Устройство для определения плот-ности вероятности

Союз Советских Социалистических Реслублнк(23) ПриоритетОттублнковано 15,0231, Бюллетень МВ бДата опубликования описания 150281(53)М. Кл.з 6 Об 6 7/52 Государствеииый комитет СССР ао делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ВЕРОЯТНОСТИИзобретение относится к вычислительной и измерительной технике иможет быть использовано для анализараспределений случайных процессов,в частности, в системах аппаратурного анализа случайных вибрацийИзвестно устройство для определения плотности вероятности случай"ных сигналов, содержащее входноеустройство, модулятор, амплитудныйселектор, регулятор уровней анализа,схему вычитания, усилитель, счетчикимпульсов 1,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее сумматоры, источникрегулируемого постоянного напряжения,источник вспомогательного прямоуголь.ного напряжения, двухсторонние ограничители, блоки вычитания, синхронный детектор, интегратор 121.Эти устройства имеют невысокуюточность, определяемую шириной дифференциального коридора.Цель изобретения - повышение точности.С этой целью в устройство для определения плотности вероятностисодержащее блок накопления и регистрации, первый и второй сумматоры,первые входы которых объединены иявляются входом устройства, вторыеи третьи входы сумматоров подключены соответственно к первому и втоф рому выходам источника регулируемогопостоянного напряжения и к первомуи второму выходам источника вспомогательного прямоугольного напряжения,выходы сумматоров соответственно через первый и второй двусторонние ограничители подключены к первому ивторому входам блока вычитания,выход которого соединен с первым вхо"дом синхронного детектора, второй 1 з вход которого подключен к первомувыходу источника вспомогательногопрямоугольного напряжения, введеныгенератор пилообразного напряжения,генератор импульсов опроса и соответ ственно для положительного и отрицательного напряжений исследуемогосигнала две цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных элемента И, модулятора и але"лого-цифрового преобразователя, аулэтом первые входы элементов И оЮединены и являются входом .устройства,вторые входы объединены и подклеев"ны к выходу синхронного детекевра, 30 входу генератора импульсов опроеа, 805357первому входу блока накопления и регистрации и первому входу генератора пилообразного напряжения, второй и третий входы которого подключены к выходам элементов И соответственно первой и второй цепочек, а выходгенератора пилообразного напряжениясоединен с входом источника регулируемого постоянного напряжения, третий выход которого соединен с вторым входом блока .накопления и регистрации, и с другими входами моду 10 ляторов первой и второй цепочки, при этом другие входы аналого-цифровыхпреобразователей объединены и подклвчены к выходу генератора импульсовопроса, а разрядные выходы аналогоцифровых преобразователей подключены соответственно к первой и второй группам входов блока накопления и регистрации.Иа чертеже представлена блок-схема предложенного устройства. 20 Устройство для определения плотности вероятности содержит первый элемент И 1, второй элемент И 2, выходы которых соответственно подключены 25 к первым входам первого и второго модуляторов (ВИМ) 3 и 4, выходы которых соединены с первыми входами аналогоцифровых преобразователей (АЦП) 5 и 6, первый сумматор 7, второй сумматор 8, выходы которых соответственно подключены к входам первого и второго усилителей-ограничителей 9 и 10, выходи которых подключены соответственно к первому и второму входам блока 11 вычитания, выходом подключенного к первому входу синхронного детектора 12, выход которого соединен с третьим входом генератора 13 пилообразного напряжения, первый вход которого соединен с выходом элемента 40 И 2, блок 14 накопления и регистрации, первые и вторые входы которого подключены соответственно к выходам аналого-цифровых преобразователей 5 и 6, третий вход соединен с третьими вхо дами. элементов И 1 и 2 и выходом детек" тора 12, четвертый вход блока 14 подключен ко вторым входам АЦП 5 и 6, источник 15 вспомогательного напряжения, первый вход которого подключен к третьему входу первого сумматора 7 и ко второму входу синхронного детектора 12,второй выход источника 15 подключен к третьему входу второго сумматора 8, генератор 16 импульсов опроса, вход которого соединен с вы-.ходом синхронного детектора 12, выход генератора 16 подключен ко вторым входам АЦП 5 и 6, источник 17 регулируемого постоянного напряжения, вход которого соединен с выхо дом генератора 13.Первый выход источника 17 регулируемого постоянного напряжения соединен со вторыми входами первого сумматора 7, а второй выход со вторым входом сумматора 8, третий выходподключен ко вторым входам первогои второго модуляторов 3 и 4 и кблоку 14 накопления и регистрации.Вход устройства подключен соответственно к первым входам первого ивторого элементов И 1 и 2 и к первымвходам первого сумматора 7 и второгосумматора 8.Устройство работает следующимобразом,Напряжение исследуемого сигналапоступает на вход элементов И 1 н 2,сумматоров 7 и 8. В сумматорах суммируются сигналы: входной случайныйсигнал с источника регулируемогопостоянного напряжения 17, источникавспомогательного прямоугольного напряжения 15, с выходов сумматоров7 и 8 сигнал поступает яа двухсторонние ограничители 9 и 10, затем наблок 11 вычитания, синхронный детектор 12, на первый вход которого поступают импульсы с первого выходагенератора 15 вспомогательного прямоугольного напряжения, а на второйвход с блока 11 вычитания, синхронный детектор 12, на первый входкоторого поступают импульсы с первого выхода генератора 15 вспомогательного прямоугольного напряжения, а навторой вход с блока 11 вычитания. Свыхода синхронного детектора 12прямоугольные импульсы а ьп, соответствующие времени пребывания реализации процесса в пределах дифференциального коридора 2 дО, поступают навход генератора 13 пилообразногонапряжения,Элементы И 1 и 2 фиксированы назаданные уровня срабатывания (-О-О ), на третий их вход поступаютимйульсы с выхода синхронного детектора 12, при этом элементы И 1 и 2вырабатывают импульсы, повторяющиеформу случайного сигнала в пределахвремени импульсов синхронного детектора 12, с выхода импульсы поступают на вход модуляторов ВИМ 3 и 4,на вторые входы которых подано напряжение с регулируемого выхода источника 17 постоянного напряжения,которое изменяется пропорциональноизменению наклона пилообразного напряжения генератора 13, работающегопри наличии на его входах напряжения с выхода элементов И 1 и 2. Взависимости от полярности исследуемого сигнала генератор 13 пилообразного напряжения формирует импульсыс ростом или спадом напряжения вовремени. Модуляторы 3 н 4 осуществляют время-импульсную модуляцию сигнала. Аналбго-цифровые преобразователи 5 и 6 преобразуют интервал,определяемый первым нулевым и измерительным импульсом в цифровой коди при поступлении импульсов опросас генератора 16 импульсов опроса осу5 10 15 формула изобретения 20 ществляется поступление информации в параллельном на входы блока 14 накопления и регистрации. С выхода синхронного детектора 12 импульсы поступают на блок 14 накопления и регистрации, на который с источника 17 регулируемого. постоянного напряжения подаются калиброванные значения напряжения О1В блоке 14 накопления и регистрагии осуществляется сравнение числа, определяемого количеством разрядов аналого-циФрового преобразователя 5 или б в момент опроса импульсами с калибровочными значениями напряжения, пропорционального изменению напряжения регулируемого источника 17 постоянного напряжения в цифровом коде. В блоке 14 накопления и регистрации подсчитывается число случаев, при которых напряжение оказалось на интервале уровней, соответствующих калиброванным значениям напряжения. Отношение этого числа выбора к общему числу случаев служит оценкой плотности вероятности.Принципально это возможно, если подсчитывать величины О= (1), О=С(е), О+= Сз(с) Ц = 7(с) О -- 1, Где , я., 1гимпульсы опроса равной частоты на уровнях анализа, признаком которого является совпадение числа,М(ОК) = ИГО+- Г; (1) в интервалах анализа таких,что 11 а а Ц, (с) - ф йр (С)а-огде О () - калиброванные фиксифрованные уровни, расположенные внутри дифференциального коридора.Число показаний значений исследуемого сигнала на определенный -й фиксированный уровень, отнесенный к общему числу опросов, определяет плотность вероятности исследуемого сигнала по формуле("а.1-" "."Я%:т где КИ; О(с)1 =И О(с) - количество случаев, когда ОЯ) исследуемого сигнала совпадает с Ок(т) по амплитуде и достигается их равенство в цифровой формеН; О1 =И Ок(СДИ ГО(с)7 - значение исследуемогосигнала в цифровомкоде в момент опросаимпульсами;М ОК (с) - значение напряжениякалибровочного сигналав цифровом коде;К,. =Т - количество всех случаОгг 25 30 35 40 45 50 55 бО 65 ет на интервале анализас = Т;Т - интервал анализа,Применение модуляторов, аналого- цифровых преобразователей, элементов И, генераторов пилообразного напряжения, генераторов и:.пульсов позволяет получить высокую точность измерения, определяемую точностью аналого-цифрового преобразователя и аппаратурно сократить число уровней анализа, т.е. сократить число каналов анализа, что обеспечит высокую точность устройства и повысит эффективность применения изобретения в системах аппаратурного анализа случайных процессов. Устройство для определения плотности вероятности, содержащее блок накопления и регистрации, первый и второй сумматоры, первые входы которых объединеныи являются входом устройства, вторые и третьи входы сумматоров подключены соответственно к первому и второму выходам источника регулируемого постоянного напряжения и к первому и второму выходам источника вспомогательного прямоугольного напряжения, выходы сумматоров соответственно через первый и второй двухсторонние ограничители подключены к первому и второму входам блока вычитания, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, второй вход которого подключен к первому выходу источника вспомогательного прямоугольного напряжения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены генератор пилообразного напряжения, генератор импульсов опроса и соответственно для положительного и отрицательного напряжений исследуемого сигнала две цепочки, каждая иэ которых состоит из последовательно соединенных элемента И, модулятора и аналого-цифрового преобразователя, при этом первые входы элементов И объединены и являются входом устройства, вторые входы объединены и подключены к выходу синхронного детектора, входу генератора импульсов опроса, первому входу блока накопления и регистрации н первому входу генератора пилообразного напряжения, второй и третий входы которого иОдключены к выходам элементов И соответственно первой н второй цЕвочек, а выход генератора пилообразного напряжения соединен с входом источника регулируеьюго постоянного напряжения, третий выход котброго соединен с вторым входом блока накопления и регистЗаказ 1 Проектная Патент", г. ужгород ал рации, и с другими входами модуляторов первой и второй цепочкипрнэтом другие входы аналого-цифровыхпреобразователей объединены н подключены к выходу генератора импульсовопроса, а разрядные выходы аналогоциФровых преобразователей подключенысоответственно к первой и второй 05/73 Тираж 756ВЙИИПИ Государственпо делам изобрет 113035, Москва, %-35,группам входов блока накопления ирегистрации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 359670, кл. С 06 Р 15/36, 1970.2Авторское свидетельство СССРМ 526911, кл. 6 06 Г 15/36, 1975. Подписноего комитета СССРий и открытияушская иаб., д. 4/5