Устройство для определения статистических параметров случайных сигналов

(22)Заявлено 20 . 10 . 80 (21) 2995828/18-24с присоелинением заявки М 6 06 Г 15/36 Государственный кезтитет СССР ао делаи изобретений и открытий(23)приоритет Опубликовано 07 . 06 . 82. Бюллетень М 21 Дата опубликования описания 07.06 . 82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ПАРАИЕТРОВ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВИзобретение относится к вычислительным устройствам, предназначеннымдля определения статистических параметров случайных сигналов, преимущественно нйзкочастотных, в реальноммасштабе времени, и может быть использовано в различных областях науки и техники,По основному авт,св, й 517895 из"вестно устройство для определениястатистических .параметров случайныхсигналов, содержащее блок эталонныхделителей, селектор, блок заданияисходной информации, коммутатор,интегратор, блок сравнения, блок норт 5мирования напряжений, блок запуска"останова и блок управления, блокинтеграторов, входы которого соединены с селектором а выходы черезкоммутатор подключены к первомувыходу блока нормирования, второйвход которого соединен с выходоминтегратора и с первым входом блокасравнения, выход которого подключен ко входу блока управления, а второй вход - к первому выходу бгрка эталонных делителей, второй выход которого соединен с входом интегратора, а третий выход - с первым входом селектора, второй вход которого подключен к блоку задания исходной информации, а третий вход соединен с выходом блока запуска-останова, соединенного с выходом блока управления и входом коммутатора Я.Процесс обработки, информации в предлагаемом устройстве автоматизирован не полностью, так как, обычно ставится еще задача последующего сглаживания или выравнивания полученного статистического ряда, поскольку опытно полученная гистограмма характеризуется, как правило,значительным перепадом координат, особенно в случае небольшой длительности записи.Цель изобретения - сокращение продолжительности обработки сигна"6 ,фнов, где 1 с = 0,1,2М; величинанапряжения, подаваемого селектором2 на блок 1 интеграторов; величинанапряжения подаваемого на блок 8сравнения для задания общего времениобработки случайного процесса, Включение устройства осуществляется припомощи блока 12 запуска-останова.Напряжение, представляющее собойреализацию исследуемого случайногопроцесса Х (г)поступает на входселектора 2, который, в зависимостиот величины мгновенного значенияпроцесса Х. (1)соединяет один извходов блока 1 интеграторов с блоком10 эталонных делителей напряжения. .Вследствие этого к выбранному 1 с-муинтегратору прикладывается постоянноенапряжение 11 Вх и выходное напряжениеинтегратора за время й, +,1 пребывания .случайной величины в пределах под диапазона (х х,с+) увеличиваетсяна величину д 0 = 1 Вх 1 с,к+4В Отличие от .схемы прототипагде все остальные ветви с интеграторами остаются отключенными от селектора 2, в устройстве, благодаряналичию резисторов 3 связи, накопление производит не только 1 с-ый, нои другие интеграторы, причем зарядный ток 1 1 с выбранного, 1 с-го интегратора, максимален, а токи остальных интеграторов имеют меньшие значения по сравнению с 1 с-ым. Смысл .этого состоит р том, что появлениюнекоторого значения хк+1 случайнойвеличины придается не абсолютныйсмысл, а считается, что вместо величины Хкмогли бы появиться и другие близкие значения, но только сменьшей вероятностью, Такое понимание статистических измерений лежитв основе известного математическогометода функциональных вкладов, ко"торый разработан для повышения скорости сходимости статистической оценки Хс 1 х) плотности распределенияслучайной величины (гистограммы) кее истинному значению 1(х) . Суть метода состоит в том, что статистическую оценку Ю (х) представляют в виде нормированной суммы весовых Функций1 х= " ф,(-к)где Мо - число измерений;сС- константа;сг( С "к ) - весовая функция.ь О у 3 93 М 8лов посредством сглаживания гистограммы в процессе записи.Поставленная цель достигаетсятем, цто устройство для определениястатистических параметров случайныхсигналов содержит сглаживающие резисторы, причем входы 1-го и 1+1-го(=1 п) интеграторов блокасоединены через соответствующиесглаживающие резисторы, а входы пер.- 1 Ового и последнего интеграторов блока через сглаживающие резисторыподключены к шине нулевого потенциа.ла устройства,На фиг. 1 приведена структурная 15схема устройства; на фиг. 2 - график зарядных токов интеграторов; на.Фиг, 3 - гистограммы распределенияслучайного процесса а) в схеме прототипа б) в схеме предлагаемогоустройства.Устройство содержит блок 1 интегвраторов 1 ,1 , селектор 2, сглаживающие резисторы 3, 1 коммутатор 5блок 6 нормирования напряжений, ин- у 5тегратор 7, блок 8 сравнения, блок 9управления, блок 10 эталонных делителей, блок 11 задания исходной информации, блок 12 запуска-останова.В устройстве входы блока 1 интеграторов подключены к селектору 2, амежду собой соединены резисторами 3;кроме того входы первого и последнего,интеграторов связаны через резисторыс общей шиной устройства.Выходы блока 1 через коммутатор 535подключены к первому входу блока 6нормирования, второй вход которогосоединен с выходом интегратора 7 и спервым входом блока 8 сравнения,40выход которого подключен к входу блока 9 управления, а второй вход - кпервому выходу блока 10 эталонныхделителей. Второй выход блока 10эталонных делителей соединен с входом45интегратора 7, а третий выход - спервым входом селектора 2, второйвход которого подключен к блоку 11задания исходной информации, а третий. вход соединен с выходом блока 12 запуска-останова, соединенного с выходом блока 9 управления и входом коммутатора 5.Устройство работает следующим образом.Перед началом работы на блоке 10эталонных делителей устанавливаются:величины напряжений, задающие границы интервалов (хк, хк) поддиапазотическую оценку плотности распределения в укаэанном поддиапаэоне.ИХ)=к 2 11:1Для считывания этих результатов с выхода блока интеграторов 1 и блока 8 сравнения подается сигнал управления на коммутатор 5, который .опрашивает последовательно все интеграторы блока 1 и через блок 6 нормирования выдает нормированные значения напряжений на регистрацию, которая представляет собой закон распределения случайной величины Х(1).Эффект от применения предлагаемого устройства состоит в том, что результат измерений уже не нуждается в сглаживании (выравнивании), которое требует дополнительной затраты вре" мени исслеаователя. Сказанное иллюстрируется гистограммами на фиг, На первой из них (а) показан результат измерений 1 (х) в схеме прототи" па, а на второй (б) представлена гистограмма распределения 1: (х) того мощью предлагаемого устроиства,Сглаживания в достаточно плотномряде точек гистограммы весьма удобны для их последующего использованияв ЭВИ, для генерирования случайныхпоследо. ательностей с заданным распределением. В целом. использованиеустройства дает сокращение продолжительности исследований эа счет дальнейшей их автоматизации. Формула изобретенияустройство для.определения статистических параметров случайных сигналов по авт.св. И 517895, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения продолжительности обработки сигналов, оно содержит сглаживающие резисторы, причем входы 1-го и х+1-го 1 = 1 п) интеграторов блока соединены через соответствующие сглаживающие резисторы, а входы первого и последнего интеграторов блока через сглаживающие резисторы подключены к шине нулевого потенциала устройства.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР й 517895, кл, 6 06 Е 15/36, 1976 (прототип). 5 934486 бВ предлагаемом устройстве выражению весовой функции соответствуетграфик распределения зарядных токовв интеграторах (фиг.2), соответствующих тому интегратору Е, который 5в данный момент подключен с помощьюселектора 2 к блоку 10.форма этой зависимости определяется отношением сопротивления Йрезисторов связи 3 к входному сопротивлению Йинтеграторов: чембольше величина Йс/Й 8, тем меньшеответвляется ток в соседние интеграторы и токи 1, , 1 к уменьшаются посравнению с 1. Настройка Йср 7 Й 15соответствует доверчивой интерпретации результатов отдельных измерений,характерной в частности, для прототипа. И наоборот когда величиныЙсв и Йх соизмеримы, это обоэнача оет, что к измерению подходят с известным недоверием; такой выборсопротивления Йрекомендуется прималой длительности измерений илипри регистрации процессов с большой .25же процесса Х(1), полученная с по"Резисторы 4, связывающие первыйи последний интеграторы с шиной нулевого потенциала устройства, служатдля того, чтобы вид функции распределения зарядных токов по интеграторам не зависел от номера поддиапазона, выбранного селектором 2. Сопро".тивление Йо этих резисторов выбира"ются равным входному сопротивлениюЭ 5бесконечной последовательности интегрирующих ячеек, включая резисторы 3,8 этом случае конечный ряд измерительных цепей можно считать цастьвЮих бесконечного ряда, и указанноенежелательное явление не имеет места.При изменении случайной величиныХ(й) селектор 2 отключает данныйинтегратор и одновременно замыкаетновую ветвь соседнего интегратора,45соответствующую новому поддиапазону,в какой попала случайная величинаХ(1). Таким образом, интеграторы накапливают уровень напряжения, который с учетом выбранной меры недовер фчивости к результатам отдельных измерений определяет время 1 пребыванияпроцесса Х(С) в каждом из поддиапазонов Хк, Хк+.1). Значение времений, отнесенное к общей длительностиизмерений, представляет собой статис 934486934.486 Корре Заказ 3938/ Тираж 731ПИ Государственного комитетаделам изобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб д,ПодписноеР 11303 илиал ППП "Патент", г жгород, ул. Проектная Составитель. В.фукалРедактоР И.КовальчУк ТехРед м,Тенер