Устройство для определения дисперсии разл1ахов и периодов случайного процесса

СПИ - И - Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Саветскиз Сациалистическиз Республикависимое от авт. свидетельства-1 хл. Ст 06 3.111.1970 (Эа 1414582/18-24нением заявкиявлен н ис ПриоритетОпубликовано Комитет па дел зобретений и открытийпри Совете йлинистравСССР УДЬ; 681,3;519,2. В, Чхеидзе, Б. Н. Седых, Г. Г. Ладария и Ш, М, Сирад Заявитель илисский ф л Всесоюзного научно-исследовательского институтаметрологии им. Д. И. Менделеева УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСИИ РАЗМАХОВ И ПЕРИОДОВ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССАИзобретение относится к области вычислительной техники, к специализированным машинам для обработки информации о случайных процессах.Известные устройства экспресс-анализа характеристик случайных процессов требуют предварительного накопления информации и обработки с целью введения в ЦВМ для последующего вычисления требуемых характеристик и потому нс могут быть использованы, 1 когда требуется вести вычисление в реальном масштабе времени.Целью изобретения является определение дисперсии размахов и периодов случайного процесса в реальном масштабе времени, Это 1 достигается тем, что в устройстве выходы больше и меньше блока сравнения подключены к первым входам двух логических схем И, вторые входы которых через первый переключатель соединены с выходом генера тора счетных импульсов, выход первой схемы И подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, выход которого через преобразователь код-аналог соединен со входом блока сравнения, выход второй схемы И 2 подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика и ко входам запись счетчиков суммы размахов и размахов, выходы больше и меньше блока сравнения соединены соответственно с нулевым и единичным в.,о дами первого три гера управления, единичный выход которого подключен ко входу первой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом запись счетчика количества размахов и периодов и со счетным входом второго триггера управления, единичный выход которого подключен к первому входу третьей схемы И, второй вход которой через первый переключатель соединен с выходом генератора счетных импульсов, а выход - со входом запись счетчика четного периода, единичный выход второго управляющего триггера подключен ко входу второй дифференцирующей цепочки, выход которой через первую линию задержки соединен со входом сброс счетчика нечетного периода, выход второй дифференцирующей цепочки подключен ко входу считыванпе счетчика нечетного периода и к первому входу первой логической схемы ИЛИ, выход которой через вторую линию задержки соединен с первым входом четвертой схемы И, ко второму входу которой подключен выход первого квадратора, выход четвертой схемы И соединен со входом сумматора квадратов периодов, нулевой выход второго триггера подключен к первому входу пятой схемы И, второй вход которой через первый переключатель соединен с выходом генератора счетного импульса, а выход - со входом запись счетчика нечетного периода,(, 2 г Рг 1 ф о 1Ф нулевой выход второго триггера управления подключен ко входу третьей дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом считывание счетчика четного периода, со вторым входом первой схемы ИЛИ и через третью линию задержки - со входом сброс счетчика четного периода, нулевой выход первого триггера подключен ко входу четвертой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом считывание счетчика размахов, через четвертую линию задержки со входом сброс счетчика размахов и через пятую линию задержки с первым входом шестой схемы И, ко второму входу которой подключен выход первого квадратора, выход шестой схемы И соединен со входом сумматора квадраторов размахов, ко входу счетчика суммы периодов подключен через первый переключатель выход генератора счетных импульсов, выходы счетчиков размахов четного и нечетного периодов соединены с соответствующими входами второй схемы ИЛИ, выход которой подключен ко входу первого квадратора, выходы счетчиков количества размахов и периодов, суммы размахов и суммы периодов, а также выходы сумматоров квадраторов размахов и квадраторов периодов через соответствующий переключатель соединены с соответствующими входами блока деления, первый выход которого подключен к первому входу блока вычитания, а второй выход через квадратор - ко второму входу блока считывания,На чертеже представлена функциональнаясхема устройства. Предлагаемое устройство содержит блок сравнения 1, преобразователь 2 код-аналог, генератор счетных импульсов 3, блок деления 4, блок вычитания 5, сумматоры б и 7, квадраторы 8 и 9, реверсивный счетчик 10, двоичные счетчики 11 - 1 б, управляющие триггеры 17 и 18, дифференцирующие цепочки 19 - 22, логические элементы И 23 - 28, линии задержки 29 - 33, блок переключателей 34, логические элементы ИЛИ 35 и 3 б. Устройство осуществляет вычисление оценок дисперсии размахов случайных процессов согласно следующей формуле: где Р - текущее значение размахов,иг г = -- число размахов,2и - число экстремумов в исследуемоминтервале. Вычисление оценки дисперсии периодов случайного процесса осуществляется согласно формуле: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 где Тг - текущее значение периода,У - число периодов в исследуемом интервале,Рассмотрим работу устройства, На одинвход блока сравнения 1 подается входное напряжение У,моделирующее исследуемыйслучайный процесс, а на второй вход подаетСЯ НанрЯжЕНИЕ Ьгвгх, ПОСтунаЮЩЕЕ С ВЫХОДапреобразователя 2, который соединен с выходом реверсивного счетчика 10.Выход больше блока сравнения 1, высокий сигнал на котором определяет ситуациюУв,) У,гх, соединен со входом элемента И23, а также с нулевым входом триггера 17.В свою очередь выход меньше блокасравнения, высокий сигнал на котором опреДЕЛЯЕт СИтуаЦИЮ Ьв(Увых, СОЕДИНЕН СО ВХОдом элемента 24, а также с единичным входом триггера 17. Вторые входы элементов 23и 24 соединены с выходом генератора 3, который соединен также с соответствующими входами элементов 25 и 2 б, а также со входомсчетчика 14, через который в последний осуществляется запись информации.Выход элемента 23 соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 10, а выход элемента 24 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 10, а также со входами счетчиков 11 и 15, через которые в последние осуществляется запись информации.Единичный выход триггера 17 через дифференцирующую цепочку 19 соединен со счетным входом триггера 18, а также со входомсчетчика 1 б, через который в последний осуществляется запись информации. В свою очередь, нулевой выход триггера 17 через соответствующую дифференцирующую цепочкусоединен непосредственно со входом счетчика1, через который осуществляется передачасодержимого последнего посредством сборкиэлемента ИЛИ 3 б в квадратор 8, а такжечерез элементы задержки 29 и 32 соответственно соединен со входом сброса на нульсчетчика 11 и со входом вентильной сборкиэлемента И 27, через которую осуществляется передача содержимого квадратора 8 в сумматор б.Нулевой выход триггера 18 соединен непосредственно со вторым входом логическогоэлемента И 2 б, а через дифференцирующуюцепочку 21 соединен непосредственно со входом счетчика 14, через который осуществляется передача содержимого счетчика 12 посредством сборки элемента ИЛИ 3 б в квадратор 8, а также соединен с элементом 30, выходкоторого соединен со входом установки нульсчетчика 14 и со входом элемента ИЛИ 35,выход которого соединен через элемент 33 совходом вентильной сборки элемента И 28,через которую содержимое квадратора 8 передается в сумматор 7.Единичный выход триггера 18, в свою очероль, соединен непосредственно со вторым входом элемента 25, а также через соотгетствующую дифференцирующую цепочку соединен со входом счетчика 13, через который осуществляется передача содержимого счетчика 13 посредством сборки элемента ИЛИ 36 в кцалратор 8, и со входами элементов 35 и 31, причем последний соединен со входом установки г, нуль счетчика 13.10Выходы счетчиков 14, 15, 16 и сумматорог, б и 7 через соответствующие пусковые кнопки, установленные ца панели управления, соединены с соответствующими входами блока деления 4, один выход которого соединен со входом блока вычитания 5, а другой выход соединен со входом квадратора 9, выход которого в свою очередь соединен со вторым входом блока 5. На выходе блока 5 образуется результат вычисления.гоПредлагаемое устройство работает следующим образом. Перед началом работы все схемы устройства, содержащие триггерные элементы памяти, находятся в сброшенном состоянии. На соответствующий вход блока г 5 сравнения полаетсп У, а на панели управления включается соответствующая кнопка.В начале работы Уу,),У При этом появляется высокий сигнал на выходе больше блока 1, отпирается элемент 23, в результате З 0 импульсные сигналы с выхода генератора 3 начинают поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 10, и в последнем начинает накапливаться информация, сравниваемая со входным напряжением У,.35Импульсные сигналы с выхода генератора 3 во время всего процесса работы поступают также на вход счетчика 14, в котором накапливается величина , Т, эквивалентная сум1=1ме периодов.Нулевое состояние триггера 18 обеспечиваетоткрытое состояние элемента 26 и запертоесостояние элемента 25, При этом в счетчике 4513 накапливается величина, эквивалентнаязначению текущего периода,При переходе величины Ьчерез текущиймаксимум входного напряжения (т. е. выходна участок спада напряжения) эта ситуация 50фиксируется появлением высокого сигналауже на выходе меньше блока 1, при это.,триггер 17 устанавливается в единичное состояние, элемент 23 запирается, а элемент 24отпирается, 55В результате дифференцирующая цепочка19 на единичном выходе триггера 17 выраоатывает импульсный сигнал, который записывается в счетчик 16, а также перебрась 1 ваеттриггер 18 в елиничное состояние. 60Таким образом, счетчиком 16 осу 1 цествляется счет количества максимумов, котороеможно практически принять эквивалентнымколичеству размахов (пол размахом понимается разность между смежными максиму мом и минимумом), а также количеству периодов. Следовательно, в счетчике 16 накапливается зелцчцца, эквивалентная количеству размахов и периодов ца данный момент работы устройстга.Вместе с тем переброс триггера 18 в единичное состояние глечет за собой запирацпе элемента 26, а элемент 25 прц этом отпирается. В результате величина, эквивалентная значению очередного периода, начинает накапливаться в счетчике 12. Одновременно дифференцирующая цепочка, подключенная к единичному выходу триггера 18 вырабатывает импульсный сигнал, который поступает ца вход счетчика 13 и передает его содержимое через ИЛИ 36 кьадратор 8, а также поступает ца гхолы элементов 31 и 35. Через время срабатывания элемента 31, рассчитанное на время передачи содержимого счетчика 13, сигнал с выхода элемента 31 сбрасывает счетчик 13 в нулевое состояние. Вместе с тем, сигнал с выхода элемента 35 поступает ца вход элемента задержки 33, который рассчитан на время возведения в квадрат содержи мого квалратора 8, после чего сигнал с выхода элемента 33 поступает на вход элемента 24 ц передает результат цз квадратора 8 на сумматор 7, где образуется сумма квадратов2значений периодов -У;.1=1Вместе с тем, поскольку высокий сигнал с выхода меньше блока 1 отпирает элемент 24, импульсные сигналы с выхода генератора 3 начинают поступать ца вычитаюгций вхол счетчика 10, одновременно онц поступают на входы счетчиков 11 и 15. Прохождение сигналов через элемент 24 происходит с момента перехода величины Ь через очерелцое значение максимума (кривой напряжения) ло перехода через смежное значение минимума, после чего высокий сигнал снимается с выхода меньше блока 1 и устанавливается ца выходе больше. Тогда количество очередного прохождения последовательности сигналов через элемент 24 можно считать эквивалентным величине соответствующего размаха, которая записывается в счетчиках 11 и 15,При этом, в счетчике 15 накапливается знаМчение суммы величины размахов " Рь а содержимое счетчика 11, эквивалентное значению очередного размаха, передается через сборку элемента ИЛИ 36 в кгадратор8 импульсным сигналом, который вырабатьгваетсл дифференцирующей цепочкой, подключенной к нулевому выхолу триггера 17, поц очередном появлении высокого сигнала ца выходе блока 1. Тот же импульсцый сигнал поступает на входы элемецтов задержки 29 и 32. Через некоторое время, необходимое для выполнения передачи содержимого счетчика 11 в квадратор 8, сигнал с выхода элемента 29 сбрасывает счетчик 1 1 пулевое состояние. Л сигнал с выхода элемента 32, которы,". рпссчц-.тан на время возведения в квадрат величины, поступившей в квалратор 8, передает результат из квадратора 8 через вентильную сборку элемента 27 в сумматор б,В схему блока деления 4 пересылается содержимое счетчиков 16 - К, 15 - ;,Р, и сумматора 6 - Р, . В блоке деления выполняютсяю=1операции: после чего первая величина с выхода блока деления 4 поступает в блок вычитания б, а вторая величина другого выхода поступает в квадратор 9, где возводится в квадрат, после чего, в свою очередь, поступает в блок б.После этого в блоке б вычисляется искомый результат оценки дисперсии размахов согласно (1).Аналогично предлагаемое устройство выполняет вычисление оценки дисперсии периодов, уже согласно (2), только при этом в блоке 4 осуществляется засылка содержимого счетчиков 14, 1 б и сумматора 7. Предмет изобретения Устройство для определения дисперсии размахов и периодов случайного процесса, содержащее преобразователь кол-аналог, генератор счетных импульсов, блок сравнения, блок деления, сумматоры, квадраторы, логические схемы И и ИЛИ, реверсивной счетчик, линии задержки, управляющие триггеры, блок вычитания, двоичные счетчики, дифференцирующие цепочки и переключатели, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и расширения области применения устройства, в нем выходы больше и меньше блока сравнения подключены к первым входам двух логических схем И, вто. рые входы которых через первый переключатель соединены с выходом генератора счетных импульсов, выход первой схемы И подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, выход которого через преооразователь код-аналог соединен со входом блока сравнения, выход второй схемы И полключен к вычитаюшему входу реверсивного счетчика и ко входам запись счетчиков суммы размахов и размахов, выходы больше и меньше блока сравнения соединены соответственно с нулевым и единичным входами первого триггера управления, единичный выход которого подключен ко входу первой дифференцирующей цепочки, выход которой сое 5 10 15 20 25 30 З 5 40 45 50 55 60 лицеи со входом запись счетчика количества размахов и периодов и со счетным входом второго триггера управления, единичный выход которого подключен к первому входу третьей схемы И, второй вход которой через первый переключатель соединен с выходом генератора счетных импульсов, а выход - со входом запись счетчика четного периода, единичный выход второго управляющего триггера подключен ко входу второй дифферепцирующей цепочки, выход которой через первую линию задержки соединен со входом сброс счетчика нечетного периода, выход второй дифференцирующей цепочки подключен ко входу считывание счетчика нечетного периода и к первому входу первой логической схемы ИЛИ, выход которой через вторую линию задержки соединен с первым входом четвертой схемы И, ко второму входу которой подключен выход первого квалратора, выход четвертой схемы И соединен со входом сумматора квадратов периодов, нулевой выход второго триггера подключен,к первому входу пятой схемы И, второй вход которой через первый переключатель соединен с выходом генератора счетного импульса, а выход - со входом запись счетчика нечетного периода, нулевой выход второго триггера управления подключен ко входу третьей дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом считывание счетчика четного периода, со вторым входом первой схемы ИЛИ и через третью линию задержки - со входом сброс счетчика четного периода, нулевой выход первого триггера подключен ко входу четвертой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом считывание счетчика размахов, через четвертую линию задержки со входом сброс счетчика размахов и через пятую линию задержки с первым входом шестой схемы И, ко второму входу которой полключеп выход первого квадратора, выход шестой схемы И соединен со входом сумматора квадраторов размахов, ко входу счетчика суммы периодов подключен через первый переключатель выход генератора счетных импульсов, выходы счетчиков размахов четного и нечетного периодов соединены с соответствующими входами второй схемы ИЛИ, выход которой подключен ко входу первого квалратора, выходы счетчиков количества размахов и периодов, суммы размахов и суммы периодов, а также выходы сумматоров квалраторов размахов и квадратов периолов через соответствующий переключатель соединены с соответствующими входами блока деления, первый выход которого подключен к первому входу блока вычитания, а второй выход через квадратор - ко второму входу блока считывания.383058 Составитель С. ГромоваТехред Е. Борисова Редактор С. Авдеева Корректор М. Гарцевич Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2338/6 Изд. Мв 617 Тираж 647 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5