Устройство для определения среднего значения

О 03 СОВЕТСКИХОЯИАЛИСТИЧЕСНИЕСПУБЛИН А 1 19) 1 д 1)5 С 06 Р 15 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ь СЛ ГОСУДАРСТВЕННОЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМИ ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Таганрогский радиогехнический институт им.В,Д.Калмыкова (72) В.В.Дубов(56) Мирский Г,Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов, М.: Энергия, 1972, с,54, рис.3-6.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯСРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при статистической обработке 2экспериментальных даннь)х и в измерительных устройствах для вычисления математического ожидания, Цель изобретения - обеспечение заданной точности. Устройство содержит четыре счетчика , 3, 12 и 20, два блока сравнения 2 и 9, два квадратора 4 и 17, блок 5 вычисления обратной величины, пять ключей 6, 14, 15, 19 и 21, триггер 7, элемент И 8, блок 10 умножения, сумматор 1, генератор 13 тактовых импульсов, элемент 16 задержки, аналого-цифровой преобразователь 18, блок 22 деления, Обеспечение заданной точности достигается путем использования объема выборки, необходимого для достижения заданной точности, 1 ил,(5) иш = х ,и Изобретение относится к вычислительной и,измерительной технике иможет быть использовано в статисти.ческой радиотехнике, при обработкеразнообразных результатов измерений,при статистической обработке экспериментальных данных, при статистических исследованиях, а также в различ.ных измерительных устройствах для вы Очисления математического ожидания идругих параметров и характеристик,процедура определения которых содержит операцию усреднения.Цель изобретения - обеспечение 15заданной точности.На чертеже изображена структурнаясхема устройства для определениясреднего значения,устройство для определения среднего значения содержит второй счетчик1, второй блок сравнения 2, третийсчетчик 3, второй квадратор 4, блок 5вычисления обратной величины, второй ключ 6 триггер 7, элемент И 8, 25первый блок 9 сравнения, блок 1 О умножения, сумматор 11, четвертый счетчик12, генератор 13 тактовых импульсов,пятый ключ 14, четвертый ключ 15,элемент 16 задержки, первый квадра"тор 17, аналого-цифровой преобразователь 18, первый ключ 19, первыйсчетчик 20, третий ключ 21, блок 22деленияРабота устройства поясняется следующими теоретическими соотношениями,В современной математической ста.тистике в качестве меры точностиоценки параметра случайного процесса принята совокупность двух величин:коэффициента доверия (доверительнойвероятности Р) и доверительного интервала (СС), определяемого какобласть значений данного параметра, вкоторой с вероятностью Р, равной коэффициенту доверия, находится истинное значение этого параметра, Введемпонятие относительных границ доверительного интервала с, и Г , определяемых как абсолютное отклонение границдоверительного интервала от истинногозначения параметра, нормированное кистинному значению ш этого параметра,т,е, С 1,а -шС (1)Ы ш 55 Пусть произвольный усредняемыйпроцесс подчиняется нормальному зако"ну распределения:где ш и 6 - его математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение.Вычисляя по известной методике вероятность попадания результата усреднения по выборке из и независимых дискретных замеров этого процесса в интервал (ССа) с учетом принятой норки ровки (1) найдем: г-. Еш -ЬРх б (С 1, С) щ 2 Р(- --- ),Д 2теграл вероятностей или ФункцияЛапласса,Задаваясь до измерений в качестве меры точности паройчисел (Р,Е),иэ уравнения (3) найдем соотношениемежду объемом выборки и и параметрами ш и 6 измеряемого процесса, обеспечивающее эту заданную точность: ггде 1 = а - показатель точности;а - корень уравнения (3),разрешенного относительш Гйно велйчины у= -прибзаданных Р и ЯЕсли параметры ш и 6 процесса заранее неизвестны, то их оценки можно вычислить по соотношениям3 г Мгдеш ио х 1 1,2 -Устройство работает следующим образом.В исходном положении первый 20 и четвертый 12 счетчики обнулены, первый 19, второй 6 и пятый 14 ключи, а также триггер 7 - в положении "Зак 1рыто , а в счетчик 3 и в сумматор 1 введены величины 1 о и 1 с, При этом на выходе блока 5 формируется1величинаигде и - число на выходе блока 3 в данный момент, которая поступает на вход сумматора 11, благодаря чему на его выходе формирует 1ся сумма (1+ - ), которая поступает на вход блока умножения 1 О, Пусковой импульс, поступая на вход пятого ключа 14, открывает его, благодаря чему импульсы отсчета с выхода генератора 13 тактовых импульсов начинают поступать на установочныи вход триггера 7, Первый же из этих импульсов переводит триггер 7 в положение "Открыто", благодаря чему открываются первый и второй ключи 19 и 6, Через первый ключ 19 дискретные отсчеты входного процесса, производимые аналого-цифровым преобразователем 18 синхронно с каждым импульсом отсчета, поступают на первый счетчик 20 и на второй квадратор 4, с выхода которого уже квадраты дискретных отсчетов поступают на четвертый счетчик 12. Таким образом, пока триггер 7 находится в положении "Открыто", на первом и четвертом счетчиках 20 и 12 накапливаются текущие суммы отсчетов и их квадратов, Одновременно импульсы отсчета оценки величин ш иСэ;дискретные отсчеты измеряемого процесса;порядковый номер отсчета;количество этих отсче" тов.Подставив в соотношение (5) выражения для оценок величин ш и 6 из соотношений (6), после преобразования получим выражение дпя критерия обеспечения заданной точности в ви- де их.(1 с+) ( х;), (7)1: с выхода генератора тактовых импульсов через второй ключ 6, открывшийсяодновременно с первым ключом 19, поступают на счетчик 1, объем которогос помощью второго блока 2 сравненияавтоматически устанавливается равнымтекущему значению числа и, Благодаряэтому И -й по счету импульс отсчета 1 О проходит через счетчик 1 и через блок2 сравнения поступает на второйвход элемента И 8 и управляющие входы третьего 21 и четвертого 15 ключейи открывает их, Через открывшийся 15 ключ 15 текущее значение сумки квадратов первых М дискретных отсчетов,накопленной на счетчике 12, поступает,на вход блока 9 сравнения, после чегоключ 15 закрывается, Одновременно че рез открывшийся третий хпюч 21 текущее значение суммы первых И дискретных отсчетов, накопленное на первомсчетчике 20, поступает на входы первого квадратора 17 и блока 22 деле ния, после чего ключ 21 также закрывается,На выходе квадратора 17 получается уже квадрат текущей суммыпервых Ио отсчетов, который подаетсяна блок 10 умножения, где умножается 30 1на величину (Е+ -- ) и после этого1 опоступает на вход блока 9 сравнения,Если критерий обеспечения заданнойточности (7) при данном значениичисла и не выполняется, тона выходе "Больше" блока 9 сравнения возникает сигнал, который поступает навход счетчика 3 и вызывает соответствующее увеличение значения числа 40 и, хранящегося в нем, При этом накопление в счетчиках 20 и 12 сумм отсчетов и квадратов отсчетов продолжается, не прерываясь до тех пор, покана вход счетчика 1 не поступит и-й 45 импульс отсчета, Пройдя через счетчик 1 и блок 2 сравнения, этот импульс открывает третий 2 1 и четвертый 15 ключи, и снова повторяетсяописанная выше проверка выполнениякритерия обеспечения заданной точности (7) для этого количества фиксированных отсчетов и т.д, до тех пор,пока не окажется, что критерий обеспе"чения заданной точности (7) выполняется. При этом на выходе "Меньше"блока 9 сравнения формируется сигнал,который поступает на вход сбросасчетчика 3 и восстанавливает в нем первоначальное значение числа Я1578721 элемент И, элемент задержки и блокделения, причем выход первого счетчика подключен к информационному входутретьего ключа, выход которого соединен с входом делимого блока деления ичерез первый квад 1 атор с первым информационным входом блока умножения,выход которого подключен к первомуинформационному входу первого блокасравнения, выход "Больше" которогоподключен к счетному входу третьегосчетчика, выход первого ключа черезвторой квадратор соединен со счетнымвходом четвертого счетчика, выход ко"торого подключен к информационномувходу четвертого ключа, выход которого соединен с вторым информационным входом первого блока сравнения,выход "Меньше" которого подключен квходам сброса первого, третьего ичетвертого счетчиков, к первому входу элемента И, к входу стробированияблока деления и через элемент задержки к управляющему входу пятогоключа являющемуся входом запуска устройства, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с информационным входом пятого ключа, выходкоторого подключен к установочномувходу триггера, выход второго счетчика подключен к первому информационному входу второго блока сравнения,второй информационный вход которогосоединен с выходом третьего счетчика,выход "Равно" второго блока сравненияподключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей и к второмувходу элемента И, выход которого сое;динен с входом сброса триггера, выход третьего счетчика, установочныйвход которого является входом заданияначального объема выборки, соединен свходом делителя блока деления, выходкоторого является выходом устройства.и через блок вычисления обратной величины - с первым информационнымвходом сумматора, второй информационный вход которого является входом задания показателя точности устройст-,ва, выход сумматора подключен квторому информационному входу блокаумножения,поступает на вход элемента И 8, благодаря чему на его выходе формируется импульс, переводящий триггер 7 в состояние "Закрыто", вследствие чего первый 19 и второй 6 ключи закры 5 ваются и прекращается накопление сумм отсчетов и их квадратов на счетчиках 20 и 12, а также прекращается поступление импульсов отсчета на счетчик 1; поступает на вход стробирования блока 22 деления и открывает его;поступает на входы сброса счетчиков 20 и 12 и сбрасывает их на "нуль", подготавливая их к новому циклу измерений; через элемент 1 б задержки поступает на вход ключа 14 и запускает новый цикл измерений на очередном входном процессе или мас- сиве данных, Схема задержки обеспечивает при этом запуск нового цикла измерений после окончания всех переходных процессов в узлах устройства при подготовке его к этому новому циклу. 25 Формула изобретенияУстройство для определения среднего значения, содержащее два ключа, два счетчика, триггер, генератор тактовых импульсов и аналого-циФровой преобразователь, информационный вход которого является информационным входом устройства, выход аналого-циф" рового преобразователя подключен к информационному входу первого ключа, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, первый выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу аналого цифрового преобразователя, второй выход генератора тактовых импульсов - к информационному входу второго ключа, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выход 45 триггера соединен с управляющими входами первого и второго ключей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения заданной точности, в него введены два счетчика, три 5 О ключа, два блока сравнения, блок умножения, сумматор, блок вычисления , обратной величины, два квадратора,