Устройство для анализа экстремумов случайного процесса

 

р>962977

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социаинстическмх

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 13.02.81 (21) 3249627/18-24 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кп.з

С 06 Г 15/36 (23) Приоритет .

Государственный комитет

СССР ио лелам изобретениИ.и открытий

Опубликовано 3009.82 . Бюллетень ¹36 (53) УДК 681.3 (088.8) Дата опубликования описания 30.09.82 (72) Автор изобретения

В.И.Жулев (71) Заявитель

Рязанский радиотехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ЭКСТРЕМУМОВ

СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА

Изобретение относится к статистй« ческому анализу случайных процессов и может быть использовано при регулярных испытаниях маыин и механизмов в информационных системах оперативной переработки информации, в системах медицинской и технической диагностики, в радиолокации, а также В ряде других областей измерительной и контрольной техники.

Известно устройство, содержащее линейный усилитель, селектор, схему запоминания, устройство списывания, генератор строба, ждущие мультивибраторы, схему сброса, пороговое устройство, счетчики, позволяет анализировать плотности распределения максимум — максиморумов и минимум—

MHHHMopóì0â случайных процессов на заданных интервалах времени 1).

Одним из недостатков названного устройства является продолжительное

1 время анализа, обусловленное необходимостью перестройки порогового устройства на различные уровни.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является статистический анализатор, который содержит аналого-цифровой преобразователь, блок элементов И, синхронизатор, регистр, многоканальный регистратор, блок сравнения кодов, переключатели, триггер, позволяющий анализировать те же характеристики (2 ).

Недостатком анализатора является ограниченный частотный спектр исследуемого процесса, ввиду недостаточно высокого быстродействия, что обусловлено заложенным в основу работы устройства алгоритмом, согласно которому осуществляется аналогоцифровое преобразование сигнала с последующим его анализом в цифровой форме.

Кроме того, общим недостатком устройств являются их ограниченные функциональные возможности, не позволяющие, в частности, анализировать размахи — максиморумы процесса на тех же интервалах времени.

Цель изобретения — расщирение частотного спектра анализируемых процессов и . расщирение функциональ25 ных возможностей устройства за счет определения.размахов-максиморумов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее масштабирующий усилитель, вход кото40 рого является входом устройства, 9б2977 переключатель, аналого-цифровой преобразователь, выходами подсоединенный к входам блока регистрации, генератор импульсов, выход которого соединен непосредственно с входом элемента задержки и одним из входов элемента И, а через счетчик импульсов — c другим входом элемента И, выход которого подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, введены две схемы сравне- 1Q ния, три запоминающих ячейки,.инвертор и сумматор, причем первые входы схем сравнения и информационные входы первой и второй запоминающих ячеек подключены к выходу масштабирующего усилителя, управляющие входы запоминающих ячеек соединены с выходами схем сравнения соответственно, выход первой запоминающей ячейки подключен к второму входу первой схемы сравнения, первому входу сумматора и одному из входов.переключателя, а выход второй запоминающей ячейки соединен непосредственно с вторым входом второй схемы сравнения и через инвертор — с вторым входом сумматора и вторым входом переключателя, третьим входом подключенного к выходу сумматора, а выходом через третью запоминающую ячейку соединенного с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход элемента задержки подключен к установочным входам первых двух запоминающих ячеек, а выход элемента

И соединен с установочным входом 35 третьей запоминающей ячейки, На фиг, 1 дана структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

В состав устройства входят масш- 4Q табирующий усилитель 1, запоминающие ячейки 2 и 3, схемы 4 и 5 сравнения, инвертор б, сумматор 7, коммутатор

8, запоминающая ячейка 9, аналогоцифровой преобразователь 10, блок 11 регистрации, генератор 12 импульсов, счетчик 13, элемент И 14, элемент

15 задержки.

Источник исследуемого сигнала через масштабирующий yczzwTexr 1 соединен к схемам 4 и 5« сравнения и запоминающим ячейкам 2 и 3, другие входы которых подключены к выходам схем сравнения. Выход запоминающей ячейки 2 подключен к схеме 4 сравнения, сумматору 7 и к одному из входов коммутатора 8, а выход запоминающей ячейки 3 соединен непосредственно со схемой 5 сравнения и через инвертор б с сумматором и вторым входом коммутатора, третьим входом подклю- @» ченным к выходу сумматора. Выход коммутатора через запоминающую ячейку 9 соединен с аналого-цифровым преобразователем 10,. подключенным к блоку 11 регистрации. Выход гене- 65 ратора 12 импульсов подключен непосредственно к одному входу элемента

И 14, входу элемента 15 задержки и через счетчик 13 к другому входу элемента И, выход которого соединен с вхоДом запоминающей ячейки 9 и аналого-цифровым преобразователем, а выход элемента задержки подключен к третьим входам запоминающих ячеек 2 и 3.

Устройство функционирует следующим образом, Напряжение реализации исследуемого центрированного процесса х(t) поступает на масштабирующий усилитель 1, где нормируется по уровню.

Нормализованный сигнал (фиг.2а) подается на входы запоминающих ячеек

2 и 3, которые в исходном состоянии обнулены. Запись в запоминающую ячейку 2 разрешается по сигналу схемы 4 сравнения только в том случае, если напряжение x(t) больше напряжения х1, действующего на выходе ячейки, В результате в течение заданного

i-го интервала времени h,T на выходе запоминающей ячейки 2 будет накоплено напряжение Н -"„, равное максимуммаксиморуму сигнала на этом интервале (фиг.25) (1 »

x = И = max x(t) /t

Аналогичным образом осуществляется выделение и фиксация минимум-миниморумов Н „ процесса. (1 »

На выходе запоминающей ячейки 3 за время ьТ накапливается напряжение (фиг.26) (1 »

xa = -}} = min x(t)/t, „

Для удобства последующего аналогоцифрового преобразования отрицательное напряжение -Н ", соответствующее минимум-миниморуму сигнала, инвертируется в блоке б. Напряжения с выхода запоминающей ячейки 2 и инвертора б поступают на сумматор 7, где определяется значение размаха-максиморума (фиг.21): (3)

Все три напряжения, характеризующие исследуемые характеристики процесса, подаются на коммутатор 8.

Дальнейшая работа устройства определяется режимом коммутатора. Для определенности положим, что коммутатор обеспечивает прохождение напряжения максимум-максиморума. В моменты окончания заданных интервалов АТ ймпульсами, снимаемыми с выхода элемента И (фиг.28), напряжение, прошедшее через коммутатор 8 и соответствующее максимум-максиморуму процесса }}„ », фиксируется в запоминающей ячейке 9 (фиг.2g). Этими же импульсами дается

962977 команда аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 10 на начало измерения, Необходимо подчеркнуть|что напряжение, соответствующее i-му значению измеряемой характеристики, будет храниться в запоминающей ячейке 9 b течение всего следующего (i+1)-ro интервала, т.е. до момента прихода очередного запускающего импульса синхронизатора. Следовательно, при одних и тех же быстродействии и разрядности ЬЦП рассматриваемого устройства и прототипа в предлагаемом устройстве расширены функциональные возможности анализа и измерения за счет аналого-цифрового преобразования выделенных. параметров.

Формула изобретения

Устройство для анализа экстремумов случайного процесса, содержащее масштабирующий усилитель, вход которого является входом устройства, переключатель, аналого-цифровой преобразователь, выходами подсоединенный к входам блока .регистрации, генератор, выход которого соединен непосредственно с входом элемента задержки и одним из входов элемента И, а через счетчик импульсов-с другим входом элемента И, выход icoторого подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем,.что, с целью расширения частотного спектра анализируемых процессов и расширения функциональных возможностей за счет измерения и анализа размахов-максиморумов, в него введены две схемы сравнения, три запоминающих ячейки, инвертор и сумматор, причем первые входы схем сравнеНия и информационные входы первой и второй запоминающих ячеек подключены к выходу масштабирующего усилителя, управляющие входы первой и второй запоминающих ячеек соединены с выходами схем сравнения соответственно, о выход первой запоминающей ячейки подключен к второму входу первой схемы сравнения, первому входу сумматора и одному из входов переключателя, а выход второй запоминающей ячейки

15 соединен непосредственно с вторым входом второй схемы сравнения и через инвертор — с вторым входом сумматора и вторым входом переключателя, третьим входом подключенного к вы7ц ходу сумматора, а выходом через тре.тью запоминающую ячейку соединенного с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход элемента задержки подключен к установочным

25 входам первых двух запоминающих ячеек, а выход элемента И соединен с установочным входом третьей запоминающей ячейки.

ЗО Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дорман М.И., Заика Н.Ф. Экспериментальное исследование экстремумов случайных процессов. †."Приборы .и техника эксперимента", 1970, 9 2, ВИНИГ, 9 1137-69 деп.

2. Авторское свидетельство СССР

0506869, кл. С 06 F 15/36, 1974 (прототип) .

962977

Я7иг. Г

Составитель В.Фукалов

Техред M.рейвес КорректорС.Шекмар

Редактор .Е.IIarrn

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

Заказ 7516/71 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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