Устройство для определения плот-ности вероятности

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ С ОВЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 120778 (21) 2644529/18-24 с присоединением заявки И9 (23) Приоритет

Опубликовано 150231. Бюллетень Н9 6

Дата опубликования описания 150281 (53)М. Кл

6 06 6 7/52

Государственный коинтет

СССР

IIo делан нзобретеннй н открытий (S3) УДК 681.3 (088. 8) (72) Автор изобретения

П. И. Кныш (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

ВЕРОЯТНОСТИ

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для анализа распределений случайных процессов, в частности, в системах аппаратурного анализа случайных вибраций..

Известно устройство для определения плотности вероятности случайных сигналов, содержащее входное устройство, модулятор, амплитудный селектор, регулятор уровней анализа, схему вычитания, усилитель, счетчик импульсов 1l

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее сумматоры, источник регулируемого постоянного напряжения, источник вспомогательного прямоуголь" ного напряжения, двухсторонние ограничители, блоки вычитания, синхронный детектор, интегратор 121Эти устройства имеют невысокую точность, определяемую шириной дифференциального коридора.

Цель изобретения — повышение точности.

С этой целью в устройство для определения плотности вероятности„ содержащее блок накопления и регистрации, первый и второй сумматоры, первые входы которых объединены и являются входом устройства, вторые и третьи входы сумматоров подключены соответственно к первому и второму выходам источника регулируемого постоянного напряжения и к первому и второму выходам источника вспомогательного прямоугольного напряжения, выходы сумматоров соответственно через первый и второй двусторонние ограничители подключены к первому и второму входам блока вычитания, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, второй вход которого подключен к первому выходу источника вспомогательного. прямоугольного напряжения, введены генератор пилообразного напряжения, генератор импульсов опроса и соответ-

20 ственно для положительного и отрицательного напряжений исследуемого сигнала две цепочки, каждая из кото» рых состоит из последовательно соединенных элемента И, модулятора и але" лого-цифрового преобразователя, терл этом первые входы элементов И оФБединены и являются входом устройства, вторые входы объединены и подклю®вны к выходу синхронного детекяара, 30 входу генератора импульсов опроеа, 805357 первому входу блока накопления и регистрации и первому входу генератора пилообразного напряжения, второй и третий входы которого подключены к выходам элементов И соответственно первой и второй цепочек, а выход генератора пилообразного напряжения соединен с входом источника регулируемого постоянного напряжения, третий выход которого соединен с вторым входом блока -накопления и регистрации, и с другими входами модуляторов первой и второй цепочки, при этом другие входы аналого-цифровых

10 преобразователей объединены и подклвчены к выходу генератора импульсов опроса, а разрядные выходы аналогоt5 цифровых преобразователей подключены соответственно к первой и второй группам входов блока накопления и регистрации.

Иа чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.

Устройство для определения плотности вероятности содержит первый элемент И 1, второй элемент И 2, выходы которых соответственно подключены 25 к первым входам первого и второго модуляторов (ВИМ) 3 и 4, выходы которых соединены с первыми входами аналогоцифровых преобразователей (АЦП) 5 и

6, первый сумматор 7, второй сумма- З0 тор 8, выходы которых соответственно подключены к входам первого и второго усилителей-ограничителей 9 и 10, выходи которых подключены соответственно к первому и второму входам блока 11 вычитания, выходом подключенного к первому входу синхронного детектора 12, выход которого соединен с третьим входом генератора 13 пилообразного напряжения, первый вход которого соединен с выходом элемента 40

И 2, блок 14 накопления и регистрации, первые и вторые входы которого подключены соответственно к выходам аналого-цифровых преобразователей 5 и 6, третий вход соединен с третьими вхо- 4 дами. элементов И 1 и 2 и выходомдетектора 12, четвертый вход блока 14 подключен ко вторым входам АЦП 5 и 6, источник 15 вспомогательного напряжения, первый вход которого подключен к третьему входу первого сумматора 7 и ко второму входу синхронного детектора 12,второй выход источника 15 подключен к третьему входу второго сумматора 8, генератор 16 импульсов опроса, вход которого соединен с вы-. ходом синхронного детектора 12, выход генератора 16 подключен ко вторым входам АЦП 5 и 6, источник 17 регулируемого постоянного напряжения, вход которого соединен с выхо- а0 дом генератора 13.

Первый выход источника 17 регулируемого постоянного напряжения соединен со вторыми входами первого сумматора 7, а второй выход со вторым входом сумматора 8, третий выход подключен ко вторым входам первого и второго модуляторов 3 и 4 и к блоку 14 накопления и регистрации.

Вход устройства подключен соответственно к первым входам первого и второго элементов И 1 и 2 и к первым входам первого сумматора 7 и второго сумматора 8.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение исследуемого сигнала поступает на вход элементов И 1 и 2, сумматоров 7 и 8. В сумматорах суммируются сигналы: входной случайный сигнал с источника регулируемого постоянного напряжения 17, источника вспомогательного прямоугольного напряжения 15, с выходов сумматоров

7 и 8 сигнал поступает яа двухсторонние ограничители 9 и 10, затем на блок 11 вычитания, синхронный детектор 12, на первый вход которого поступают импульсы с первого выхода генератора 15 вспомогательного прямоугольного напряжения, а на второй вход с блока 11 вычитания, синхронный детектор 12, на первый вход которого поступают импульсы с первого выхода генератора 15 вспомогательного прямоугольного напряжения, а на второй вход с блока 11 вычитания. С выхода синхронного детектора 12 прямоугольные импульсы а ьп, соответствующие времени пребывания реализации процесса в пределах дифференциального коридора 2ь0, поступают на вход генератора 13 пилообразного напряжения.

Элементы И 1 и 2 фиксированы на заданные уровня срабатывания (-U

-U ), на третий их вход поступают имйульсы с выхода синхронного детектора 12, при этом элементы И 1 и 2 вырабатывают импульсы, повторяющие форму случайного сигнала в пределах времени импульсов синхронного детектора 12, с выхода импульсы поступают на вход модуляторов ВИМ 3 и 4, на вторые входы которых подано напряжение с регулируемого выхода источника 17 постоянного напряжения, которое изменяется пропорционально изменению наклона пилообразного напряжения генератора 13, работающего при наличии на его входах напряжения с выхода элементов И 1 и 2. В зависимости от полярности исследуемого сигнала генератор 13 пилообразного напряжения формирует импульсы с ростом или спадом напряжения во времени. Модуляторы 3 н 4 осуществляют время-импульсную модуляцию сигнала. Аналого-цифровые преобразователи 5 н 6 преобразуют интервал, определяемый первым нулевым и измерительным импульсом в цифровой код и при поступлении импульсов опроса генератора 16 импульсов опроса осу805357

{О

Формула изобретения

20 ществляется поступление информации в параллельном на входы блока 14 накопления и регистрации. С выхода синхронного детектора 12 импульсы поступают на блок 14 накопления и регистрации, на который с источника

17 регулируемого. постоянного напряжения подаются калиброванные значения напряжения U I

В блоке 14 накопления и регистра ни осуществляется сравнение числа, определяемого количеством разрядов аналого-цифрового преобразователя 5 или б в момент опроса импульсами с калибровочными значениями напряжения, пропорционального изменению напряжения регулируемого источника

17 постоянного напряжения в цифровом коде. В блоке 14 накопления и регистрации подсчитывается число случаев,. при которых напряжение оказалось на интервале уровней, соответствующих калиброванным значениям напряжения.

Отношение этого числа выбора к общему числу случаев служит оценкой плотности вероятности.

Принципально это возможно, если подсчитывать величины U - = „(t), 0 = (t), u+- С{с),..., Ц =,„(),..., 0 = t„(t), где „, С импульсы опроса равной частоты на уровнях анализа, признаком которого является совпадение числа . К(0„„- ) = И (0 - C{ t)) (1) в интервалах анализа ьо (},ао Щ u>(e),..., ь Ж,- -pU„H ) таких,что )1а а 01, (с) †Uep (t) а - о 1 где U (t ) — калиброванные фиксиф. рованные уровни, расположенные внутри дифференциального коридора.

Число показаний значений исследуемого сигнала на определенный i-й фиксированный уровень, отнесенный к общему числу опросов, определяет плотность вероятности исследуемого сигнала по формуле

E к(w,.fu(> =и; (u„(e)))

Ъ

%=т где К И; (U (t )) =И !0„„(t)j f — количество случаев, когда 0Я) исследуемого сигнала совпадает с U {t) по амплитуде и достигается их равенство в цифровой форме

И; (0(g)j =И. (0„„(t))

И .(U{t)g — значение исследуемого сигнала в цифровом коде в момент опроса импульсами;

N. (U< (t)) — значение напряжения к„ калибровочного сигнала в цифровом коде;

К ; =Т вЂ” количество всех случаOгг

55 бО

65 ет на интервале анализа t = T;

Т вЂ” интервал анализа.

Применение модуляторов, аналого- цифровых преобразователей, элементов

И, генераторов пилообразного напряжения, генераторов и:.пульсов позволяет получить высокую точность измерения, определяемую точностью аналого-цифрового преобразователя и аппаратурно сократить число уровней анализа, т.е. сократить число каналов анализа, что обеспечит высокую точность устройства и повысит эффективность применения изобретения в системах аппаратурного анализа случайных процессов.

Устройство для определения плотности вероятности, содержащее блок накопления и регистрации, первый и второй сумматоры, первые входы которых объединены и являются входом устройства, вторые и третьи вхоцы сумматоров подключены соответственно к первому и второму выходам источника регулируемого постоянного напряжения и к первому и второму выходам источника вспомогательного прямоугольного напряжения, выходы сумматоров соответственно через первый и второй двухсторонние ограничители подключены к первому и второму входам блока вычитания, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, второй вход которого подключен к первому выходу источника вспомогательного прямоугольного напряжения, о т л и ч а ю щ е ес я тем,,что, с целью повышения точности, в устройство введены генератор пилообразного напряжения, генератор импульсов опроса и соответственно для положительного и отрицательного напряжений исследуемого сигнала две цепочки, каждая иэ которых состоит из последовательно соединенных элемента И, модулятора и аналого-цифрового преобразователя, при этом первые входы элементов И объединены и являются входом устройства, вторые входы объединены и подключены к выходу синхронного детектора, входу генератора импульсов опроса, первому входу блока накопления и регистрации н первому входу генератора пилообразного напряжения, второй и третий входы которого иО@ключены к выходам элементов И соответственно первой н второй девочек, а выход генератора пилообразного напряжения соединен с входом источника регулируеьюго постоянного напряжения, третий выход котброго соединен с вторым входом блока накопления и регист805357

Составитель Э. Сечина

Редактор С. Лыкова Техред A. Бабинец Корректор 8- Синицкая

Заказ 10905/73 Тираж 756 Подписное

ВЙИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 рации, и с другими входами модуляторов первой и второй цепочки, при этом другие входы аналого-цифровых преобразователей объединены н подключены к выходу генератора импульсов опроса, а разрядные выходы аналогоцифровых преобразователей подключены соответственно к первой и второй группам входов блока накопления н регистрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

° 9 359670, кл. G 06 F 15/36, 1970.

2 ° Авторское свидетельство СССР

М 526911, кл. G 06 F 15/36, 1975.