Вычислитель статистических моментов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистических

Республик

<1ц815733 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.!2.78 (21) 2702789/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К., G 06 G 7/52

Государственный комитет

Опубликовано 23.03.81. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 28.03.81 (53) УДК 681.3 (088.8) до делам изобретений и открытий

А. Г. Струнин 1...

Киевский ордена Ленина политехническии институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬ СТАТИСТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для измерения числовых характеристик совокупности стационарных и нестационарных случайных процессов с высокой точностью.

Известен вычислитель статистических моментов, содержащий цифроаналоговые преобразователи, аналого-цифровые преобразователи, ключи, блоки управления, нуль-органы и запоминающие устройства f Ц.

Однако такие вычислители очень слож- 1о ны при аппаратурной реализации и не позволяют измерять мчогомерные статистические моменты.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вычислитель статистических моментов, содержащий усилитель, выход которого подключен ко входу первого усредняющего усилителя, вход усилителя явл. ется входом вычислителя, второй, третий и четвертый усредняющие усилители 12).

Недостатком известного вычислителя является низкая точность оценки статистических моментов из-за наличия преобразователей.

Цель изобретения — повышение точности вычислителя.

Поставленная цель достигается тем, что в вычислитель статистических моментов введены три сумматора, генератор пилообразного напряжения, источник эталонного напряжения, блок извлечения квадратного корня и блок извлечения кубического корня, при этом первые входы первого, второго и третьего сумматоров подключены к выходу усилителя, второй вход первого сумматора и входы блоков извлечения квадратного и кубического корней объединены и соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, третие входы первого и третьего сумматоров объединены и подключены к выходу источника эталонного напряжения, а выходы первого, второго и третьего сумматоров подключены ко входам соответственно, второго третьего и четвертого усредняющих усилителей, выходы которых являются соответствующими выходами вычислителя.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Вычислитель содержит усилчтель 1, первый усредняющий усилитель 2, первый 3, второй 4 и третий 5 сумматоры, генератор

8

b пилообразного напряжения, блок 7 извлечения квадратного корня, блок 8 извлечения кубического корня, второй 9, третий

10 и ч твертый 11 усредняющие усилители и источник 12 эталонного напряжения.

В вычислителе статистических моментов вход усилителя 1 является входом устройства, а выход соединен со входом усредняюшсго усилителя 2 и с первыми входами .умматоров 3--5, второй вход сумматора 3 соединен с выходом генератора 6 непосредственно, второй вход сумматора 4 подключен к выходу генератора 6 через блок 7 извлечения квадратного корня, второй вход сумматора 5 подключен к выходу генератора 6 через блок 8 извлечения кубического корня, выходы сумматоров 3 — 5 соединены со входами усредняющих усилителей 9 — 11 соответственно, а выход источника 12 постоянног< напряжения подключен к третьим входам сумматоров 3 и 5. Выходы усредняющих усилителей 2, 9, !О и 11 являются выходами вычислителя.

Вычислитель статистических моментов работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала с выхода генератора 6 напряжение Ur

U U (t (трам ) где U> — амплитуда;

T — период напряжения Uz пилообразной формы;

i — номер периода Ц-, поступает на вторые входы сумматора 3 непосредственно, сумматора 4 — в виде V/U, так как проходит через блок 7 извлечения квадратного корня и сумматора 5 — в виде V Ь, так как проходит через блок 8 извлечения кубического корня. Благодаря постоянному смешению U поступающему с выхода источника 2 постоянного напряжения, на третьи входы сумматоров 3 и 5, для которых Ььь« — — 0 при (1»х(0 при отсутствии входного сигнала, на выходах сумматоров

3 и 5, напряжение отсутствует, а на выходе сумматора 4 напряжение симметрично и центрировано, поэтому на выходах вычислителя статистических моментов в резуль1ате получают нулевые выходные сигналы.

При поступлении входного сигнала через усилитель 1 этот сигнал Ьх усредняется в усредняющем усилителе 2, на выходе которого получают первый статистический момент

„ г т 1-!" ® !1

Кроме того, !х поступает на первые входы сумматоров 3 — 5, смещая переменные напряжения на выходах сумматоров 3 — 5 и в результате на выходах усредняющих усилителей 9 — 11 получают величины у, у; и у., соответственно у rp JS dt; у = т Р dt; y, = т 1S,dt) где S и 5, — площади «вершин» йеременного напряжения на входах усредняюгцих усилителей 9 и 11;

S, ф к

t „ находят на условия (Ц, †„. ) = U„, т. е.

15 и

Итак У„ -1 < (A)

fl !.и о

«3 т (,7 )t.

Тп — p

1 Тп Ь с, т «U 13 Ф. 3 «хг ( TA «4 0 х q

20

Постоянные коэффициенты при U." могу быть всегда устранены выбором соответствующих коэффициентов при интегрировании.

Окончательно получают. у2 = >J U dt; 13 = >PUxdt; у4 — — —., У хdt, т. е. на выходах усредняющих усилителей

9 — 11 образуются соответственно второй, тре тий и четвертый статистические моменты.

В предлагаемом устройстве производится возведение исследуемого процесса в требуемую степень по мгновенным значениям с последующим усреднением полученных результатов, потому частота пилообразного напряжения U< должна отличаться не менее чем на два порядка от крайней частоты в спектре сигнала: если «пила» периодичес4О кая, то лучше, есл:1 период следования 1!г является случайным — результат от этого не изменится, но не будет «биений» на выходе сумматора, которые возможны при совпадении одной или более спектральных составляющих в U и U1-.

Введение указанных блоков позволяет резко повысить точность, расширить частотный и динамический диапазоны устройства при меньших аппаратурных затратах, что значительно расширит с<реру применения вычислителя статистических моментов и устранит необходимость разработки простых измерителей статистических моментов с высокими метрологическими характеристиками.

Формула изобретения

Вычислитель статистических моментов, содержащий усилитель, выход которого под15733

S; — разность плошадей положительной и отрицательной частей переменного напряжения на входе усредняющего усилителя 10.

Эти площади в свою очередь равны

-Е,.

S,== „— ь„=f "(— ) 1-, п где t tq и t4 — длительность импульсов, образующих площадь S, S, и

815733

Составитель Л. Григорьян-Чтенц

Редактор Г. Кацалап Техред А. Войкас Корректор М. Демчик

Заказ 662/79 Тираж 765 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий! l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ключен ко входу первого усредняющего усилителя, вход усилителя является входом вычислителя, второй, третий и четвертый усредняющие усилители, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены три сумматора, генератор пилообразного напряжения, источник эталонного напряжения, блок извлечения квадратного корня и блок извлечения кубического корня, при этом первые входы первого, второго и третьего сумматоров подключены к выходу усилителя, второй вход первого сумматора и входы блоков извлечения квадратного и кубического корней объединены и соединены с выходом генератора пилообразноfo напряжения, третие входы первого и третьего сум маторов объединены и подключены к выходу источника эталонного напряжения, а выходы первого, второго и третьего сумматоров. подключены ко входам

5 соответственно второго, третьего и четвертого усредняющих усилителей, выходы которых являются соответствующими выходами вычислителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 385284, кл. G 06 F 15/36.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 318033, кл. G 06 F 15/36.