Устройство для определения плотности вероятностей

(23) ПриоритетОпубликовано 30,08 Государстеенныи комите Совета Министров СССР по делам изобретений 53) УДК 681.3(088,8) Б 1 оллетеньсания 10,12.76 и открытии ата опубликования(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИВЕРОЯТНОСТЕЙ ТНОСТ Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, а именно к устройствам определения характеристик электрических сигналов, и может быть использовано для создания на его основе приборов, а также блоков автоматических устройств (в том числе, адаптивных), предназначенных для обработки случайных сигналов и помех.Известны устройства для определения плотности вероятностей 1, 2.Одно из известных устройств для определения плотности вероятностей 1 содержит источник случайного сигнала, блок пороговых элементов, счетчик объема выборки, накопительные счетчики. Это устройство не обеспечивает стабильности ширины дифференциального коридора, что, в свою очередь, вызывает систематическую погрешность при измерении.Наиболее близким техническим решением 12 к изобретению является устройство для определения плотности вероятностей, содержашее первый сумматор, первьш вход которого подключен к входу устройства, второй вход - к выходу источника регулируемого постоянного напряжения, третий вход - к выходу источника вспомогательного прямоугольного напряжения, а выход - к входу первого двухстороннего ограничителя, синхронный детектор, первый вход которого соединен с выходом источника вспомогательного прямоугольного напряжения, а выход - с входом интегратора, выходом связанного с выходом устройства.Такое устройство имеет большую случайнуюпогрешность.5 Цель изобретения - повышение точностиустройства.Для этого в устройство дополнительно введены второй сумматор, первый вход которого подключен к входу устройства, а второй 1 О вход - к выходу источника регулируемого постоянного напряжения, фазоинвертор, вход которого соединен с выходом источника вспомогательного прямоугольного напряжения, а выход - с третьим входом второго сумматора, 15 второй двухсторонний ограничитель, входомподсоединенный и гыходу второго сумматора, и блок вычитания, входы которого подключены к выходам первого и второго двухсторонних ограничптелен соответственно, а выход - 2 О к второму входу синхронного детектора,На фиг. 1 приведена блок-схема устройства;на фиг. 2 -- временные диаграммы.Устройство содержит первый сумматор 1,выход которого подсоединен к входу первого 25 двухстороннего ограничителя 2, а первыйвход - к входу устройства, второй сумматор 3, первый вход которого подключен к входу устройства, а выход - к входу второго двухстороннего ограничителя 4, Выход огранпчи теля 4 связан с первым входом блока 5 вычп 52691145 50 55 60 65 тания, второй вход блока 5 - с выходом двухстороннего ограничителя 2, а выход - с первым входом синхронного детектора 6, выход которого соединен с входом интегратора 7, выходом подключенного к выходу устройства. С вторыми входами сумматоров 1 и 3 соединен выход источника 8 регулируемого постоянного напряжения, с третьим входом сумматора 1 - выход фазоинвертора 9, а вход последнего - с третьим входом сумматора 3, с вторым входом синхронного детектора 6 и с выходом источника 10 вспомогательного прямоугольного напряжения.Исследуемое напряжение У(1) (см. фиг. 2,а) подается на первые входы сумматоров 1 и 3. На вторые входы этих сумматоров с выхода источника 10 прямоугольного напряжения и с выхода фазоинвертора 9 поступают вспомогательные прямоугольные напряжения ЛУЯ и - ЛУ(1) малой, по сравнению с эффективным значением исследуемого напряжения У Я, величины (фиг. 2, б), На третьи входы сумматоров 1 и 3 от источника 8 регулируемого постоянного напряжения проходит напряжение - сопределяющее уровень анализа плотности вероятности исследуемого напряжения ЮНа выходах сумматоров 1 и 3 образуются напряженияЬ ф+ Ь-И(соответственно. Эти напряжения ограничиваются двухсторонними ограничителями 2, 4, и полученные напряжения Уогр,(1) и Сlогр,(1) поступают на входы блока 5 вычитания.ВИД НаПряжЕНИй Уогр 1И Согр 2ПОКаэап на фиг. 2, в и г, Если ограничители 2 и 4 иден- ТИЧНЫ, ТО НаПРЯжЕНИЯ Уогр (Ц И огр 2равны по абсолютной величине, причем они совпадают по знаку при иР) - и,Ы (1) и противоположны по знаку при( Р) - е (1 И) (2)Вследствие этого на выходе вычитающей цепи разностное напряжение Ур(1) = =огр 2(О - огр 1(1) равно нулю в те интервалы времени, когда выполняется условие (1), и 2 Уогр 2 (Ц, когда выполняется условие (2) (см. фиг. 2, д), ПриС/(1) - Уо) (1 ЛУ(1)на- ПРЯЖЕНИЕ С огр (1) ПОВТорЯЕТ ПО форМЕ ВСПОМО- гательное напряжение ЛУ(1) и, следовательно, С/р(1) =аЛУ(Е), где а=сопз 1.С выхода блока 5 вычитания напряжение ср(1) поступает на вход синхронного детектора б, управляемого вспомогательным напряжением ЛУЯ. Выходное напряжение синхронного детектора Уо, (см. фиг, 2, е) пропорционально произведению входного - Ор и управляющего - ЛУ(1) напряжений, поэтому l,=0 при выполнении неравенства (1) и Сод(1) =аЛИ(1) =Сопз 1 при выполнении (2). 5 10 15 20 25 30 35 40 Из изложенного следует, что выходное напряжение синхронного детектора Уо(1) представляет собой последовательность прямоугольных однополярных импульсов с постоянной амплитудой, временное положение которых соответствует интервалам времени пребывания исследуемого напряжения У внутри малого дифференциального коридора (шириной 2 ЛУЯ), расположенного симметрично относительно уровня Уо, В связи с этимсреднее значение напряжения Уо(1), выделяемое интегратором 7, оказывается пропорциональным плотности вероятности % /) исследуемого напряжения У при уровне анализа,равном Уо.На фиг. 2, ж для сравнения показан вид выходного напряжения синхронного детектораустройства - прототипа при исследуемом напряжении У вида фиг. 2, а и вспомогательном напряжении ЛУ(1) вида фиг. 2, б.Как видно из фиг. 2, е и ж, напряжениеУ,д предлагаемого устройства в отличие отнапряжения Уо устройства - прототипане содержит переменной случайной компоненты между импульсами, несущими информациюоб искомой плотности вероятности, что достигается благодаря использованию в устройстведополнительно ограничителя, вычитающей цепи, фазоинвертора и сумматора.Отсутствие упомянутой мешающей компоненты в напряжении Уо Я устройства даетвозможность существенно уменьшить случайную погрешность определения плотности вероятности по сравнению с устройством - прототипом. Например, при использовании в качестве вспомогательного случайного прямоугольного сигнала достигаемое уменьшениеуказанной погрешности составляет 5 - 10 раз,что соответствует теоретическим представлениям и подтверждается результатами экспериментов,Формула изобретения Устройство для определения плотности вероятностей, содержащее первый сумматор, первый вход которого подключен к входу устройства, второй вход - к выходу источника регулируемого постоянного напряжения, третий вход - к выходу источника вспомогательного прямоугольного напряжения, а выход - к входу первого двухстороннего ограничителя, синхронный детектор, первый вход которого соединен с выходом источника вспомогательного прямоугольного напряжения, а выход - с входом интегратора, выход которого соединен с выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно дополнительно содержит второй сумматор, первый вход которого подключен к входу устройства, а второй вход - к выходу источника регулируемого постоянного напряже526911 пня, фазоипвертор, вход которого соединен с выходом источника вснотогатег,ного прямоугольного напрядкения, и выход с третьим входом второго сумматора, гторой двухсторонний ограничитель, вход которого подключен к выходу второго суз 3 матора, и блок Выитания, входы которого подключены к выходам первого и второго двухсторонних ограничителей соАУ -ли ьиЮ6 УогрУсс югсдй) д дф Составитель Э. Сечина Техред 3. Тараненко Корректор Н. А зедак рузое Изд.1650 Тираж 864Государственного комитета Совета Минист по делам изобретений и открытий13035, Мсс ва, К.35. Раушская наб., д. 4 5 Подписноев СССР;аз 23149Ц 11 ИИП ипографин, пр. Сапунова, 2 пгр,М ) д) р ответственно, а выход - к второму входу синхронного детектора.Исто гики информации, принятые во внимание при экспертизе:5 1. Мирский Г. Я., Аппаратурное определение характеристик случайных процессов,Энергия, М., 1972.2. Авт. св.359670, кл. б 06 Р 15/36, 1970. Ь- Ь Л С.