Устройство для определения средней мощности и дисперсии случайного процесса

и 1)357438 Союз Советснмн Соцмалмстинескик РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свил-ву22) Заявлеио 25,02.77 (21) 2457807/18 5) М. Кл 6 06 Р. 15/36 заявки М с присоеаине (23) Приорите даретееннвй каинтетСССРделам нэобретеннйн еткрмтнй убликовано 15,04,79.бюллетень14та опубликования описания 18.04.79 72) Авторы изобретени Мирский, В, Л, Гольден А. Л. Синявс Московский ордена Трудового Красного Знамеэлектротехнический институт связи(54 ТРОЙСТИО ДЛЯ ОПРЕДЕ ДИСПЕРСИИ СЛУЧАЙНОГ НИЯ СРЕДН ПРОЦЕССА ЩНОСТИ соединен с од котороду элеменяется повы Изобретение относится к области специализированных средств вычислительнойтехники, предназначенных для аппаратурного определения характеристик случайных процессов,Известно устройство для определениясредней мощности и дисперсии случайногопроцесса, содержащее входной блок, квадратор, блок усреднения, показывающий илирегистрирующий прибор 1. Однако такоеустройство не позволяет простым путемрегулировать продолжительность измерения и требует применения дополнительныхблоков для получения результата в цифровой форме,Наиболее близким по техническому решению к данному изобретению являетсяустройство для определения средней мошности и дисперсии случайного процесса 2,содержашее блок запоминания, первыйвход которого является входом устрой 20ства, а второй вход соединен с единичным входом триггера и подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с первым входомэлемента И, второй вход которого объединен со входом делителя частоты и подключен к выходу генератора импульсоввход которого соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выходкоторого подключен к первому входу счетЭчика, второй вход которого соединен свыходом элемента И, выход блока запоминания подключен к первому входу блока сравнения, выход которогонулевым входом триггера, выхго подключен к третьему вхота И,Недостатком этого устройства является значительная погрешность определениясредней мощности и дисперсии случайногопроцесса,Целью изобретения явлние точности устройства.Для этого в предлагаемое устройство для определения средней мощности идисперсии введены два цифроаналоговыхпреобразователя, сумматор и два блокепересчета, при этом первый выход первого блока пересчета сг эцинен со вхоцом второго блока пересчета, первый выход которого соединен со входом блока управления, в второй выход подключен ко вхо- З ду первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго цифроаналогового преобразователя, вход которого 16 соединен со вторым выходом первого блока пересчета, вход которого подключен к выходу делителя частоты, выход сумматора соединен. со вторым входом блока сравнения, а третий вход суммвторв сое% динен с пятым выходом блока управления.Блок-схема предлагаемого устройства предстввленв нв чертеже.Устройство содержит блок 1 запомина- . ния, блок 2 сравнения, триггер 3, эле мент И 4, счетчик 5,генератор импудьсов 6, делитель частоты 7, первый блок пересчета 8, второй блок пересчета 9, пе звый цифроаналоговый преобрвзоввтель 10, второй цифроаналоговый преобразователь 25 11, сумматор 12, блок управления 13.Устройство работает следующим образом.Напряжение ревлиэвции ф) исследуемого случайного процесса подается нв вход Зо устройствв, которое определяет оценку средней мощности процесса Р , выделяемой нв резисторе сопротивлением в 1 Ом,согласно выражению р: -х (1 ), 35м Устройство работает циклически. За один цикл устраняется М дискретных выборок.Момент 1; выборки задается 1 -м импульсом опроса, поступающим нв второй вход блока запоминания с первого выхода блока управления 1. Блок 1 запоминает напряжение к(т. ) нв время длительности выборки (периода опроса)Тц, Тот же им пульс опроса перебрасывает триггер 3 иэи исостояния О в состояние "1".В результате на выход элемента И 4 подается разрешающий потенциал, существующий до момента, пока триггер 3 не будет возвращен в состояние 0 выходным импульсом блока сравнения 2,Последний сравнивает запомненное напряжение х(1) с образцовым напряжением цЯ), подвввемым нв второй вход. В момент равенства этих двух напряжений нв выходе блока сравнении возниквет короткий импульс. Таким образом, триггер 3 формирует прямоугольный стробирующий импульс, длительностьГ7 которого опрецедяется интервалом, разделяющим момент С выборки и момент 1 равенства обрвзцс- вого напряжения напряжению выборки. Этот импульс заполняется счетными импульсами, поступающими нв вход элемента И 4 от генератора 6 с частотой Гсч Нв выходе элемента И образуется пачка импульсов, число которых составляет Ь. ; Г . При наличии на первом вхосчце элемента И 4 разрешающего напряжения пвчки импульсов проходят в счетчик, который к нвчвлу цикла измерения устаоновлен в нолььДля определения мощности необходимо, чтобы длительность импульсвГ и соотг ветственно число и. импульсов в пачке были пропорциональны квадрату напряжения выборки к 1) . Это достигается при1 русловии, что образцовое напряжение 0(1). изменяется пропорционально корню квадратному из времени, т.е. 0(1)=К,Е Твк квк в момент ; напряжение 0(1 )-"О, то, очевидно " г О (Ь,).НО О(1 )=Хну) ХИ)в.Спедоввтельно 1;: - -х С )=И х Й 4,ргсчВ описанном устройстве в качестве образцового напряжения используется ступенчатое напряжение, которое с требуемой точностью вйпроксимирует напряжение 0. формироввние такого напряжения основано нв получении числового кода с последующим преобразованием его в внвлоговый сигнал, который вппроксимируется линейно-ступенчатой функцией, моделируемой путем цифроаналогового преобразования. формирователь линейно-ступенчвтого напряжения состоит из генератора счетных импульсов 6 и делителя частоты 7, представляющих источник сигналов, который задает щвг дискретизации - длительность мелкой ступени, первого блока пересчета 8 и второго линейного цифроаналогового преобрвзоввтеля 1 1, образующих блок формйрования мелких ступеней, . высоты которых изменяются по линейному закону, второго блока пересчета 9 и . первого цифроаналогового преобразователя 10, выполняющих функцию блока формирования крупных ступеней, высоты которых пропорциональны корню квадратному из числа, и сумматора 12, осушествляюшего суммирование напряжений ступеней обоих видов,Работа формирователя начинается смомента поступления на управляющий входгенератора счетных импульсов 6 сигнала с выхода блока управления 13, С этимсигналом синхронизированы первый импульс опроса (импульс первой выборки)и фронт импульса, подаваемого на входэлемента И 4 и определяющего продолжительность цикла усреднения (измерения).Счетные импульсы с периодом следованияТ подаются с выхода генератора6 в делитель частоты 7 с коэффициентомделения в, На выходе делителя образуют-Нся импульсы с периодом следования ЬЧф =жГ / задаюшим шаг дискретизации -длительность мелких ступеней. Эти импульсы поступают в первый блок пересчета 8, представляющий собой счетчик ем- Окостью щ импульсов, Следовательно, после каждых ур импульсов, поступивших навход блока 8, на его первом выходе появ-.ляется один импульс. На втором выходепервого блока пересчета 8 образуется кодовая комбинация, соответствующая числу импульсов, зафиксированных и этомблоке и преобразуемая цифроаналоговымпреобразователем 11 в пропорциональноенапряжение. Таким образом на вход сум 36маторв 12 подается линейно-изменяющееся напряжение мелких ступеней,оС выхода первого блока пересчета 8подаются на вход второго блока пересчета 9 импульсы, период следования кото 3рых равен щдТ , Следовательно, числаво втором блоке пересчета 9, а значит,и кодовые комбинации нв его втором выходе изменяются в а 1 рвз реже, чем в40первом пересчетном блоке. Кодовая комбинация подается с выхода блока 9 вцифроаналоговый преобразователь 10, который преобразует число в напряжение,пропорциональное корню квадратному иэ45числа. Так формируется напряжение крупных ступеней, которое поступает на первый вход сумматора 12. На выходе этого блока получается напряжение, представляюшее собой сумму напряжений крупных30и мелких ступеней,С каждой новой крупной ступенью должен изменяться наклон мелких, линейноизменяюшихся ступеней, Для осушествления этого импульсы с выхода второгоЫблока пересчета (емкость этого блока аимпульсов) поступают на вход блока управления 13, Последний формирует сигналы-команды, подаваемые на третий вход сумматора 12 и управляющие весами, с которыми выходное напряжение линейного цифроаналогового преобразователя 11 суммируется с выходным напряжением цифроаналогового преобразователя 10. В результате ко входу блока сравнения 2 подводится напряжение, которое состоит из р тлп мелких ступеней, изменяющихся с шагом ЬТ. С этим напряжением, аппроксимирующим напряжение Ц 1) = 1( Й,сравнивается запомненное напряжение ХЯ;). Рациональным выбором чисел лч и л можно уменьшить погрешность аппроксимации до допускаемой величины.За И, выборок (опросов) в счетчике 5 накапливается числоф ИфВ-, Ь 1 с , х И,) й Мр1 2гдеР - оценка средней мощности случайхного процесса (или опенка дисперсии приф ч центрированном процессе ХЮ, к= - Количество выборок К (продолжительность цикла усреднения) задается блоком управления. Если выбрать число Ы и К так, чтобы 1 И =10 (д - целое число), то Р= В.10 и устройство получается прямон оказывающим.Описанное устройство позволяет уменьшить погрешность вппаратурного определения средней мощности (дисперсии) случайного процесса и получить высокую метрологическую надежность. Это сушественно повышает эффективность использования устройства в системах автоматического управления, передачи информации, производственного и эксплуатационного контроля, информационноизмерительных системах.ф о р м у л а изобретенияУстройство для определения средней мощности и дисперсии случайного процесса, содержашее блок запоминания, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с единичным входом триггера и подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого обьединен со входом делителя частоты и подключен к выходу генератора импульсов, вход которого соединен с третьим выходом бло6574 38 Составитель Л,Григорьян-ЧтенцТехред 3. Фанта Корректор А, Кравченко Редактор Н. Каменская Заказ 1797/48 Тираж 779 Подписное.,ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5, филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ка управления, четвертый выход которогоподключен к первому входу счетчика, втс.рой вход которого соединен с выходомэлемента И выход блока запоминанияподключен к первому входу блока сравнения, выход которого соединен с нулевымвходом триггера, выход которого подключен к третьему входу элемента И, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с цельюповышения точности, в него введены два Оцифроаналоговых преобразователя, сумматор и два блока пересчета, при этом первый выход первого блока пересчета соединен со входом второго блока йересчета,первый выход которого соединен со входом блока управления, а второй выходподключен ко входу первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с лервыл 1 входом сумматора,второй вход которого подключен к вь 1 ходчвторого цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен со вторым выходом первого блока пересчета, вход которого подключен к выходу делителя частоты, выход сумматора соединен со вторым входом блока сравнения, а третийвход сумматора соединен с пятым выходом блока управления,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Мирский Г, Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процес-.сов, М "Энергия", 1972, с 92.2. Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов,М Энергия, 1972, с, 54,