Цифровой анализатор выбросов случайныхпроцессов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОУСКОМУ Св ЕТВЛЬСТВУСоюз Советских Социалист нческих Республик(22) Заявлено 26.01.79 (2 т) 2717821/18-24 с присоединением заявки Й 9 6 06 Г 15/36 Гфсударственный коннтет СССР не делан нзобретеннй н еткрытнй(088.8) Дата опубликования описания 28. 02. 81(54) ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР ВЫБРОСОВ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВьы И, первый вход которой соединенс генератором импульсов, а второйвход - с первым выходом пороговогоустройства, второй выход которогсчерез первый формирователь импульсовсоединен с регистром сдвига, а третий выход через второй формирователь импульсов и.линию задержки подключен к первым входам соответствую 0 щнх схем И, вторые входы которыхподключены, соответственно, к разрядным входам регистра сдвига, а выходисоединены с соответствукицими накопи"тельными счетчиками 215 Недостатки этого анализатора - невысокая точность вычисления гистограммпри высокой точности измерения длительностей выбросов случайных процессов, а также его ограниченные Функцио- .20 нальные возможности. Изобретение относится к технике анализа случайных процессов и может бить использовано в физике, радиотехнике, автоматике, сейсмологии н ряде других областей, в которых необходимо определять дифференциональные законы распределения вероятностей длительностей выбросов случайных процессов в виде гистограмм.Известны цифровые анализаторы функций распределения временных интервалов, работа которых основана на преобразовании длительностей случайных процессов в последовательность прямоугольных импульсов, число которых фиксируется пересчетным устройством, после чего с помощью сдвнгового регистра происходит распределение нх по накопителям, соответствующим градациям гистограмм 1131Наиболее близким к предлагаемому является цифровой анализатор выбросов случайных процессов, содержащий пороговое устройство, Формирователи импульсов, регистр сдвига, схемы И, генератор импульсов, накопительные счетчики, линию задержки и пересчетное устройство, выход которого подключен к шине "сдвиг" регистра сдвига, а вход соединен с выходом схеПотери точности вычисления гистограмм обусловлены неопределенностью времени анализа случайного процесса, из-за чего объем статистики для зачисления гистограмм может оказаться избыточным и существенно превысить емкости отдельных накопительных счетчиков, что приводит к их пере полнению и, как следствие, к искаМосковский институт радиотехники,электроники и автоматикижению вычисляемой анализатором гистограммы.На фиг. 1 а изображен объем статистики, превышающий емкости (Е) накопительных счетчиков;на Фиг. 16 " гистограмма, вычисляемая рассматри" ваемым анализатором.По мере накопления информации в накопительных счетчиках они заполняются до максимального значения(емкости Е) и, переполнившись, начинают считать снова. ы итоге вычис" ляемая анализатором гистограмма ис" кажается (Фиг.16, заштрихованныеобласти).Функциональные возможности такого анализатора ограничены тем,что он имеет один масштаб измерения и пригоден лишь для анализа случайных процессов, имеющих Фиксированную среднюю скорость изменения случайных Функций. В результате анализатор при иных средних скоростях изменения случайных Функций не обеспечивает необходимой достоверности анализа, и вычисляемая прибором гистограмма также имеет низкую точность,Цель изобретения - повышение точности вычисляемых гистограмм.Поставленная цель достигается тем, чтх в цифровой анализатор выбрх.сов случайных процессов, содержащий ПОРСГОВОЕ УСТРОЙСТВО ВХОД КОТОРОГО является Входом анализатора, а выходы подключены соответственно к вхо- ф дам первого и второго Формирователей импульсов и нервоглу Входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к первому входу блока пере" счета, выход которого соединен с вхо" дом управления сдвигом регистра сдвига, информационный вход которого подключен к Выходу первого Формирователя импульсов, а разрядные выходы соединены с информационными входами элементов И группы элементов И, управляющие входы которых подключены к выходу линии задержки, а выходы элементов И группы подключены к входам соответствующих накопительных счетчиков, введены блок масштабирования, дешифраторы состояний, дополнительный накопительный счетчик и последовательно соединенные элементы ИЛИ, НЕ и дополнительный элемент И, другой вход которого подключен к выходу второго Формирователя импульсов, а выход соединен с входогл линии задержки, при этом выходы накопительных счетчиков через соответствующие дешифраторы состояний соединены с входами элемента ИЛИ, а входы дополнительного накопитель" ного счетчика и блока масшгабирования соединены соответственно с выходом регистра сдвига и со вторым Входом блока пересчета. Предлагаемый анализатор выбросовслучайных проце сов изображен наФиг.2.Анализатор содержит блок 1 пересчета, выход которого подключен к5 шине "сдвиг" регистра 2 сдвига, авход соединен с выходом элемента И 3, первый вход которогосоединен с генератором 4 импульсов, а второй вход - сперВым выходом порогоВого устройства 5, второй выход которого через Формирователь 6 импульсов соединен с регистром сдвига, а третийвыход, подключенный ко входу второгоФормирователя 7 импульсов в совокупности с подключенным к другому входупересчетного устройства блоком 8масштабирования представляет собойрегулятор масштаба измерения вревениизмеряемых процессов.26 Линия 9 задержки, выход которойПОДКЛЮЧЕН К ОбЪЕДИНЕННЫМ ПЕРВЫМ ВХОдам группы 10 элементов И, вторыевходы которых подключены к разряднымвыходам регистра сдвига, а выходы -.к 2 я соответствующим накопительным счетчикам 11, выходы которых соединены через дешифраторы 12 состояний счетчиков, соответствующих их максимальномузаполнению, с элементом ИЛИ 13, выходкоторого через элемент НЕ 14 подключен кх входу элемента И 15, другойвход которого, соединенный с. Выходомвторого Формирователя импульсов, ивыход, соединенный со входами линиизадержки, а также, дополнительный(контрольный) накопительный счетчик 16, подключенный к выходу .реги"стра сдвига, представляют собой схе"му контроля и управления накопительными счетчиками. На фиг. 2 пункти ром обведены введенные элементы,повышающие точность вычисления гистограммеЦифровой анализатор выбросовслучайных процессов работает сле" 4 дующим образом.Сигналы, поступающие на вход порогового устройства 5, преобразуютсяим в импульсы, длительность которыхравна времени между моментами превышения входным сигналом пороговогоуровня. Сигнал с первого выхода порогового устройства подается на эле"мент И 3, на который одновременно подаются калиброванные по частоте идлительности импульсы с генератора зз 4 импульсов. На выходе элемента И 3образуется пачка импульсов, длительность которой равна длительностиимпульсов, поступающих на элемент И 3с выхода порогового устройства. Щ Сформированная пачка импульсов посту"пает на вход блока 1 пересчета,коэффициент пересчета которой определяет ширину дифференциального коридора (градации гистограммы). Ширина Я градации гистограммы изменяется спомощью блока 8 масштабирования,подключенного ко входу блока 1 пересчета, благодарячему можно изменятьмасштаб шкалы времени измеряемыхпроцессов.На выходе блока пересчета формируются импульсы сдвига информации,находящейся в регистре .2 сдвига.Сигнал со второго выхода порогового устройства поступает на Формирователь .6 импульсов, с выхода которого снимается короткий импульс, аоот- фветствукщий началу превывения входным сигналом порогового уровня, за:писываемый в первый разряд сдвигового регистра. Эта информация продвигается по регистру от разряда к разряду до тех пор, пока не сформируется сигнал переписи информации сдвигающего регистра в накопительные счетчики.Сигнал переписи формируется так. ЩС третьего выхода порогового устройства иа вход второго формирова"теля 7 импульсов, вырабатывающего короткий импульс, соответствующийконцу превышения входным сигналом по-рогового уровня, этот импульс черезэлемент И 15, на другой вход которо,го подается разрешающий сигнал сэлеьевта НЕ 14, задерживается линией9 задержки на время установленияиерезищных процессов в регистре сдви- Зога, после чего поступает на обьеди.иениые входы элементов И группы 10,на другие входы которых поступает инФормация с разрядяых выходов регистрасдвига, разрешая перепись информа-ции в накопительные счетчики. Приэтом содержимое накопительного счетчика, на входе которого появляетсясигнал единицы регистра сдвига,увеличивается на единицу. 40После переписи в накопитель содержимого регистра сдвига регистрсдвига устанавливается в исходноесостояние (в нуль)Для контроля за областью усечения 4выход сдвигового регистра соединяютс накопительным счетчиком 16, фиксируют хвост" гистограммы, оставляемой за пределами рабочего поляанализатора в области усечения.Быстрое заполнение этого счетчика сигнализирует о том, что средняя скорость исследуеьвх процессов несоответствует масштабу измерениявремени прибором и происходит сильное усечение гистограммы. В этом случае увеличивают коэффициент пересчета блока пересчета блоком 8 масштабирования.Цикл работы анализатора повторяется снова всякий раз с момента сле- рдующего превышения входным сигналомпорогового уровня. Если в процессе работы емкость одного из накопителей исчерпывается достигается граница переполнения), то состояние этого счотчика дешифрируется дешифратором 1-, сигнал с которого через элемент ИЛИ 13 иэлемент НЕ 14 поступает на вход эле-. мента И 15, запрещая перепись информации в накопительные счетчики с выходов сдвнгающего регистра, благодаря чему прекращается работа всех накопительных счетчиков, что позволяет блокировать потери точности вычисления гистограмм от переполнения н тем саьым повысить точность вычисления гистограмм.Формула изобретенияЦифровой анализатор выбросов случайных процессов, содержащий пороговое устройство, вход которого является входом анализатора, а выходыподключены соответственно к входампервого и второго формирователейимпульсов н первому входу элементаИ, второй вход которого соединен свыходом генератора импульсов, а выход подключен к первому входу блокапересчета, выхоц которого соединенс входом управления, сдвигом регистрасдвига, инФормационный вход которогоподключен к выходу первого Формирова.теля импульсов, а разрядные выходысоединены с информационными входамиэлементов И группы элементов И,управляющие входы которых подключены к выходу линии задержки, а выходыэлементов И группы подключены к входам соответствующих накопительныхсчетчиков, о т л и ч а ю щ н й с ятем, что, с целью повышения точности,анализатор содержит блок масштабирования, дешифраторы состояний, дс.:юлнительный накопительный счетчик ипоследовательно соединенные элементы ИЛИ, НЕ и дополнительный элементИ, другой вход которого подключенк выходу второго формирователя импульсов, а выход соединен с входомлинии задержки, прн этом выходынакопительных счетчиков через соответствующие дешнфраторы состоянийсоединены с входамн элемента ИЛИ, авходы дополнительного накопительного счетчика и блока масштабирования соединены соответственно с выходом регистра сдвига и со вторымвходом блока пересчета.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 283683, кл. 6 06, Г 1/02, 1968.2. Авторское свидетельство СССРР 436359, кл. С 06 Г 15/36, 197Эакаэ 413/60 13 жгород, ул. Проектная,4 ПП "Патент Фил Тираж 756 НИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 5, Иосква, 3-35, Раушская