Устройство для определения оценки па-pametpob выбросов

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 020279 (21) 2721500/18-24 (51}М. КЛ. с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

G 06 F 15/36

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открыти й

Опубликовано 07.02.81.Бюллетень No 5

Дата опубликования описания 100281

{53) УДК 681. 3 (088.8) аявител нения и математического ожидания выбросов при одновременном его упрощении.

Достигается это тем, что устрой5 ство для определения оценки параметров выбросов, содержащее элементы И, блок умножения, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а выход является первым выходом устройства, счетчик выбросов, сумматор положительных значений сигнала и сумматор отрицательных значений сигнала, содержит блок определения знака входных сигналов, функциональный

15 преобразователь и блок определения максимумов выбросов, вход которого является входом устройства и подклю.чен к входу блока определения знака входных сигналов, выходы которого

20 подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к выходу блока определения максимумов выбросов и к входу счетчика выбросов, выходы первого и второго элементов И соответственно через сумматор положительных значений сигнала и сумматор отрицательных значений сигнала подключе30 ны к первым входам соответственно

Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам и может быть использовано в измерительной и вычислительной технике для статистической обработки случайных процессов.

Известны устройства, решающие ту же задачу г1

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь, суммирующие и вычитающие счетчики, логические элементы и регистры 721.

Существенными недостатками указанных устройств являются сложность и низкая точность при определении выбросов случайных процессов из-за возможности пропусков экстремальных значений. Необходимость преобразования исследуемого сигнала из аналоговой формы в дискретную вносит свою методическую ошибку, возможно искажение информации амплитуд выбросов за счет усреднения при исследовании периодически повторяющихся виброакустических сигналов.

Целью изобретения является повышение то ности при определении оценок с-реянего кRan >aòè÷eeêîãо откло(5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ

ВЫБРОСОВ

802969 третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к выходу счетчика выбросов, при этом выход третьего элемента И соединен с первыми входами сумматора и функционального преобразователя, а выход четвертого элемента Р

5 подключен к вторым входам сумматора и функционального преобразователя, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, первый вход которого является вторым выходом устройства.

Введение функционального преобразователя позволило, зная зависимость соотношения положительных и отрицательных выбросов, простым пере- )5 множением оценки математического ожидания на величину этой функции получать среднее квадратическое отклонение. Введение блока определения максимумов выбросов с последующим опре- Щ делением знака выбросов позволяет произнодить раздельное суммирование по положительным и отрицательным выбросам, а экстремальные значения вибросигналов несут большую информацию о неисправностях, чем усредненное их значение.

Для случайного процесса x(t), имеющего нормальный закон распределения, в качестве оценки среднего квадратического отклонения можно использовать среднее значение выбросов о носительно математического ожидания с учетом изменения функции случайного процесса.

Рассмотрим это на примере случайноз5 го процесса х(t). Математическое ожидание выбросов определится (x„-х,)+(х1-х +....+ (х„-х )

"х()

40 де x„-x,= a„; (х -xg = а, () или М (е)-М вЂ” а +а +а + + х и

Рассматривая неравенство Коши

ay+a +а +....+а с где и-ая часть представляет собой зна чение среднего квадратического откло- нения 6(), а левая-среднее значение или оценку математического ожидания выбросов M(.e) можно записать

55 (с) = 6(с) и или М(г) f (c.) = 6 (v), ЬО где 1(с) — функция изменения случайного процесса, полученная аналитически, а„+а +....+ад. )

С " ") — коэффициент, a1+a4+ ° ° ° - ° +а1„ показывающий отношение положительных и отрицательных

:ныбросон по модулю (он должен быть всегда меньше единицы).

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг. 2 функция изменения случайного процесса, полученная аналитически;на фиг.3функциональная зависимость случайного сигнала f(x).

В схему (см. фиг. 1) входят блок

1 определения максимумов выбросов, блок 2 определения знака входных сигналов, счетчик 3 выбросов, элементы И 4, 5, сумматоры 6, 7 положительных и соответственно отрицательных значений сигнала, элементы И 8, 9, сумматор 10, функциональный преобразователь 11, блок 12 умножения.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на блок

1 определения максимумов выбросов и блок 2 определения знака входных сигналов, далее в счетчик 3 выбросов; при достижении (допустим) положительного максимума выброса происходит его измерение, и измеренная величина подается на элементы И 4, 5.

При изменении полярности входного сигнала на отрицательный блок 2 выдает соответствующий сигнал на открытие элемента И 4 и значение измеренной амплитуды заносится в сумматор 6 положительных значений сигнала. При изменении полярности входного сигнала на положительный блок 2 определения знака нходных сигналов выдает сигнал для открытия элемента И 8 и значение амплитуды будет занесено в сумматор 7 отрицательных .значений сигнала. По истечении заданного числа выбросов счетчик 3 выдает сигнал на вторые входы элементон И 8, 9, в результате открытия которых сигнал с сумматорон б, 7 заносится в сумматор 10 и подается на функциональный преобразователь 11, с выхода которого получаем сигнал согласно функциональной зависимости, показанной на фиг.3.

Сигналы с сумматора.10, и функционального преобразователя 11 подаются на блок умножения 12, с выхода которого получаем сигнал согласно выражению (3)..

С выхода сумматора 10 получаем значение математического ожидания

М(п) согласно выражению (1).

Такое построение схемы получения оценки среднеквадратического отношения позволило испольэовать однотипные схемы: так, в качестве блока определения максимумов выбросов можно использовать интеграторы, а блок умножения построен на днух интеграторах, функциональный преобразователь представляет собой диодный нелинейный

802969 преобразователь, реализирчющий функцию, показанную на фиг. 3.

Использование блока определения максимумов выбросов позволяет повысить точность определения среднего квапоатического отклонения выбросов.

Формула изобретения

Устройство для определения оценки параметров выбросов, содержащее элементы И, блок умножения, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а выход является первым выходом устройства, счетЧик выбросов, сумматор положительных значений сигнала и сумматор отрицательных значений сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит блок определения знака входных сигналов, функциональный пре- 20 образователь и блок определения максимумов выбросов, вход которого является входом устройства и подключен к входу блока определения знака входных сигналовр Выходы которого под- 5 ключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к выходу блока определения максимумов выбросов и к входу счетчика выбросов, выходы первого и второго элементов И соответственно через сумматор положительных значений сигнала и сумматор отрицательных значений сигнала подключены к первым входам соответственно третьего и четвер- того элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к выходу счетчика выбросов, при этом выход третьего элемента И соединен с первыми входами сумматора и функционального преобразователя, а выход четвертого элемента И подключен к вторым входам сумматора и функционального преобразователя, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, первый вход которого является вторым выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 369574, кл. G 06 F 15/36, 1970.

2. Устройство для оперативного определения статистических случайных процессов, Vill Всесоюзный симпозиум

"Методы представления и аппаратурный анализ случайных процессов и полей", Секция П;Л., 1975, с. 63 (прототип).

802969

Составитель Э. Сечина

РедактоР Е. ГончаР ТехРеД Т.Маточка Корректор 1 .. 11а и»

Заказ 106?!/62

1н iн з !1181 "1!атс нт"; ужгород ул !!ро к! 1

g6

/д4

152

4ЛО

12д

12б

124

122

120 !

А 16

1,14

1,12

)Од

ЦЮ (У, 102

С . 61 02 0J 04 Щ Щ 07 Од Of g0

Фиг 2

Тираж 756 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета !. C(Р по делам изобретений и откр!!ти11

1,303 >, Москва, 1<-35, Раушская изб., д. 4ii