителя, выход которого подключен ко входу выходного переключателя, первый выход которого соединен со входом второго инвертора, выход которого соеди« нен со вторым выходом выходного переключателя, со вторым входом четвертого

56 усредняющего усилителя, со входом первого квадратора и со вторым входом блока умножения.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит входной перЬклю чатель 1, на вход которого подается входной сигнал непосредственно, а на вто рой вход - через последовательно соединен, ные дополнительный усредняющий усйлитель 2 и первый инвертор 3. Выход входного перекшочатеця 1 подключен через масштабный усилитель 4 ко входу выходного переключателя 5, выходы которого один через второй инвертор 6, а другой непосредственно подключены ко входам усредйяюшего усилителя 7, квадратора

8 и блока умножения 9. Выхол квадратора 8 подключен ко входам усредняю щего усилителя 10, блока умножения 9 и квадратора 11, выход которого подключен ко. входу усредняюшего усилителя 12. Выход блока 9 подключен ко входу усредняюшего усилителя 13, а выход усредняюшего усилителя 10 подключен ко входу автоматического регулятора масштабов 14, один выход которого подключен на управляющий вход масштабного усилителя 4, а другой выход через блок исключения переходного процесса 15 подключен к управляюшим входам усредняющих усилителей 7, 10, 12 и 13.

Работа устройства лля определения статистических моментов осушествляется в два такта: в первом такте переключатели 1 и 5 стоят в-положении (a), при этом входной сигнал X проходит через переключатель 1 и масштабный усилитель 4 с коэффициентом передачи, приводится к диапазону, необходимому. для выполнения операций умножения и квадрирования с высокой точностью, далее проходит через переключатель 5 и усредняется в усредняющих усилителях 7, 10, 12„13, прел варительно: возведенный в степени с пер вой по четвертую с помощью квадраторов 8 и ll, a также блока умножения 9.

Автоматический регулятор масштаба 14 позволяет поддерживать выходную величину масштабного усилителя 4 в требуемом диапазоне, а также увеличивает быстродействие устройства с помощью блока исключения переходного процесса 15, и при этом на выходах устройства появляются величинй

Ч,=(к.(. + дх)1 а на выходе инвертора 3 величина (-Х ).

Во втором такте;переключатели ста-. вятся в положение (о ) и при этом величина { -Х ) с выхода инвертора 3 проходит через масштабный усилитель 4, на выходе которого появляется величина (K(-х + дх) ),затем через инвертор 6, принимая значение (К(x - ЬХ) j,äàëåå возводится в степень с первой по четвертую, 5 6585 с помошью квадраторов 8 и 11 и блока умножения 9, и усредняется в усредняюших усилителях 7, 10, 12, 13 с уже имеюшимися там величинами, то есть во втором такте на выходы устройства пос- 5 тупает величина ц (к, (x - ь )) а в результате усреднения с величиной, полученной в первом такте, на соответст- 1О вуюших выходах уСтройства получим:

Ч4=(у,+ ц,)/2 - К.х, у =(ц у )/2 = х (1+26 ), (ц +ц (2=Кок (i+ 12Р а2,5 )

Таким образом, из уравнения преобразования исключаются все. нечетные степени аддитивной погрешности масштабного 20 усилителя, то есть погрешность измерения ставится величиной второго порядка малости и растет значительно медленнее при увеличении порядка измеряемого момента, а следовательно, точность измерения статистических моментов значительно возрас- тает.

Применение новых элементов-переключателей, инверторов и усредняюшего усилителя выгодно отличает предлагаемое устройство для определения статистических моментов от укаэанного прототипа, так как уменьшается погрешность измерения более, чем до второго порядка малости, обусловленная аддитивной погрешностью масштабного усилителя, что увеличивает точность измерения статистических моментов и устраняет необходимость разработки измерителей статистических моментов, близким

40 ло метрологическим характеристикам к описанному. измерителю.

Формула изобретения

Устройство для определения статисти45 ческих моментов, содержащее масштабный

76 усилитель, первый вход которого соеп»нен с первым выходом автоматического регулятора масштабов, второй выход которого через блок исключения переходных процессов подключен к первым входам соответствуюших усредняюших усилителей, выходы которых являются соответствуюшими выходами устройства, при этом выход первого усредняюшего усилителя соединен со входом автоматического. регулятора масштабов, второй вход первого усредняюшего усилителя подключен к выходу первого квадратора, к первому входу блока умножения и через второй квадратор - ко второму входу второго усредняюшего усилителя, при этом выход блока умножения соединен со вторым входом третьего усредняюшего усилителя, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства в него введены входной и выходной переключатели первый и второй инверторы и дополнительный усредняюший усилитель, вход которого соединен

:с первым входом входного переключателя и является входом устройства, а выход ,дополнительного усредняюшего усилителя через первый инвертор соединен со вторым входом входного переключателя, выход которого соединен со вторым входом масщтабногц, усилителя, выход которого подключен ко входу выходного переключателя, первый выход которого соединен со вторым выходом выходного переключателя, со вторым входом четвертого усредняюшего усилителя, со входом первого квадратора и со вторым входом блока умножения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР, % 475625, кл. С 06 F 15/36, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР, Из 318033, кл. Я 06 F 15/36, 1970.

658576

Составитель Э. Сечина

Редактор Э. Губнипкая ТехредМ. Келемеш Корректор Г. Назарова

Заказ 2059/45 Тираж 779 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4