Статистический анализатор

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иц 699526(61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 080776 (21) 2383502/18-24с присоединением заявки Ио -(51)М. Кл. С 06 Р 15/36 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(71) Заявитель Тбилисский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии имени Д. И. Менделеева(54) СТАТИСТИЧЕСКИИ АНАЛИЗАТОР Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки случайных процессов.Известен статистический анализатор, содержащий входное устройство, ампли тудный селектор, формирующее устройство, соединенные последовательно, временной селектор, первый вход которого соединен с выходом формирующего устройства, а второй вход с генерато ром счетных импульсов, выход временного селектора соединен с счетчиком импульсов, управляющий вход амплитудного селектора соединен с шиной эталонного напряжения Г 1) . Недостатком 15 известного устройства является большая продолжительность времени исследования случайного процесса для определения функции распределения.Наиболее близким к иэобретению по 20 технической сущности является статистический анализатор, содержащий источник эталонного напряжения, соединенный с входом делителя напряжения,выходы которого подключены соответствен но к п-каналам, каждый из которых со-стоит из блока сравнения, выход которого соединен с входом триггера Шмидта, группу элементов И, первые входы которых подключены к нулевым выходам 30 григгеров Шмидта, кроме первого канала, вторые входы элементов И группы соединены с входом счетчика и с выходом первого элемента И, первые входы первого и второго элементов И подключены к выходу генератора импульсов, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с единичным и нулевым выходами первого триггера, нулевой вход которого соединен с выходом счетчика, третий вход второгО элемента И подключен к единичному выходу второго триггера, выходы элементов И группы соединены соответственно с первыми входами элементов ИЛИ первой группы, вторые входы которых соединены с входом вычитающего счетчика и с выходом второго элемента И, выходы элементов ИЛИ пер вой группы подключены соответственно к входам счетчиков группы, выходы которых соединены соответственно с счетными входами триггеров группы, выходы которых подключены к входам первого элемента ИЛИ 2). Недостатком этого анализатора является низкое быстродействие.Цель изобретения - повышение быстродействия анализатора.Это достигается тем, что в устройство введены вторая группа элементов ИЛИ и второй элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами счет (ика и первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к нулевому входу второго триггера, первые входы элементов ИЛИ второй группы соединены соответственно с выходами триггеров Шмидта, кроме первого канала, вторые входы элементов ИЛИ второй группы подключены к единичному входу второго триггера, выходы элементов ИЛИ второй группы соединены соответственно с третьими входами элементов и группы.На чертеже дана структурная схема анализатора. Он имеет источник 1 эталойного напряжения, делитель 2 напряжения, блоки 3 сравнения, триггера Шмидта 4, вторую группу элементов ИЛИ 5, группу элементов И б, элемент И 7, счетчик 8, первую группу элементов ИЛИ 9, элемент И 10, вычитающий счетчик 11, группу счетчиков 12, группу триггеров 13, элемент ИЛИ 14, элемент ИЛИ 15, первый 16 и второй 17 триггеры, генератор импульсов 18, вход анализатора 19, первый пусковой вход анализатора 20, второй пусковой. вход анализатора 21.Анализатор работает следующим образом.ФВ режиме определения плотности вероятностей в начале все триггеры находятся в состоянии нуля после того, как подается случайный процесс на блоки 3 сравнения, куда же через делитель 2 напряжения подаются соответствующие уровни от источника 1 эталонного напряжения, подается импульс на первый пусковой вход 20, что вызовет переброс триггера 16 в положение единица, и подается разрешение на элемент И 7, через который начнут проходить импульсы с выхода генератора 18 импульсов на вход счетчика 8 и на вторые входы элементов И б, один из которых в зависимости . от состояния соответствующих триггеров Шмидта 4 будет пропускать импульсы через элемент ИЛИ 9 на один из накопительных счетчиков 12.Легко видеть, что импульсы будут проходить через тот элемент И 6, который управляется двумя соседними триггерами Шмидта 4, которые находятся в 1 азных состояниях, т. е. для 1-тогФ Канала Б; 4 х 1) У," + 1. Этим будет обусловлено нахождение исследуемого случайного процесса в промежутке 6 ХКоличество импульсов, прошедшее на соответствующий счетчик группы, будет пропорционально времени нахождения случайного процесса в соответствующем промежутке. В ходе изменения значения случайного процесса будут открываться и закрываться разные элементы И б, и импульсы будут проходитьна разные накопительные счетчики 12,Это будет продолжаться до тех пор,пока счетчик 8 не переполнится и импульс с выхода счетчика 8 не перебросит триггер 16 в положение нуль,что обеспечит закрытие элемента И 7,и импульсы больше не будут проходитьна входы счетчиков 12. Содержимое счетчиков 12 к этому времени будет соответствовать значению плотности вероятностей в соответствующих интервалах,В режиме определения, моды определение моды должно происходить непосредственно после определения, плотностивероятностей для чего после пере полнения счетчиков. подается импульсна второй пусковой вход анализатора21. Триггер 17 перебросится в положение единица, подаст разрешение наэлемент И 10 и импульсы с выхода ге- Щ нератора 18 будут проходить на счетчик 11 и накапливаться в счетчиках12 до тех пор, пока один из счетчиков12 не переполнится, а переполняется,тот, который содержит больше всех накопленных импульсов, что соответствует моде случайного процесса. Счетчик11 при этом работает в режиме вычитания.После переполнения счетчика 12 соответствующий триггер 13.переброситсяв положение единица и сигнал сединичного плеча через элемент ИЛИ 14вернет триггер 17 в положение нульи этим процесс определения моды (медиаНы математического ожидания длянормального случайного процесса) заканчивается, Триггер 13, находящийсяв положении единица и будет определять моду процесса.Анализатор дает возможность исследовать и полимодальные законы распределения, что обеспечивается подачейимпульса на второй пусковой вход, после каждого переполнения счетчика 12.Этот импульс устанавливает триггеры13 в положение нуль, перебрасывает триггер 17 в положение единицаи, тем самым, продолжает заполнениесчетчиков 12 до тех пор, пока не переполнит следующий по величине содержимого счетчика импульсов 12 и.т, д,;При этом содержимое счетчика 11 будетсоответствовать значению плотностивероятности соответствующей моде (таккак разрядности счетчиков 10 и 11 берутся одинаковыми) .В режиме определения интегральнойфункции распределения в начальном состоянии все триггеры устройства находятся в состоянии нуля. Послетого, как подается случайный процесс Щ на блоки 3 сравнения, куда же черезделитель напряжения подаются соответствующие уровни от источника эталонного напряжения 1, подается импульсна первый и второй пусковые входы 65 анализатора одновременно, что вызоветпереброску триггеров 16 и 17 н положение. единица подается разрешение на элемент И 7 и через элементы блока ИЛИ 5 - на первые входы элементов блока И б. Через элемент И 7 импульсы с ныхода генератора 18 подаются на вход счетчика 8 и на вторые входы элементов И б, часть которых в зависимости от состояния инверсных выходов триг-. геров Шмидта будут пропускать импульсы через элемент ИЛИ 9 на соответствующие накапливающие счетчики 12,Легко видеть, что импульсы будут проходить через те элементы И б, которые управляются теми триггерами Шмидта, которые находятся в положении нуль, т, е. для которых выполняется условие Х(1)Б . Так как опорные напряжения с делителя. подаются в порядке увеличения и условие х(1)С Б выполняется для 1-того каЭ 4нала, то это условие будет выполнять О ся для всех 1) где = 1, 1 + 1,п каналов.Количестно импульсов, прошедшее на соответствующие накапливающие счетчики, будет пропорционально времени нахождения случайного процесса нижесоответствующего уровня. В процессе изменения входного случайного процесса будут открываться и закрываться разные элементы И 6, каждый элемент И 6 тем дольше будет открыт, чем больше соответствующее опорное напряжение, тем больше импульсов пройдет на соответствующий накапливающий счетчик 12.Импульсы будут проходить на накопительные счетчики до тех пор, пока5 не переполнится счетчик 8, с выхода которого импульс переполнения перебросит триггеры 16 и 17 в нулевое положение. Этим режим определения функции распределения закончится, К 40 этому моменту содержимое каждого счетчика 12 будет пропорционально времени пребывания случайного процесса ниже соответствующего уровня.Ширина интервала, те. количест во каналов, выбирается соответственно требуемой точности определения плотности вероятностей и функции распределения случайного процесса. Анализатор дает воэможность определить плотность вероятностей, интегральную функцию распределения и моду (медиану, мат. ожидания для нормального процесса) случайных. процессов, а также осуществить вывод значений плотности вероятностей, функции распределения для разных интерналон (значений), как параллельно сразу после режимов определения плотности вероятностей и функции распределения со счетчиков 12, так и последовательно бО с выхода счетчика 11 в порядке по величине, начиная с максимального значения. Технико-экономические преимущества изобретения по сраннению.с известным заключаются н том, что н уст ройстне совмещены функция оценки плотности вероятностей, моды (медианы имат. ожидания для нормального эргодического случайного процесса) и функций распределения, что дает аппаратурную экономию при высоком быстродействии,формула изобретенияСгатистический анализатор, содержащий источник эталонного напряжения,соединенный с входом делителя напряжения, выходы которого подключенысоответственно к п-каналам, каждыйиз которых состоит из блока сравнения,выход которого соединен с входом триггера Шмидта, группу элементов И, пер"вые входы которых подключены к нулевым выходам триггеров Шмидта, кромепервого канала, вторые входы элементов И группы соединены с входом счетчика и с выходом первого элемента И,первые входы первого и второго элементов И подключены к выходу генератора импульсов, вторые нходы первогои второго элементов И соединены соответственно с единичным и нулевым выходами первого триггера, нулевой входкоторого соединен с выходом счетчика,третий вход второго элемента И подключен к единичному выходу второготриггера, выходы элементов И группысоединены соответственно с первымивходами элементов ИЛИ первой группы,.вторые входы которых соединены с входом вычитающего счетчика, и с выходом второго элемента И, выходы элементов ИЛИ первой группы подключенысоответственно к входам счетчиковгруппы, выходы которых соединены соответственно с счетными входами триггеров группы, выходы которых подключены к входам первого элемента ИЛИ,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повьюаения быстродействия анализатора, в него введены вторая группа элементов ИЛИ и второй элементИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами счетчика и первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к нулевому входувторого триггера, первые входы элементов ИЛИ второй группы соединенысоответственно с выходами триггераШмидта, кромепервого канала, вторыевходы элементов ИЛИ второй группыподключены к единичному выходу второго триггера, выходы элементов ИЛИвторой группы соединены соответственно с третьими входами элементов Игруппы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 227725, кл. 6 06 Г 15/36 1965.2. Авторское свидетельсТво СССРР 525102, кл. С 06 Г 15/36, 1974699526 Составитель И.,".агорбининаРедактор Н. Катаманина Техред М,Кузьма Корректор В. Синнцка ирак 779 лиал ППП Патент Проектная, 4 жгород, у аказ 2483/51 ЦНИИПИ по 113035, МоГосударственног елам изобретени ква, Ж, Рауш Подписное омитета СССР открытий я наб., д. 4