Дисперсиометр

4083 Б ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистицеских РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 30,1.1970 ( 1420412/18-24)с тприсоединением заявкиПриоритетОпубликовано 10.Х 11.1973. Бюллетень47Дата опубликования описания 22.1 У.1974 М, Кл. 6 061 15/36 Государственный комитет Совета Министров СССР во делам иэаоретений и открытийУДК 681,3:519,2(088.8) Авторыизобретения М, В. Чхеидзе, Б. Н. Седых, Г. Г. Ладария и Ш, М. Сирадзе Заявитель Тбилисский филиал Всесоюзного научно-исследовательского институтаметрологии им. Д, И. Менделеева ДИСПЕРСИОМЕТР Изобретение относится к специализированным устройствам вычислительной техники и может быть использовано в аппаратуре экспресс-анализа случайных процессов.Известны дисперсиометры, содержащие преобразователь аналог-код, квадратор, (К + 1)- разрядный кольцевой счетчик, реверсивные счетчики, элементы И, ИЛИ, НЕ, счетчики- делители частоты, дифференцирующую цепочку и триггер управления.Однако известные дисперсиометры для вычисления оценок дисперсии случайных процессов требуют предварительного накопления информации.Известные дисперсиометры обладают недостаточным быстродействием и недостаточной точностью анализа.Целью изобретения является повышение быстродействия и повышение точности анализа.Для этого в дисперсиометре выход конец преобразования преобразователя аналог-код соединен со входом (К + 1)-разрядного кольцевого счетчика, единичный выход каждого разряда которого, кроме (К+ 1)-го, соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И /-го разряда и с первым входом четвертого элемента И (1+К/2)-го разряда, единичный выход триггера (К+ 1) -го разряда кольцевого счетчика соединен с первыми входами первого и третьего элементов И (К+ 1)-го разряда, а нулевой выход - со входом дифференцирующей цепочки, выход которой подключен к единичному входу триг гера управления, единичный выход которогосоединен со вторыми входами вторых, третьих и четвертых элементов И всех разрядов схемы, выход первого элемента И каждого /-го разряда соединен с первыми входами пер вых элементов ИЛИ с первого по 1-й разрядов, а выходы первых элементов И разрядов с К/2+1 по К+1 соединены также с суммирующим входом счетчика очередного преобразования одноименного разряда, выход 15 второго элемента И каждого /-го разряда соединен со вторыми входами первых элементов ИЛИ разрядов с /+1 по К+1, а выходы вторых элементов И с 1 по К/2 разряд соединены также с суммирующим входом 20 счетчика очередное преобразование одноименного разряда, при этом третьи входы первых и вторых элементов И, всех разрядов соединены с выходом очередное преобразование преобразователя аналог-код, а выход 25 первого элемента ИЛИ каждого /-го разрядасоединен с суммирующим входом счетчика сумма преобразований одноименного разряда, выход генератор счетных импульсов преобразователя аналог-код подключен к 30 третьим входам третьих и четвертых элементов И всех разрядов, а единичные выходы счетчиков очередное преобразование и сумма преобразований всех разрядов соединены с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ соответственно одноименных разрядов, выход вторых элементов ИЛИ в каждом разряде подключен к четвертому входу четвертого элемента И и ко входу элемента НЕ, выход которого соединен с четвертым входом третьего элемента И предыдущего разряда, выход четвертого элемента И каждого разряда соединен с вычитающим входом счетчика очередное преобразование одноименного разряда и соответствующим входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ каждого разряда соединен в одноименном разряде с четвертым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика сумма преобразований и с соответствующим входом пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу первого счетчика-делителя частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого подключен к выходу четвертого элемента ИЛИ, а выход - через квадратор - ко входу второго счетчика-делителя частоты, выход которого соединен со счетчиком результатов анализа.На чертеже приведена схема дисперсиометра.Дисперсиометр содержит преобразователь аналог-код (ПАК) 1, разрядный кольцевой счетчик 2, триггеры 3, выходы ПАК генератор счетных импульсов 4, очередного преобразования 5, конец очередного преобразования б, дифференцирующую цепочку 7, триггер управления 8, элемент И 9, элемент ИЛИ 19, элемент И 11, счетчик сумма преобразований 12, счетчик очередное преобразование 13, элемент ИЛИ 14, 15, элемент И 16, элемент НЕ 17, элемент И 18, элементы ИЛИ 19, 29, счетчик-делитель частоты 21, реверсивный счетчик 22, квадратор 23, счетчик-делитель частоты 24, счетчик результатов анализа 25.Дисперсиометр в основной своей части состоит из разрядов, каждый из которых включает в себя по одному компоненту 9, 19, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18; исключение составляет крайний слева разряд, в котором отсутствует элемент 18,,Количество разрядов в устройстве равно количеству точек опроса на одном отрезке осреднения, т. е. дисперсиометр содержит (К+ 1) разрядов, Для удобства описания введем совершенно условное обозначение разрядов дисперсиометра. Так, крайний справа разряд назовем первым, соседний с ним разряд - вторым и т. д., крайний слева разряд (К+ 1)-м.На чертеже приведено три разряда устройства - первый, средний, т. е. (К/2+ 1), и последний - (К+ 1)-й. Это позволяет в рамках дозволенного масштаба показать в общем ви 5 10 15 20 25 30 35 4 О 45 50 55 60 65 де все принципиальныс конструктивные связиустройства.Устройство работает следующим образом.На выходе 5 ПАК 1 формируются пачки(последовательности) импульсов, эквивалентные значениям ординат соответствующих точек опроса. Конец очередного преобразованияна выходе 5 сопровождается выдачей сигнала с выхода б ПАК 1, сдвигающего счетчик2 на один разряд влево. При каждом сдвигесчетчика 2 осуществляются переключения схемы устройства, позволяющие приступить квыполнению очередного такта работы дисперсиометра,В первом такте первого цикла (цикл состоит из К+1 тактов работы и совпадает содним полным срабатыванием кольцевогосчетчика) работы устройства величина Х, свыхода 5 поступает через элементы 9 и 19первого разряда на суммирующий вход счетчика 12 одноименного разряда.Во втором такте работы величина Х, записывается уже в счетчике 12 первого и второго разрядов и т. д. очередная величинаХ; (у=1 - К+1) в первом цикле работы устройства записывается в счетчики 12 разрядов (1 - у). При этом, начиная с (К/2+ 1)-горазряда соответствующие значения ординатызаписываются также в счетчик 13 одноименного разряда устройства.Первый цикл работы устройства отличается от последующих, в нем происходит лишьнакопление информации, необходимой для организации дальнейшей стандартной циклической работы.После завершения последнего такта первого цикла единичное значение из триггера старшего разряда счетчика 2 переписывается вего младший разряд. При этом сигнал с выхода цепочки 7 устанавливает триггер 8 в единичное состояние, а высокий уровень с единичного (левого) выхода триггера 8 подключает к работе группу элементов, подготавливая устройство к стандартной циклическойработе.В частном случае, когда К=-2, после завершения первого цикла работы, в устройствезафиксируется следующая картина,В счетчиках 12 первого, второго и третьегоразрядов будут содержаться, соответственно,величины Х + Хг + Хз Хг + Хз, Хз, а в счетчиках 13 второго и третьего разрядов, соответственно, величины Хг и ХзТаким образом, счетчики 12 служат для накопления сумм величин ординат соответствующих отрезков осреднения. Для рассматриваемого примера, когда К=2, очевидно, послепервого цикла в счетчике 12 первого разрядасодержится полная сумма ординат первогоотрезка осреднения, а в счетчиках 12 второгои третьего разрядов начали формироватьсясуммы, соответственно, второго и третьего отрезков осреднения. В свою очередь, счетчики13 служат для хранения центральных ординат соответствующих отрезков осреднения.Так, в рассматриваемом случае в счетчиках 13 второго и третьего разрядов после первого цикла содержатся значения центральных ор. динат, соответственно, первого и второго отрезков осреднения.Рассмотрим первый такт второго цикла работы устройства, Он начинается с переписи величины Х, из счетчика 13 (К/2+.1)-го разряда (при К = 2 - второго разряда) в счетчик 22, Это происходит следующим образом.Последовательность импульсов с выхода 4 ПАК 1 поступает через элемент 16 (К/2+1)- го разряда устройства на вычитающий вход соответствующего счетчика 13 и одновременно через элемент 20 на суммирующий вход счетчика 22. Очевидно, этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока содержимое данного счетчика 13 не станет равным нулю и низкий сигнал с выхода соответствующего элемента 15 запрет элемент 16 данного разряда и тем самым прекратит дальнейшее поступление в счетчик 22 импульсов с выхода 4 ПАК 1. Одновременно высокий сигнал с выхода элемента 17 (К/2+1)-го разряда отпирает элемент 11 первого разряда и аналогичным образом происходит перепись содержимого счетчика 12 первого разряда в счетчик 22, но уже через его вычитающий вход. При этом, содержимое счетчика 12 предварительно поступает через элемент 19 на счетчик 21, работающий по модулю (К+1), т. е. выполняющий функцию делителя на величину (К+ 1) .Так в данном устройстве выполняется операция вычисления среднего значения ординат отрезков осреднения, а в счетчике 22 получается разность величин центральной ординаты и среднего значения ординат соответствующих отрезков осреднения.Далее, в первом такте рассматриваемого цикла выполняется процедура записи очередной величины с выхода 5 ПАК 1 через элементы 9 и 18 первого разряда в счетчик 13 одноименного разряда и в счетчик 12 всех разрядов устройства.После окончания такта работы устройства содержимое счетчика 22 передается в квадратор 23, а счетчик 22 сбрасывается. Каждая величина, поступающая в квадратор 23, после возведения в квадрат передается через счетчик 24 в счетчик 25, после чего происходит сброс квадратора. При этом счетчик 24 работает по модулю (и + 1 - К), выполняя функцию делителя на эту величину, а в счетчике 25 накапливается текущее значение оценки дисперсии анализируемого случайного процесса,Дальнейшая работа устройства заключается в выполнении стандартных тактов (и, следовательно, циклов), аналогичных рассмотренному выше. Однако, если в первом такте каждого цикла в основе лежит взаимодействие первого и (К/2+1)-го разрядов, то во втором такте каждого цикла взаимодействуют уже разряды - второй и (К/2+ 2)-й и т. д.,10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 в (К/2+1) -м 1 акте - разряды (К/2+1) и (К+ 1) -й, в (К/2+2) -м такте - разряды (К/2+2)-й и первый и т. д. в (К+ 1)-м так те - разряды (К+1)-й и К/2. Предмет изобретения Дисперсиометр, содержащий преобразователь аналог-код, квадратор, (К+ 1)-разрядный кольцевой счетчик, реверсивные счетчики, элементы И, ИЛИ, НЕ, счетчики-делители частоты, дифференцирующую цепочку и триггер управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и повышения точности анализа, в нем выход конец преобразования преобразователя аналог-код соединен со входом (К + 1)-разрядного кольцевого счетчика, единичный выход каждого разряда которого, кроме (К+ 1)-го, соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И /-го разряда и с первым входом четвертого элемента И (/+ К/2)-го разряда, единичный выход триггера (К+1) -го разряда кольцевого счетчика соединен с первыми входами первого и третьего элементов И (К+1) -го разряда, а нулевой выход - со входом дифференцирующей цепочки, выход которой подключен к единичному входу триггера управления, единичный выход которого соединен со вторыми входами вторых, третьих и четвертых элементов И всех разрядов схемы, выход первого элемента И каждого /-го разряда соединен с первыми входами первых элементов ИЛИ с первого по /-й разрядов, а выходы первых элементов И разрядов с (К/2+1) по (К+1) соединены также с суммирующим входом счетчика очередного преобразования одноименного разряда, выход второго элемента И каждого /-го разряда соединен со вторыми входами первых элементов ИЛИ разрядов с (/+1) по (К+1), а выходы вторых элементов И с 1 по К/2 разряд соединены также с суммирующим входом счетчика очередное преобразование одноименного разряда, причем, третьи входы первых и вторых элементов И всех разрядов сое. динены с выходом очередное преобразование преобразователя аналог-код, а выход первого элемента ИЛИ каждого /-го разряда соединен с суммирующим входом счетчика, сумма преобразований одноименного разряда, выход генератор счетных импульсов преобразователя аналог-код подключен к третьим входам третьих и четвертых элементов И всех разрядов, а единичные выходы счетчиков очередное преобразование и сумма преобразований всех разрядов соединены с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ соответственно одноименных разрядов, выход вторых элементов ИЛИ в каждом раз. ряде подключен к четвертому входу четвертого элемента И и ко входу элемента НЕ, выход которого соединен с четвертым входом третьего элемента И предыдущего разряда, выход четвертого элемента И каждого разряРедактор А. Зиньковскнй Корректор Н. Стельмак Заказ 864/7 Изд,282 Тираж 647 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д. 45 Типография, пр, Сапунова, 2 да соединен с вычитающим входом счетчика очередное преобразование одноименного разряда и соответствующим входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ каждого разряда соединен в одноименном разряде с четвертым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика сумма преобразований и с соответствующим входом 8пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу первого счетчика-делителя частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, сумми рующий вход которого подключен к выходучетвертого элемента ИЛИ, а выход - через квадратор - ко входу второго счетчика-делителя частоты, выход которого соединен со счетчиком результатов анализа,