Устройство для определения на-чального momehta -го порядка

 

О П И С А Й"М. фИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советских

Социалистических

Ресттублик 1798866

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 13.03.78 (21) 2589774/18-24 с присоединением заявки М (23) П риоритет

Опубликовано 23.01.81. Бюллетень М 3 (5! )М. Кл.

G 06 Р 15/36 (осударственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.3 (088.8) Дата опубликования описания 25.01.81 (72) Авторы изобретения

А. И. Карякин и В. Л. Саванов

Московский ордена Ленина энергетический институт (7l) Заявитель которого подключен к первому входу компаратора, генератор тактовых импульсов и реверсивный счетчик (2).

Недостатком известных устройств является наличие возрастающего количества генераторов дополнительных сигналов и компараторов при увеличении порядка измеряемого момента, вследствие чего известные устройства являются достаточно сложными.

По этой же причине известные устройства измеряют оценку одномерного начального момента с большой погрешностью.

Ilenbio изобретения является упрощение устройства при одновременном увеличении точности измерения.

Эта цель достигается тем, что устрой ство для определения начального момента ь -го порядка, содержащее блок масштабирования, выход которого подключен к первому входу компаратора, генератор тактовых импульсов и реверсивный счетчик, содержит генератор /сигнала заданного распределения, выход которого соеИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения многоцелевых статистических анализаторов случайных стационарных эргодических сигналов.

Известно устройство для определения начальных моментов тт -го порядка, содержащее входной блок, нелинейный преобразователь, аналого-цифровой преобра19 зователь, генератор дополнительных сигналов, схемы совпадений, генератор так» товых импульсов, реверсивный счетчик 1);

Однако наличие сложных и нестабильных аналогового и аналого-цифрового преобразователей делает устройство не только сложным в аппаратурном отноше» нии, но и приводит к большой приборной погрешности при измерении оценки одно.мерного начального момента и -го порядка.

Наиболее близким по технической cymности является устройство, содержащее входной блок масштабирования, выход (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЧАЛЬНОГО

MOMEHTA Д -ГО ПОРЯДКА

798866

Б{Ф} должен обладать независимостью

oT исслецуемого сигнала, иметь одномерную функцию распрецеления

Xn CA 8{") Ь и»

Где а -С"

Сé+a, dъФ с<х(д, )"! 2. 3, ..., ЕСли С<3(Q или ()сС Д

10 )a, Э,S,..., ЕСЛИ С<О И д }

В этом случае Ф f2(t)) " И(81 Р )X(g) (ÖÖ»

= ) >ItIg ров>а„а,=

Ос Х

))

= )" "" Ж ") к= 9 (МХЦ, 20 гце р (z(}j — символ математического ожидания; — одномерная плотность вероятности исследуемого сигнала; — оцномерная плотность вероятности сигнала S(+); — условное математическое ожидание сигнала -(+) при фиксированном значении исслецуемого сигнала.

Е,(хи,() à1

f (S)=air- (5))(Я5

Учитывая, что д 3

)и (Х(Й)/Х) Щи(Х -9)ф (8)45 (5) 5=

С Х

Й2Р (х) .1 С дп Ср

<РРХ 3-(а" +С") "-СР так как

,(}= 5"3, 50 то динен со вторым входом компаратора, выхоц которого соединен со знаковым входом реверсивного счетчика, информационный вход которого объединен со входом тактов и поцключен к выходу гене ра тора та кт овы х им пульс ов.

На чертеже представлена блок-схема устройства для опрецеления начального момента п -го порядка.

Устройство содержит блок 1 масштабирования, генератор 2 сигнала заданного распрецеления, компаратор 3, генератор 4 тактовых импульсов, реверсивный счетчик 5, счетчик 6 тактов.

Устройство работает следующим образом.

После масштабирования в блоке 1 исслецуемый сигнал х(1 ) поступает на один вход компаратора 3, на второй вход которого подан. сигнал$(Ф ) с выхода генератора 2 сигнала. В результате сравнения этих сигналов в компараторе 3, на его выходе получаем знаковый сигнал

2(Ц) = 5,gII (Х(Й- 5 {Ь)), причем высокий потенциал на выходе компаратора 3 будет в те моменты времени, когaa X(t! ) 5{И и низкий — когца

X(<)wS(<). Поэтому к содержимому реверсивного счетчика 5, на знаковый вход которого поступает сигнал z(+l, в З0 момент, когца Х()) 5{ ), будут прибавляться импульсы с генератора 4 тактовых импульсов, а в моменты, когда

Х(й) (8{4), из содержимого счетчика 5 эти импульсы будут вычитаться. Общее з количество тактовых импульсов Й подсчитывается счетчиком 6 тактов. Зная количество импульсов, накопленное в счетчике 5 (N ), за время накопления и импульсов в счетчике 6, нетрудно 40 найти оценку математического ожидания выходного сигнала компаратора получим

Х()= — „" = — „, :" -(„).

1-1

При определенных требованиях к сигналу S(t} можно показать, что величина иф(М1 линейно связана с величиной одномерного начального момента И -го поряцка <(. (х), а именно, А (Х)=Л)И/Z(+)3+8

rge А и В - известные константы.

Если исследуемый сигнал х(1) определен на некотором ограниченном интервале (N, 6 ) и имеет произвольную одномерную функцию распрецеления „(Х) то цля измерения момента с(, {X) сигнал и

ol — ch с3" + с"

d,„Ix)= JNCxI+ = А)и(г)+Ь

Переходя к оценкам, можно записать "„() =я () -в, + где oL„. и Х(М соответственно оценки момента d (g) и математического ожи5 708 дания. Нетрудно показать, что эти оценки - несмещенные.

Предлагаемое устройство позволяет измерять момент о(. ()() с большей точностью, чем известное. Если отчеты сигнала ? (4) некоррелированы между собой, то дисперсия оценки в ГА Ф(х)3= — "са„(х)- с"3(д1 - <„(x)3 > откуда видно, что наименьшее ее значе ние достигается при выборе с=а и 6=Q т. е. в том случае, если интервал значений сигнала B (<) совпадает с интервалом значений исследуемого сигнала. Известное устройство вычисляет оценку момента „(Х) в виде

N u (х) q n g p siq Ex(+ )-0к(„)), 71 1=1 К=

866

Таким образом, точность измерения момента предлагаемым устройством при заданном диапазоне изменения исследуемого сигнала (с, 9) возрастает с увеличением наибольшего из двух значений

I0ll и (r, т. е. с увеличением степени несимметричности интервала задания исследуемого сигнала относительно нулевого значения. що Предлагаемое устройство существенно проще известного, поскольку содержит только один генератор сигнала и один компаратор вместо g -генераторов, и— комнараторов и -входового элемента

М равнозначности, причем точность измерения момента в устройстве выше.

Формула изобретения гдe ) la(tel )X(t)i — максимальное

rnaXr по абсолютной величине значение исследуемого сигнала, U (e ) - отчеты к-го дополнительного сигнала U<(t) не зависимого от исследуемого сигнала и от других дополнительных сигналов и имеющего равномерную плотность вероят. ности на интервале (-g, CP ) . В этом случае

В(1 (X)j-- jq "-4 (Х)1 откуда видно, что наименьшее значение дисперсии достигается при минимально возможном значении С, т, е. ц =! Х(1)1 или О, = ся1, если1с4!)(и сЦ=Ь, если (0)(ф . Таким образом, всегда можно выбрать значения г. и g(r(д,4) g) которые обеспечат выполнение неравенства

2 Ed. „(х))< д(1„(х)).

Устройство для определения начального момента -го порядка, содержащее блок масштабирования, выход которого подключен к первому входу компаратора, генератор тактовых импульсов и реверсив- ный счетчик, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью упрощения, устройство содержит генератор сигнала заданного распределения, выход которого соединен щ со вторым входом компаратора, выход которого соединен со знаковым входом реверсивного счетчика, информационный вход которого объединен со входом счетчика тактов и подключен к выходу генератора тактовых импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мирский Г. М. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. M., "Энергия"; 1972, с. 225.

2. Мирский Г. М. Аппаратурное определение случайных процессов. М., Энергия", 1967, с. ЗО7 (прототип).

Составитель Л. Григорьян-Чтенц

Редактор В. Лазаренко Техред К.Бабурка Корректор) Н. Швыдкая

Заказ 10058/69 Тираж 756 Подписное

ВНИИПИ Гоеударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4