Устройство для определения коэффициента изменчивости случайного процесса

 

ОП ИСАНИЕ 93450?

И306РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск на

Соцнапмстическмк

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12,09.80 (21) 3005375/18 — 24 (51) М. Кл.

G 06 G 7/52 с присоединением заявки М

Гасударственный камнтат (28) П риоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.06.82. Бюллетень Лю 21 (53) УДК 681.3 (088.8) Дата опубликования описания 07.06.82

А. Ф. Гришков, А. Н. Гуляев, И, Г. llopyx и А. В. Маргелов

/,/

/ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ИЗМ li L1HBOCTH СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения ста тистических характеристик случайных процессов, представленных в аналоговой форме.

Известно устройство для определения коэффициента изменчивости случайного процесса, содержащее первый сумматор, первый вход которого подключен ко входу устройства, второй вход — к выходу первого инвертора, вход которого через и фильтров нижних частот соединен со входом устройства, блок умножения, 10 первый вход которого подключен к выходупервого сумматора, первый усредняюший фильтр, вход которого соединен с выходом блока умножения, блок подбора скважности, 1S вход которого подключен к выходу первого усредняюшего фильтра, второй усредняюший фильтр, вход которого соединен с выходом блока подбора скважности, а выход — с выходом устройства, ключ, первый вход которо10 го подключен ко входу первого инвертора, а второй Bxofl к выходу блока подбора скважности, активный фильтр, вход которого соединен с выходом клвl3. а выхол -- с тре. тьим входом первого сумматора, второи инвертор, вход которого соединен со входом устройства, и второй сумматор, первый вход которого подключен к выходу второго инвертора, третий вход — к выходу активного фильтра, второй вход — ко входу первого инвертора, а выход — ко второму входу блока умножения (11.

Недостатком устройства является относительно невысокая точность и сложность конструкции, так как реализация высокой точности таких схем измерений может быть обеспечена лишь при высокой точности всех блоков.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения козффициента изменчивости случайного процесса, содержащее линейный преобразователь, последовательно включенные умножитель, блок усреднения и блок управления, выход которого подключен к управляемому входу линейного преобразователя, фильтр нижних частот, вход которого подключен ко входу устройства, а выход — к сигнальному входу линейного преобразователя, первый инвертор, 934507

3 первый сумматор, первый вход которого подключен ко входу фильтра нижних частот, а второй его вход — через первый инвертор к выходу фильтра нижних частот, второй сумматор, входы которого подключены соответственно к выходу первого сумматора и к выходу линейного преобразователя, а выход— к первому входу умножителя, второй инвертор и третий сумматор, первый вход которого подключен ко второму входу второго сумматора, второй его вход — через второй инвертор к выходу первого сумматора, а выход — ко второму входу умножителя (2), 1

Это устройство характеризуется низкой точностью и сложностью, так как в известном устройстве сложным блоком является умно-, житель, работающий не в режиме измерения, а в режиме индикации равенства нулю усредненного произведения поступающих на его входы сигналов, Поэтому для обеспечения необходимой точности устройства требуется использовать в таких измерителях блоки умножения с высокими точностными характеристиками, а невыполнение этого требования ведет к снижению точности устройства в целом.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения коэффициента изменчивости случайного процесса, содержащее сумматор, первый инвертор, фильтр нижних частот, вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу инвертора и к сигнальному входу линейного преобразователя, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, введены переключатели, квадратор и генератор тактовых импульсов, выход которого подклю40 чен к подвижным контактам всех переключателей, при этом размыкающий контакт пер. вого переключателя соединен с выходом линейного преобразователя, замыкающийся— с шиной нулевого потенциала, замыкающиеся контакты второго и третьего переключателей соединены соответственно с выходом второго инвертора и входом устройства, а размыкающиеся контакты — с шиной нулевого потенциала, подвижные контакты первого, второго и третьего переключателей подключены соответственно к входам сумматора, выход которого через квадратор соединен с входом первого инвертора и размыкающимся контактом четвертого переключателя „замыкающийся кон. 5» такт которого подключен к выходу первого

1 инвертора,.а подвижный контакт соединен с входом блока усреднения.

На чертеже приведена структурная схема устройства для определения коэффициента изменчивости случайного процесса.

Устройство содержит фильтр 1 нижних частот, выход которого подключен ко входам линейного преобразователя 2 и инвертора 3, переключатели 4 и 5, сумматор 6, квадратор

7 и переключатель 8, при этом входы сумматора 6 подключены соответственно к подвижным контактам переключателей 4, 5 и 8, а выход сумматора 6 подключен ко входу квадратора 7. Выход линейного преобразователя 2 подключен к размыкающемуся контакту первого переключателя 8, а выход инвертора

3 подключен к замыкающемуся контакту второго переключателя 5, замыкающийся контакт переключателя 8 и размыкающиеся контакты переключателей 4 и 5 подключены к шине нулевого потенциала, инвертор 9 и последовательно соединенные переключатель 10, блок

11 усреднения, блок 12 управления, размыкающийся контакт переключателя 10 подключен к выходу квадратора 7 непосредственно, а замыкающийся контакт — к выходу инвертора

9. Выход блока 12 управления подключен к управляющему входу линейного преобразователя 2, генератор 13 тактовых импульсов, выход которого подключен к подвижным контактам переключателей 4, 5, 8 и 10, Вход фильтра 1 нижних частот и замыкающийся контакт переключателя 4 подключены к входу 14 устройства, фильтр 1 имеет импульсную переход-! q --йт ную характеристику h K) =1

Т

Для индикации результатов измерения коэффициента изменчивости х в форме электрического сигнала удобно бЛЬк 12 управления, например, выполнить в виде широтно-импульсного модулятора с частотной модуляцией, много большей верхней частоты входного сигнала, а линейный преобразователь 2 в виде последовательно соединенных ключа, управляемого широтно-импульсным модулятором, и фильтра, пропусканнцего лишь спектр входного сигнала. Тогда в качестве оценки х будет выступать относительная длительность импульсов широтно-импульсного модулятора.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении на вход 14 устройства случайного процесса x(t) на выходе фильтра 1 нижних частот формируется сигнал Uq, равный оценке математического ожидания т случайного процесса x(t), т. е. U< =,п <.

В первом положении переключателей 4. 5, 8 и 10, как показано на чертеже, сигнал

x(t), пройдя через фильтр нижних частот, линейный преобразователь 2, сумматор 6, квадратор 7, образует на вхоле блока 11

5 сигнал О„положительной полярности и равС ныи 1 2

О2 mê k (t) (1)

В другом положении переключателей 4, 5, 8 и 10 сигнал x(t), пройдя через Фильтр 1 нижних частот, инверторы 3 и 9, сумматор 6 и квадратор 7, образует на входе блока 11 усреднения сигнал U3 отрицательной полярное ти и равный

934507 6 цесса в этом устройстве на порядок выше. чем у его прототипа.

Кроме того, предлагаемое устройство обладает широкими функциональными воэможностями, так как выходной сигнал фильтра нижних частот представляет собой оценку мате.

Ф матического ожидания, а выходнои сигнал линейного преобразователя — оценку среднеквадратического отклонения.

0 =-(Х®)-М Х ) .

Генератор 13 тактовых импульсов, управляя переключателями 4, 5, 8 и 10, позволяет получить на входе блока 11 усреднения переменный 11 сигнал, имеющий форму меандра, амплитуда положительных импульсов которого равна Оу, а отрицательных U . На выходе блока 11 усреднения формируется сигнал, пропорциональный оценке -математического ожидания этого переменного сигнала, который, проходя через блок 12 управления, меняет коэффициент преобразования K(t) линейного преобразователя

2 до тех пор, пока сигнал О, пропорциональный оценке математического ожидания на выходе блока 11 усреднения не станет равен нулю, т. е.

04=К И)ИХ -МЦХ(+)-МХ )=О (3)

При этом коэффициент преобразования

K(t) линейного преобразователя 2 выступает 30 в качестве оден,ки коэффициента изменчивости случайного процесса и равен .ъ мПЬЫЮ Р ()

1ЪХ

Х где Я вЂ” коэффициент изменчивости случайного ЗЗ процесса; à — среднеквадратическое отклонение

Х случайного процесса x(t).

Точность предлагаемого устройства в основном определяется точностью блоков 11 и 12 (усреднения н управления). Кроме того, в предлагаемом устройстве может быть использован квадратор с любыми точностными характеристиками, так как его точность не влияет на точность устройства, что значительно позво- 45 ляет упростить устройство и снизить его стоимость.

Экспериментальная проверка предлагаемого устройства подтвердила, что точность измерения коэффициента изменчивости случайного про- 0

Формула изобретения

Устройство для определения коэффициента изменчивости случайного процесса, содержащее сумматор, первый инвертор, фильтр нижних частот, вход которого является входом устройства а выход подключен к входу второго инвертора и к сигнальному входу линейного преобразователя, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, вход которого подключен к выходу блока усреднения, о т л ичающееся тем,что,сцельюповышения точности и упрощения устройства, в него введены переключатели, квадратор и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к подвижным контактам всех переключателей, при этом размыкающийся контакт первого переключателя соединен с выходом линейного преобразователя, замыкающийся — с шиной нулевого потенциала, замыкающиеся KQHTBKTbl второго и третьего переключателей соединены соответственно с выходом второго инвертора и входом устройства, з размыкающиеся контакты — с шиной нулевого потенциала, подвижные контакты первого, второго и третьего переключателей подключены соответственно к входам сумматора, выход которого через квадратор соединен с входом первого инвертора и размыкающимся контактом четвертого переключателя, замыкающийся контакт которого подключен к выходу первого ннвертора, а подвижный контакт соединен с входом блока усреднения.

Источники,информации, принятъ|е во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР М 491955, кл. G 06 G 7/00, 1976.

2. Приборостроение, Известия вузов СССР.

Т. 21, 1978, И 1, с. 10-13 (прототип.