Цифровой анализатор выбросов случайныхпроцессов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ Св ЕТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалист нческих

Республик

<>809201 (63) Дополнительное к авт. саид-ву (я)м, кл.з. (22) Заявлено 26.01.79 (2т) 2717821/18-24 с присоединением заявки Н9

G 06 F 15/36

Гесударственный коннтет

СССР ие делан изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 280281. Бюллетень ЙВ 8 (53) УДК 681.3 (088.8}

Дата опубликования описания 28. 02. 81 (72) Авторы изобретения

A А. Дюжаков и Г. Н. Иванов (71) Заявитель

Московский институт радиотехники,электроники. и автоматики (54 } ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР ВЫБРОСОВ СЛУЧАЙНЫХ

ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к технике анализа случайных процессов и может быть использовано в физике, радиотехнике, автоматике, сейсмологии н ряде других областей, в которых необходимо определять дифференциональные законы распределения вероятностей длительностей выбросов случайных процессов в виде гистограмм.

Известны цифровые анализаторы функций распределения временных интервалов, работа которых основана на преобразовании длительностей случайных процессов в последовательность прямоугольных импульсов, число которых фиксируется пересчетным устройством, после чего с помощью сдвнгового регистра происходит распределение нх по накопителям, соответствующим градациям гистограмм 1)ф)

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой анализатор выбросов случайных процессов, содержащий пороговое устройство, формирователи импульсов, регистр сдвига, схемы И, генератор импульсов, накопительные счетчики, линию задержки и пересчетное устройство, выход которого подключен к шине "сдвиг" регистра сдви-а, а вход соединен с выходом схеьы И, первый вход которой соединен с генератором импульсов, а второй вход — с первым выходом порогового устройства, второй выход которогс через первый формирователь импульсов соединен с регистром сдвига, а третий выход через второй формирователь импульсов и.линию задержки подключен к первым входам соответствую0 щнх схем И, вторые входы которых подключены, соответственно, к разрядным входам регистра сдвига, а выходы соединены с соответствукицими saxonsтельными счетчиками (2) .

1З Недостатки этого анализатора - невысокая точность вычисления гистограмм при высокой точности измерения длительностей выбросов случайных процессов, а также его ограниченные функцио.20 нальные возможности.

Потери точности вычисления гистограмм обусловлены неопределенностью времени анализа случайного процесса, из-за чего объем статистики для вычисления гистограмм может оказаться избыточным и существенно превысить емкости отдельных накопительных счетчиков, что приводит к их пере30 полнению и, как следствие, к иска809201 жению вычисляемой анализатором гистограммы.

На фиг. 1а изображен объем ста тистики, превьшгающий емкости (Е) накопительных счетчиков;на фиг. 16 " гистограмма, вычисляемая рассматриваемым анализатором.

По мере накопления информации в накопительных счетчиках они заполняются до максимального значения (емкости Е) и, переполнившись, начинают считать снова. ы итоге вычисляемая анализатором гистограмма искажается (фиг.16, заштрихованные области).

Функциональные возможности такого анализатора ограничены тем,что он имеет один масштаб измерения и пригоден лишь для анализа случайных процессов, имеющих фиксированную среднюю скорость изменения случайных функций. В результате анализатор при иных средних скоростях изменения случайных Функций не -обеспечивает не обходимой достоверности анализа, и вычисляемая прибором гистограмма также имеет низкую точность.

Цель изобретения - повышение точности вычисляемых гистограмм.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой анализатор выбросов случайных процессов, содержащий порсгQBQB jjcTpQAQTBQ ВМОд которого является входом анализатора, а выходы подключены соответственно к вхо- дам первого и второго формирователей иглпульсон и нерноглу нходу элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к первому входу блока пере" счета, выход которого соединен с sxo" дом управления сдвигом регистра сдвига, информационный вход которого подключен к Выходу первого Формирователя импульсов, а разрядные выходы соединены с информационными входами элементов И группы элементов И, управляющие входы которых подключены к выходу линии задержки, а выходы элементов И группы подключены к входам соответствующих накопительных счетчиков, введены блок масштабирования, дешифраторы состояний, дополнительный накопительный счетчик и последовательно соединенные элементы ИЛИ, НЕ и дополнительный элемент И, другой вход которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, а выход соединен с входогл линии задержки, при этом выходы накопительных счетчиков через соответствующие дешифраторы состояний соединены с входами элемента ИЛИ, а входы дополнительного накопительного счетчика и блока масштабирования соединены соответственно с выходом регистра сдвига и со вторым

Входом блока пересчета.

Предлагаемый анализатор выбросов случайных проце сов изображен на фиг.2.

Анализатор содержит блок 1 пересчета, выход которого подключен к

5 шине "сдвиг" регистра 2 сдвига, а вход соединен с выходом элемента И 3, первый вход которого соединен с генератором 4 импульсов, а второй вход — с первым выходом порогового устройства 5, второй выход которого через Формирователь 6 импульсов соединен с регистром сдвига, а третий выход, подключенный ко входу второго

Формирователя 7 импульсов в совокупности с подключенным к другому входу пересчетного устройства блоком 8 масштабирования представляет собой регулятор масштаба измерения времени измеряемых процессов.

3) Линия 9 задержки, выход которой подключен к объединенным первым входам группы 10 элементов И, вторые входы которых подключены к разрядным

Выходам регистра сдвига, а выходы -.к гя соответствующим накопительным счетчикам 11, выходы которых соединены через дешифраторы 12 состояний счетчиков, соответствующих их максимальнойу заполнению, с элементом ИЛИ 13, выход

® которого через элемент НЕ 14 подключен ко входу элемента И 15, другой вход которого. соединенный с. Выходом второго Формирователя импульсов, и выход, соединенный со вхсдами линии задержки, а также, дополнительный (контрольный) накопительный счетчик 16, подключенный к выходу .реги" стра сдвига, представляют собой схему контроля и управления накопительными счетчиками. На фиг. 2 пункти40 ром обведены введенные элементы, повышающие точносгь вычисления гистограмме

Цифровой анализатор выбросов случайных процессов работает сле4 дующим образом.

Сигналы, поступакхаие на вход порогового устройства 5, преобразуются им в импульсы, длительность которых равна времени между моментами превышения входным сигналом порогового уровня. Сигнал с первого выхода порогового устройства подается на элемент И 3, на который одновременно подаются калиброванные по частоте и длительности импульсы с генератора 4 импульсов. На выходе элемента И 3 образуется пачка импульсов, длительность которой ранна длительности импульсов, поступающих на элемент И 3 с выхода порогового устройства.

Щ Сформированная пачка импульсов поступает на вход блока 1 пересчета, коэффициент пересчета которой определяет ширину дифференциального коридора {градации гистограммы). Ширина градации гистограммы изменяется с

809201 помощью блока 8 масштабирования, подключенного ко входу блока 1 пересчета, благодаря чему можно изменять масштаб шкалы времени измеряемых процессов.

На выходе блока пересчета формируются импульсы сдвига информации, находящейся в регистре .2 сдвига.

Сигнал со второго выхода порогового устройства поступает на формирователь 6 импульсов, с выхода которого снимается короткий импульс, ооответствукщий началу превыаения входным сигналом порогового уровня, за:писываемый в первый разряд сдвигового регистра. Эта информация продвигается по регистру от разряда к раз- 15 ряду до тех пор, пока не сформируется сигнал переписи информации сдвигающего регистра в накопительные счетчики.

Сигнал переписи формируется так.

С третьего выхода порогового устройства на вход второго формирователя 7 импульсов, вырабатывающего короткий импульс, соответствующий концу превышения входным сигналом по- 2> рогового уровня, этот импульс через элемент И 15, на другой вход которо,го подается разрешающий сигнал с элеьента HE 14, задерживается линией

9 задержки на время установления переходных процессов в регистре сдви- ЗО га, после чего поступает на обьеди.иениые входы .элементов И группы 10, на другие входы которых поступает информация с разрядяых выходов регистра сдвига, разрешая перепись информа- ции в накопительные счетчики. При этом содержимое накопительного счетчика, на входе которого появляется сигнал единицы регистра сдвига,увеличивается на единицу. 40 йосле переписи в накопитель со держимого регистра сдвига регистр сдвига устанавливается в исходное состояние (в нуль)..

Для контроля за областью усечения 4 выход сдвигового регистра соединяют с накопительным счетчиком 16, фиксируют "хвост" гистограммы, остав- . ляемой за пределами рабочего поля анализатора в области усечения.Быстрое заполнение этого счетчика сигнализирует о том, что средняя скорость исследуемых процессов не соответствует масштабу измерения времени прибором и происходит сильное усечение гистограммы. В этом слу- 55 чае увеличивают коэффициент пересчета блока пересчета блоком 8 масштабирования.

Цикл работы анализатора повторяется снова всякий раз с момента сле- gp дующего превышения входным сигналом порогового уровня.

Если в процессе работы емкость одного из накопителей исчерпывается (достигается граница переполнения), то состояние этого сч тчика дешифрируется дешифратором 1, сигнал с которого через элемент ИЛИ 13 и элемент НЕ 14 поступает на вход эле-. мента И 15, запрещая перепись информации в накопительные счетчики с выходов сдвнгающего регистра, благодаря чему прекращается работа всех накопительных счетчиков, что позволяет блокировать потери точности вычисления гистограмм от переполнения н тем саьым повысить точность вычисления гистограмм.

Формула изобретения

Цифровой анализатор выбросов случайных процессов, содержащий пороговое устройство, вход которого является входом анализатора, а выходы подключены соответственно к входам первого и второго формирователей импульсов н первому входу элемента

И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к первому входу блока пересчета, выхоц которого соединен с входом управления, сдвигом регистра сдвига, информационный вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов, а разрядные выходы соединены с информационными входами элементов И группы элементов И, управляющие входы которых подключены к выходу линии задержки, а выходы элементов И группы подключены к входам соответствующих накопительных счетчиков, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения точности, анализатор содержит блок масштабирования, дешифраторы состояний, дс-.юлнительный накопительный счетчик и последовательно соединенные элементы ИЛИ, НЕ и дополнительный элемент

И, другой вход которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, а выход соединен с входом линии задержки, прн этом выходы накопительных счетчиков через соответствующие дешнфраторы состояний соединены с входамн элемента ИЛИ, а входы дополнительного накопительного счетчика и блока масштабирования соединены соответственно с выходом регистра сдвига и со вторым входом блока пересчета.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 283683, кл. G 06, F 1/02, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

9 436359, кл. G 06 f 15/36, 197 (прототип).

809201

"ыр. .Составитель Э. Сечина

Редактор Н. Вушаева Техред Н.Вабуpка Корректор И. Вигула

Заказ 413/60 Тираж 756 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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