Анализатор длительностей выбросов случайных процессов

Союз СоветскивСоциалистическихреспублик 100311 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 1) Дополнительное т. саид-ву 51)М, Кл. С 06 Г 15/36 22)Заявлено 06.07.81 (2 ) 33 тт 231 Й/ исоединением заявки М ГфвударстввллывСС 3) Приоритет Опубликовано 2 02.03, Бкэллетен де делам лэавретев 3) УДК 681.3еткрыт та опублик ния описания 28." -С 9- ит МлА, Ко 1 торин 72) Авторы изобретения Дружинин, С.А, Воробьев, В.М. Крол вф 2 У с;ос ковс кий ордена Ленина и ордена Трудового"Кра. ного.намени институт инженеров железнодорожного трансп(5 Й) АНАЛИЗАТОР ДЛИТЕЛЬНОСТЕЙ ВЫБРОСОВ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ предназначено для оделения плотностительностей выброс тивного е распределения длов случайных пролов 2 Нед сложно мого об личием для об Цел лизатоО статком ан ть и больш орудования п счетчико азования и изобретен ра являетсяиспользуевленные на" элементов И изатообъемобуслои и+т,аналое." упрощение о а Поставле нна цель достигается тем, выбросов случайных ржащий группу счетчи" элемент, первый и втоого являются соответми анализатора, выход что анализатор процессов, сод "ков, пороговый рой входы котор ствующими входа Изобретение относится к автомке и вычислительной технике и цессов.Известно устройство для определения плотности распределения длительностей выбросов, содержащее пороговое устройство, генератор импульсов, формирователи, элементы И, пересчетное устройство, регистр сдвига и канальные счетчики1 ).Недостатком устройства является б лысой объем используемого оборудования.Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является анализатор длительностей выбросов слу:чайных процессов, содержащий пороговое устройство, формирователь импульсов, элементы И, генератор импульсов, счетчики, регистр сдвига, элемент ИЛИ, счетчик интервалов, дешиф" ратор. В известном устройстве заданное цисло каналов 11 представляется в виде и = с К, где Й " количество ра рядов регистра сдвига; К - количество состояний счетчика интервалов, Эл менты И и счетчики образуют матрицу, состоящую из т. столбцов и К строк. Возможный диапазон длительностей выбросов разбивается на К интерва11 4 На цертеже приведена блок-схема анализатора.Анализатор содержит пороговый элемент 1, элемент И 2, формирователь 3 импульсов, элемент ИЛИ 4, регистр 5 сдвига, генератор 6 импульсов, счетчик 7 интервалов, второй элемент 845 задержки, первый элемент 9 задержки, группу элементов И 10, группу 11 счетчиков, группу элементов 12 памяти.Пороговый элемент 1 представляет собой схему сравнения напряжений ( компаратор напряжений) и может быть собран по известным схемам на интегральном операционном усиюмтеле или на стандартной микросхеме компаратора напряжений.И Э 10011 порогового элемента соединен с входом формирователя импульсов и информационным входом элемента И, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с управляющим входом регистра сдвига, последний разрядный выход которого подключен к счетчику интервалов, остальные разрядные выходы регистра сдвига соединены соответствен но с информационными входами элементов И группы, управляющие входы которых объединены и подключены к первому выходу формирователя импульсов, второй выход которого соединен с пер вым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу регистра сдвига, содержит первый и второй элементы задержки и группу элементов памяти, при этом вход пер вого элемента задержки подключен к последнему разрядному выходу регистра сдвига, а выход соединен с втооым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входам записи счетчиков р группы, счетные входы которых подключены соответственно к выходам элементов И группы, информационные входы счетчиков группы соединены соответственно с выходами элементов памяти группы, информационные входы которых подключены соответственно к выходам счетчиков группы, адресные входы элементов памяти группы объединены и подключены к выходу второго элемента3 задержки, вход которого подключен к первому выходу формирователя импульсов. Элементы 8 и 9 задержки служат длязадержки импульсов на заданное время и реализуются на элементах И-НЕ с интегрирующими Р С-цепями.Счетчики группы счетчиков 11 могутбыть собраны на микросхемах типаК 155 ИЕ 6, которые имеют кроме счетноговхода информационные входы, что позволяет предварительно устанавливатьсчетчики в требуемое состояние,Элементы памяти группы элементов 12памяти представляют собой цифровыестатические оперативные запоминающиеустройства с произвольной записью ивыборкой информации и могут быть реализованы на микросхемах типа К 155 РУ 2.Анализатор работает следующим образом,В исходном состоянии во все яцейкипамяти группы элементов 12 памяти записываются нули. Реализация Х(й) ис-следуемого случайного процесса поступает на вход порогового элемента 1,на второй вход которого подается напряжение 0, соответствующее уровнюанализа. При выбросе случайного процесса Х(1) за уровень анализа 0 навыходе порогового элемента 1 формируется прямоугольный импульс, длительностькоторого равна длительнос"ти выброса, Импульсы с выхода порогового элемента 1, поступая на вход элемента И 2, заполняются импульсамигенератора 6 импульсов.На переднем фронте импульса длительностью 7 В, на втором выходе формирователяя 3 импульсов появляется ин"пульс, который, пройдя через элемент ИЛИ 4, записывает единицу в первый разряд регистра 5 сдвига и одно временно этот же импульс, поступаяна вход записи информации группы 11счетчиков, осуществляет запись информации на счетчики группы счетчиков 11 с выходов соответствующих элементов памяти группы элементов 12памяти, причем адрес (номер ) ячеекпамяти, из которых происходит считывание информации, определяется состоянием счетчика 7 интервалов, Импульсы с выхода элемента И 2 поступают на управляющий вход регистра 5сдвига и сдвигают единицу вправо.Если длительность выброса 7 ( д3В(где д 1 - период импульсов генератора 6 импульсов; 2 - количество разрядов регистра 5 сдвига), то импульс,соответствующий концу выброса, с второго выхода Формирователя 3 импульсов, пройдя через открытый сигналомс 1-го (1 = 1,2.2) выхода регист5 100111 ра 5 сдвига 1-ый элемент И группы элементов И 10, поступает на счетный вход соответствующего счетчика группы счетчиков 11. Затем через интервал ь на выходе второго элемента 8 задержки появляется сигнал, производящий запись информации с выходов группы счетчиков 11 в ячейки с нулевым адресом соответствующих запоминающих устройств группы элементов 12 10 памяти. ЕсЛи Г 0) Ь йР, то единица сдвигается до последнего разряда регистра 5 сдвига и на заднем фронте сигнала с последнего разрядного выхода регистра 5 сдвига к содержимо му счетчика 7 интервалов добавляется единица, а через интервалимпульс с выхода первого элемента 9 задержки через элемент ИЛИ 4 проходит на вход ,регистра 5 сдвига, осуществляя по вздорную запись единицы в первый разряд и, одновременно по этому сигналу на счетчики группы счетчиков 11 происходит запись новой информации из соответствующих ячеек памяти группы 25 элементов 12 памяти. Затем снова импульсами с выхода элемента И 2 единица из младшего разряда регистра 5 сдвига будет.сдви гаться вправо, и если ТВ) 2 дй 6, то ксодержимому счет- З 0 чика 7 интервалов снова добавится еди ни ца, а через и нтер вал ь 2 произойдет запись единицы в первый разряд регистра 5 сдвига и информация с выходов группы элементов 12 памяти из35 ячеек, имеющих адрес, соответствующий состоянию счетчика 7 интервалов, запишется в счетчики группы счетчиков 11. Этот процесс происходит до тех пор, пока не закончится выброс40 случайного процесса. На заднем фронте импульса сВ формируется импульс на первом выходе Формирователя 3 импульсов, который поступает на счетный вход одного из 2 счетчиков груп 45 пы счетчиков 11, после чего по сигналу с выхода второго элемента 8 задержки информация с выходов счетчиков переписывается в соответствующие ячейки памяти группы элементов 12 памяти.К приходу каждого нового импульса ьВ регистр 5 сдвига и счетчик 7 интервалов устанавливаются в исходное состояние (на блок-схеме условно не показаны цепи установки исходного состояния).После анализа длительностей М выбросов случайного процесса в соот 1 6ветствующих ячейках памяти группы элементов 12 памяти накапливается информация, необходимая для построения гистограммы значений длительности выбросов исследуемого случайного процесса.Статистическая оценка функции плотности Гф распределения длительности выбросов на каждом из и = У К интервалов длительностью д 1 определяется по формуле:- 1(с,где г 1 - содержимое-й ячейки памя 1ти 1-го элемента памяти группы элементов памяти 12; (1 = 1,2.Р;1,2К ),В предлагаемом анализаторе для образования и = Ь К каналов требуетсялишь 2 счетчиков. Счетчики осуществляют суммирование импульсов, соответствующих моменту окончания выброса с накопленной в предыдущих измерениях информацией, после чего осуществляется перезапись информации из счетчиков группы счетчиков 11 в ячейкипамяти группы элементов 12 памяти,причем адрес ячеек памяти определяется номероминтервала, формируемым счетчиком 7 интервалов.Предположим, что требуется спро 1 ектировать анализатор, имеющий 256И = 16, К = 167 каналов с емкостьюсчетчиков, равной 10 единиц.В прототипе понадобится 512 микро"схем для изготовления 256 счетчиков и 68 микросхем, содержащих почетыре элемента И. Всего потребуется 580 микросхем.В предлагаемом анализаторе притаком же количестве каналов потребуется всего лишь 32 микросхемы для,16счетчиков, 32 микросхемы оперативного запоминающего устройства типаК 155 РУ 2 и 4 микросхемы с элементами И. Итого потребуется 6 микросхем,Таким образом, предлагаемый анализатор позволяет сократить объем оборудования в 8,5 раз по сравнению.с прототипом. Причем полученный выигрыш в объеме используемого оборудования сохраняется и при малом числе каналов при рациональном выборе величин Ю и К, Кроме того, сущест 7 100111 венно 1,в 8- 10 раз ) сокращаются трудозатраты на изготовление и отладку анализатора, уменьшаются габариты и потребляемая анализатором мощность. 5формула изобретенияАнализатор длительностей выбро сов случайных процессов, содержащий группу счетчиков, пороговый элемент, первый и второй входы. которого являются соответствующими входами анализатора, выход порогового элемента со единен с входом формирователя импуль" сов и информационным входом элемента И, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с управляющим вхо- щ дом регистра сдвига, последний разрядный выход которого подключен к счетчику интервалов, остальные разрядные выходы регистра сдвига соединены соответственно с информационны- р ми входами элементов И группы, управляющие входы которых объединены и подключены к первому выходу формирователя импульсов, второй выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен 1 8к информационному входу регистрасдвига, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью упрощения он содержитпервый и второй элементы задержкии группу элементов памяти, при этомвход первого элемента задержки подключен к последнему разрядному выходу регистра сдвига, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ,выход которого подключен к входамзаписи счетчиков группы, счетные входы которыми подключены соответственнок выходам элементов И группы, информационные входы счетчиков группысоединены соответственно с выходамиэлементов памяти группы, информационные входы которых подключены соответственно к выходам счетчиков группы, адресные входы элементов памятигруппы объединены и подключены квыходу второго элемента задержки,вход которого подключен к первомувыходу формирователя импульсов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЮ 436359 кл. С 06 Г 15/36, 19732: Авторское свидетельство СССРУ 734718, кл, С 06 Г 15/36, 1977актор Н. Ре з 1397/ Заее фи Составитель С. ВоробьевСтащишина . Техце 8 М.Коштура 1;ооцектоо А6 Тираж 706 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо дедам изобретений и открытийЗОЯ Москва ЖРаевская наб, д, 4/5иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная нк