Устройство для измерения среднего значения и дисперсии циклической случайной величины типа фазы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 767662 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 180375 (21) 2114615/18-21 с присоединением заявки М 9 Государственный номитст СССР по делам изобретении и открытий(53) УДК 621.317.77(088.8) Дата опубликования описания 300980(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ И ДИСПЕРСИИ ЦИКЛИЧЕСКОЙ СЛУЧАЙНОЙ. ВЕЛИЧИНЫ ТИПА ФАЗЫ1Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в фазовых радиотехнических системах (в фазовых радионавигационных и радио- геодезических системах, фазовых пелен гаторах, системах передачи сообщений и т.д.).Известно устройство для определения среднего значения и дисперсии случайной величийы, содержащее блок 10 установки уровня, блок вычитания, блоки весовых Функций и нуль-индикатор ЦНедостатком его является значительная погрешность измерения цикличес- кой случайной величины типа фазы. 15Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является усторойств о для определения среднего з начения и дисперсии случайных величин, содержащее аналого-цифровой преобразователь .(АцП), регистрирующее устройство и арифметическое устройство 2).Недостатком этого устройства является большая погрешность измерения (практически неработоспособность) 25 в том случае, когда измеряемая случайная величина имеет циклический характер и когда центр ее распределения смещен относительно центра зоны анализа, Такой величиной может быть фаза 30 сигналов, искаженных шумовой помехой.Целью изобретения является повышение точности измерения.Это достигается тем, что устройство для измерения среднего значения и дисперсии циклической случайной величины типа .Фазы, содержащее аналого-цифровой преобразователь, регистрирующее устройство и соединенное с ним арифметическое устройство, состоящее из пяти умножителей, трех блоков вычитания; двух сумматоров и квадратора, блок управления и синхронизации,соедийенный с АЦП, арифметическим и регистрирующим устройствами, до" полнительно снабжено о схемами сравнения, Н счетчиками , н рекуррентными вычислителями среднего значения, и рекуррентными вычислителями дисперсии, 1 п ключевыми схемами, блоком отбора номера участка с максимальным числом выборок, блоком вычисления коэффициентов, блоком ключевых схем, двумя накопителями и блоком задержки, причем и схем сравнения подключены параллельно к выходу АЦП, первый выход каждой схемы сравнения соединен с входом соответствующего счетчика, второй выход соединен с входами рекуррентных вычислителей, один из кото767662рых является вычислителем среднегозначения, другой - вычислителем дис"персии, выход каждого из и счетчиков соединен параллельно с вторымивходами соответствующих рекуррентныхвычислителей среднего значения и дисперсии, кроме того, выход каждого изи счетчиков подключен соответственно к и входам блока отбора номераучастКа с максимальным числом выборок, блока вычисления коэффициентони блока ключевых схем, выход блокаотбора номера участка.с максимальным числом выборок подключеН к четвертому нходу арифметического устройства, пятый вход которого соединенс первым выходом блока вычислениякоэффициентов, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока вычислениякоэффициентов соединены соответственно"ссшестым, восьмым, десятым и девятым входами арифметического устройства, выход каждого иэ 0 рекуррентныхвычислителей среднего значения подключен к третьему входу соответствующегорекуррентного вычислителя дисперсии - и через соответствующую ключевую схему присоединен к третьему входу ариф.метического устройства и параллельнок второму входу арифметического устройства через блок задержки, выходкаждого иэ и рекуррентных вычислителей дисперсии через соответствую пщую ключевую схему подключен к первому входу арифметического устройства,выход блока ключеных схем соединенс седьмым входом арифметическогоустройства, одиннадцатый и двенадцатый входы которого подключены соответственно через первый и второйнакопители к первому и второму выходам арифметического уатройства, тре"тййи четвертый выходы арифметического устройства подключены к регистри Орующему устройству, управляемые входы всех ключевых схем и блока ключевых схем соедийены с блоком управления и синхронизации.На чертеже представлена блок-схема 45предлагаемого устройства.Устройство состоит из аналого-цифрового преобразователя 1, схем сравнения 2 - 2, , счетчиков 3 -3 рекуррентньх вычислителей 4-4, дисперсии, рекуррентных вычислителей 5, -5среднего значения, ключевых схем6-6 и 71-7 п, блока 8 отбора номера участка с максимальным числом выборок, блока 9 вычисления коэффици.ентов, блока 10 ключевых схем, первого умножителя 11, блока 12 задержки, второго умножителя 13, первогосумматора 14; третьего умножителя 15,квадратора 16, первого блока вычитания 17, второго блока вычитания 18, 50третьего блока вычитания 19, первогонакопителя 20, четвертого умножителя21., пятого умножителя 22 второго сумматора 23, второго накопителя 24, регйстрирук 3 цего устройства 25, блока 26 управления и синхронизации и арифметического устройства 27, состоящегоиз умножителей 11, 13, 15, 21 и 22,сумматоров 14 и 23, блоков 17, 18 и19 вычитания и квадратора 16.Устройство работает следующим образом.Входная непрерывная случайная величина в АЦП 1 подвергается временной дискретизации с последующим кодированием уровня каждой дискретнойвыборки. Интервал дискретизации и интервал времени измерения, включающийИ интервалов дискретизации, задаются сблока 26 управления и синхронизации.Кодовое значейие каждой выборки %поступает на п схем сравнения 2д2 п, где сравнивается с пределамиучастков зоны анализа измеряемой величины. При этом схеме сравнения 2,соответствует первый участок зоны анализа,схеме .2 - второй участок исхеме сравнения 2 п - 6 -й участок эоныайализа. В случае, если в схеме сравнения 2 выполняется неравенствоЬ,+а,-Д, - Х. Д,-Л,)ДА,ъгде Ли А,- нижний и верхний пределызоны анализа,номер выборки,в счетчик 3 числа выборок-гоучастка добавляется единица и выборка % случайной величины поступаетна рекуррентнйе вычислйтели дисперсии4 и среднего значения 5СреДнее значение и и дисперсия5 случайной величины н рекуррентныхвычислителях 5 и 4 определяются поФормуламИ.-1 К м: - и. (К) - ; М к Р где К - текущий номер выборки 1 -гоучастка.По истечении времени измерения происходит блокировка прохождения импульсбн синхронизации от блока 26 на АЦН 1 и выборки на схемы сравнения 2, - 2 не поступают, Дальнейшая обработка нодон числа выборок 1 , зафиксированных н счетчиках 3 - 3, , а также кодов пи , определенных в рекуррентных вычислителях 5, - 5, и 4, - 41 производится по командам, формируемым н блоке 26. Коды Ч сравниваются между собой в блоке 8, где отбирается номер участка.,наибольшим числом выборбк. Знаоййе ; используется для определения величины ьЪ по формуле=(А-,1 (А,-,)щд)( 1 1-й которая реализуется с помощью арифметического устройства 27 и входящих767662двух сумматоров и квадратора, блок управления и синхронизации, соединенный с АЦП, арифметическим и регистрирующим устройствами, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения средне-, го значения и дисперсии, оно снабжено ц схемами сравнения, и счетчиками,рекуррентными вычислителями среднего значения, л рекуррентными вычислителями дисперсии, 2 П ключевыми схемами, блоком отбора номера участка с максимальным числом выборок, блоком вычисления коэффициентов, блоком ключевых схем, двумя накопителями и блоком задержки, причемсхем сравнения подключены параллельно к выходу АЦП, первый выход каждой схемы сравнения соединен с входом соответствующего счетчика,второй выход соединен с входами рекуррентных вычислителей, один из кото рых является вычислителем-среднего значения, другой - вычислителем дисперсии, выход кажцого из и счетчиков соединен параллельно с вторыми входами соответствующих рекуррентных 25 вычислителей среднего значения и дисперсии, кроме того, выход каждого из и счетчиков подключен соответственно к и входам блока отбора номераучастка с максимальным числом выбо рок, блока вычисления коэффициентов и блока ключевых схем, выход блока отбора номера участка с максимальным числом выборок подключен к четвертому входу арифметического устройства, пятый вход ко,.орого соединен с первым выходом блока вычисления коэффициентов, второй, третий,. четвертый и пятый выходы блока вычисления коэффициентов соединены соответственно с шестым, восьмым, десятым и девятым входами арифметического устройства, выход каждого из П рекуррентных вычислителей среднего значения подключен к третьему входу соответствующего рекуррентного вычислителя дисперсии и через соответствующую ключевую схему - к третьему входу арифметического устройства и паралЛельно к второму входу арифметического устройства через блок задержки, выход каждого из О рекуррент-.ных вычислителей дисперсии черезсоответствующую ключевую схему подключен к первому входу арифметического устройства, выход блока ключевых схем соединен с седьмым входомарифметического устройства, одиннадцатый и двенадцатый входы которогоподключены соответственно через первый и второй накопители к первому ивторому выходам арифметического устройства, третий и четвертый выходыарифметического устройства подключены к регистрирующему устройству,управляемые входы всех ключевыхсхем и блока ключевых схем соединены с блоком управления и синхронизации,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Домарацкий А.П, и др. Многоцелевой статистический анализ случайных сигналов. Новосибирск, "Наука",1975, с, 10.2. Мирский Г.Я. Апаратурное определение характеристик случайных процессов. М., "Энергия", 1972,с,54-59.767662 ль А.СтаростинаГаврилешко Коррек Сост авива Техред О.Била едактор Е.Карау 86/ Вака илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,4 Тираж 1019ударственногм йзобретениосква, Ж,ПИ ГР дел35,Подписнокомитета СССРи открытийаушская наб д.