Вычислитель статистических моментов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическихРеспублик 1 ц 815733(51) М. Кл,б 06 6 7/52 Государственный комитет Опубликовано 23.03.81. Бюллетень11Дата опубликования описания 28.03.81до делам изобретений и открытийА. Г. Струнин Киевский ордена Ленина политехническии институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(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. 5Известен вычислитель статистическихмоментов, содержащий цифроаналоговыепреобразователи, аналого-цифровые преобразователи, ключи, блоки управления,нуль-органы и запоминающие устройства1,Однако такие вычислители очень слож оны при аппаратурной реализации и не позволяют измерять мчогомерные статистические моменты.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вычислительстатистических моментов, содержащий усилитель, выход которого подключен ко входу первого усредняющего усилителя, входусилителя явл. ется входом вычислителя,второй, третий и четвертый усредняющиеусилители 2,20Недостатком 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, генератор386 пилообразного напряжения, блок 7 извлецения квадратного корня, блок 8 извлецения кубического корня, второй 9, третий10 и цетвертый1 усредняющие усилителии источник 12 эталонного напряжения.В вычислителе статистических моментоввход усилителя 1 является входом устройства, а выход соединен со входом усредняюшсго усилителя 2 и с первыми входами.умматоров 35, второй вход сумматора 3соединен с выходом генератора 6 непосредственно, второй вход сумматора 4 подключен к выходу генератора 6 через блок 7извлечения квадратного корня, второй входсумматора 5 подключен к выходу генератора 6 через блок 8 извлечения кубическогокорня, выходы сумматоров 3 - 5 соединенысо входами усредняющих усилителей 9 - 11соответственно, а выход источника 12 постоянного напряжения подключен к третьимвходам сумматоров 3 и 5, Выходы усредняющих усилителей 2, 9, О и 11 являются выходами вычислителя.Вычислитель статистических моментовработает следующим образом.При отсутствии входного сигнала с выхода генератора 6 напряжение Уг1 ) (е Т )где)г - амплитуда;Т -- период напряжения )г пилообразной формы;- номер периода Ц-,поступает на вторые входы сумматора 3 непосредственно, сумматора 4 - в виде /Т,так как проходит через блок 7 извлеченияквадратного корня и сумматора 5 - в виде Ч Ь, так как проходит через блок 8 извлечения кубицеского корня. Благодаря постоянному смешению Со, поступающему с выхода источника2 постоянного напряжения,на третьи входы сумматоров 3 и 5, для которых Ьь, -- 0 при 1(0 при отсутствиивходного сигнала, на выходах сумматоров3 и 5, напряжение отсутствует, а на выходесумматора 4 напряжение симметрично ицентрировано, поэтому на выходах вычислителя статистицеских моментов в резульгате получают нулевые выходные сигналы.При поступлении входного сигнала через усилитель 1 этот сигнал Ьусредняетсяв усредняющем усилителе 2, на выходе которого получают первый статистический момент Кроме того, ) 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., соответственнот у-="г 8 с(1 у = т Рз"( у = т 8111 . 4гдето. и 5, - плошади вершин йеременного напряжения на входах усредняюших усилителей 9 и 11;.гп1,х сТ25Постоянные коэффициенты при 1 1" могутбыть всегда устранены выбором соответствующих коэффициентов при интегрировании.Окончательно получают.У 2 ф 1 1-)хс Уз т1-1 с 1( У 4 = т г 1-1т. е, навыходах усредняющих усилителей9 - 11 образуются соответственно второй, третий и четвертый статистические моменты.В предлагаемом устройстве производитсявозведение исследуемого процесса в требуемую степень по мгновенным значениямс последующим усреднением полученных результатов, потому частота пилообразногонапряжения)должна отличаться не менее чем на два порядка от крайней частотыв спектре сигнала: если пила периодичес 40 кая, то лучше, есл:1 период следования 1 гявляется случайным - результат от этогоне изменится, но не будет биений на выходе сумматора, которые возможны при совпадении одной или более спектральных составляющих в 1)и 1 г,Введение указанных блоков позволяетрезко повысить точность, расширить частотный и динамический диапазоны устройства при меньших аппаратурных затратах, чтозначительно расширит с 1 реру применениявычислителя статистических моментов и устранит необходимость разработки простыхизмерителей статистических моментов с высокими метрологическими характеристиками. 20 Формула изобретения 55 Вычислитель статистических моментов,содержащий усилитель, выход которого под 1573348, - разность плошадей положительной и отрицательной частей переменного напряжения на входе усредняющего усилителя 10,Эти площади в свою очередь равны53,-1 Ц, - ЫЬ=Х "Ф - ) (,пгде 1, 1, и (4 - длительность импульсов, образующих площадь 52, 5, имитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5ул Проектная 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 пилообразного 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 СССРМо 385284, кл. б 06 Г 15/36.2. Авторское свидетельство СССРМо 318033, кл. 6 06 Г 15/36.