Устройство для определения доверительных интервалов

О П И С А Н И Е)940128ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциапистическихРеспублик(22) Заявлено 31,12.80 (21) 3227382/18-21с присоелинением заявки1) М. Кд,04 1 10/04 //Н 03 К 13/02 беударстеаииый комите 3) Приоритет делам изобретеии и открытий53) УДК 681 .325.3 (088. 8) публиковано 30,06,82, Бюллетень24Дата опубликования описания 01 07 82 72) Авторь изобрете Темногрудов и Г, Г. Шлык ирнов учно-Исследо роенияПензенский филиал Вс ехнопогич еского инст юзн ого приб(71) Заявител 4) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИ ДОВЕРИТЕЛЬНЫХ ИНТЕ РВАЛОВ етение относится к контрольноепьной технике, может испопья экспериментальных исследо- случайных и детерминированныхи предназначено дпя определенив, в которых с некоторой напеанной вероятностью находитсяуемый процесс. я измерент и значен" из исяф узла с пет тора, управляемых двончрегистра, реверсивного разоватепя код-напряжееля полярности, делителя самопишущего вольтметра, тульсов и делителя частоь. ейфа цифровыхисточникаируюшей схеИзвестен измеритель дрвольтметров, состоящий изопорного напряжения, сумммы, генератора импульсов,ния кодов, делителя частотразователей числа импульние, двух пороговых элемесивного счетчика преобранапряжение, делителя напрмопишушего вольтметра. Ртеля основана на выделентпчастотной составляющей пзного сигнала 1 .Недостатком устройствакая точность. ется ня, которое ельного ини содержит задатчнк весоатчик весовой тчисления обенератора,Изобризмеритваться длванийпроцессовинтервалорсд задконтролир узла сравнеы, двух преобсов в напряжьнтов, реверзователя кодяження и саабота измери- инфранизкоспектра входИзвестно устройстводоверитвньных интервалоное дпя контроля АЦП, соточнпка опорного напряжмирования напряжении, у5кодов, коммутаных счетчиковсчетчика, преобние, переключато напряжения,генератора имт ты 23 .Недостатком устройства такжеется невысокая точность.Наиболее близким по техннческности к предпагаемому явля уство дпя измерения частоты появлсигналов определенного уровопределяет половину доверит2 о тервала входного процессаблок сравнения, вентили,вой функции сложения, задфункции вычитания, блок вьшего итога, шину внешнего94013причем прямой выход блока сравнения через вентиль подключен к входу задатчика весовой функции сложения, а инверсный через другой вентиль - к входу задатчика весовой функции вычитания, выход одного задатчика связан с суммирую 1- шим, а другого задатчика с вычитаюшими входами блока вычисления общего итога, выход которого связан с прямым входом блока сравнения и является выходом10 устройства, шина внешнего генератора импульсов соединена с разрешающими входами вентилей Е 3 .Недостатками данного устройства являются ограниченные воэможности и 5 невысокая точность, причем эти недостат-, ки взаимосвязаны. Устройство определяет половину размаха доверительного интервала входного процесса, Это ограничивает его возможности контролем только центрированных процессов с симметричным законом распределения.Цель изобретения - повышение точности и расширение функционалах возможностей, 25Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок сравнения, два вентиля, разрешающие входы которых подключены к выходу генератора импульсов, задатчикн весовой функции сложения и весовой функции вычитания и бпок вычисления общего итога, причем прямой вход блока сравнения соединен с выходом блока вычисления общего итога, выход первого вентиля через эадатчик весовой функции сложения подключен к35 суммирующему входу блока вычисления общего итога, выход второго вентиля через задатчик весовой функцИи вычитания подключен к вычитающему входу40 блока вычисления общего итога, дополнительно введены блок суммирования, блок сравнения, два элемента ИЛИ, элемент НЕ, инвертор, детектор приращений и блок смещения, причем одни вход блока суммирования является входом устрой 45 ства, выход блока суммирования подключен к инверсному входу основного и прямому входу допашительпого блоков сравнения, выходы которых соедннены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого 5 О соединен с входом второго вентиля через элемент НЕ и с входом первого вентиля непосредственно, выход блока вычисления общего итога, являющийся одним из выходов устройства, соедИнен с входом детек тора приращений непосредственно и через инвергор с вторым выходом устройства и инвертпруюшим входом дополнительного 28 фблока сравнения, тактирующий вход детектора приращений соедИнен с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами задатчиков весовыхфункций сложения и вычитания прямойвыход детектора приращений подключенк суммирующему, а инверсный - к вычитаюшему входам блока смещения, выходкоторого подключен к второму входу блока суммирования,На фиг, 1 изображена функциональнаясхема предпагаемого устройства; нафиг, 2 - диаграммы, поясняющие его работу.Устройство для определения доверительного интервала содержит блок 1 сравнения, вентипн 2 и 3, задатчик 4 весовойфункции сложения, задатчик 5 весовойфункции вычитания, блок 6 вычисленияобщего итога, генератор 7 импульсов,блок 8 суммирования, дополнительныйблок 9 сравнения, элементы ИЛИ 10 и11, инвертор 12, детектор 13 приращений, элемент НР 14 и блок 15 заданиясмешения,Устройство осуществляет непрерывное отслеживание обеих границ доверительного интервала, Допустим, что входным процессом является случайно изменяющееся напряжение1) с функциейраспределения Г Я) (фиг, 2 а), А )оценка верхней,а А, - оценка нижнейграницы искомого интервала, определенные ранее.Контролируемый сигнал подается навторой вход блока 8 суммирования, осуществляющего смешениеИ)С выхода блока 8 суммирования , 1)=Я) ++ 0поступает на объединенные прямойвход блока 9 сравнения и инверсный входблока 1 сравнения. При выходе(Цза пределы доверительного интервала,т.е, при ф 1)4 (1) или1 Я 1)на выходе одного из блоков1 или 9 сравнения соответственно появляется разрешаюший уровень, проходящий через элемент ИЛИ 10 на вход вентютя 2, Для упрощения допустим, чтоЗси.= 0 т.е, ф; И) = С), ЕслиА Н А )1 Х)Л 6 1 Е; ), то разрешаюшийуровень устанавливается на выходе элемента НЕ 14 - входе вентиля 3, Приприходе на разрешаюшие входы вентилейтактовых импульсов с генератора 7 навход задатчика 4 ве;овой функции слежения приН 1)В 1) или (1)Д 1) и иа вход задатчика 5 весовойфуйкцйи вычитания при А( , ) (( Г; ) (С 4, (Х; ) поступают счетные импульсы.5 0401 О О О ческого ожидания и интегральной Функции распределения случайных процессов, амплпм тудных значений переменных сигналов любой формы, действующих и средневыпрямленных значений переменных процессов известной формы, величины постоянных напряжений н др. Указанные воэможности устройства распространяются не только на область напряжений, но и на области тока, частоты и т,д.Использование устройства дпя определения доверительных интетвалов обеспежвает экономический эф(ект, обусловленны автоматизацией определения доверительных интервалов случайных и детерминированных процессов, повышением точностиизмерения и расширением воэможностей.Закон распределения погрешностиустройств близок к нормальному. й обрете ормул Устройство ных интервал Задатчики 4 и 5 весовых функций сложення и вычитания - делители частоты скоэффициентами деления К 1 и К 2, причемРР =1;К 2 Р К 1 Р+,где Р+ - задаваемая доверительная вероятность.К 1 ФКЦБ,т.е. соотношением К 1 и К 2 задаетсявероятность нахождения контролируемогопроцесса в искомом интервале. Каждый 1 Оимпульср поступающий на вход задатчика4, проходит на суммирующий, а К 2-йимпульс, цоступаюший на вход задатчика5, проходит на вычитающий входы бпока6 нычиспения общего итога, который 15осуществляет интегрирование импульсныхпоследовательностей, поступаюших с выходов задатчиков 4 и 5, н преобразуетрезультат к виду входного процесса,Оценка верхней границы доверительного 20 Д етектор приращений управляет работой блока 15, добиваясь минимальной однозначной оценки искомого интервала изменением Ос на втором входе блока 8 суммирования. Работа блока 15 аналогична работе блока 6 вычисления общего итога.В случае асимметричного распределения (Ъ) на выходе блока 15 формируется О,при котором верхняя и нижняя4 границы доверительного интервала расположены симметрично относительно оси О ,(фг. 2 б), При нецентрарованном сзмметричном распределении1) О компенжрует нецентрврованность.Использование предлагаемого устройЯ ства позволяет определять доверительные интервалы нецентрюрованных процессов и процессов с асимметрнчным законом распределения, непрерывно следить за изменением двух границ искомого интерКроме того, устройство может быть опьзовано дпя определения математи 28 6интервала формируется на выходе блока6 вычисления общего итога и подаетсяна прямой вход блока 1 сравнения, оценка нижней границы формируется на выходеинвертора 12, подключенного входом квыходу блока 6 вычисления. общйо итога, т.е, Ан(Ю):-А 6 1;) и подаетсяна инверсный вход блока 9 сравнения,Равновесие в системе устанавливаетсяпри равенстве импульсных потоков с выходов задатчиков 4 и 5. Детектор 13 щжращений, тактируемый импульсами с выхода элемента ИЛИ 11, анализирует изменение выходной величины. В момент появления импульса на выходе одного из задатчиков 4 или 5 на прямом выходе детектора 13 прирашенпй устанавливается состояние, соответствующее таблице состояний; дпя определения довернов, содержащее блоксравнения, два вентиля, разрешающиевходы которых подключены к выходу генератора импульсов, задатчпки весовойфункции сложения и весовой функции вычитания и блок вычисления общего итога, 5причем прямой вход блока сравнения соединен с выходом блока вычисления общего итога, выход первого вентиля череззадатчик весовой функции сложения подключен к суммирующему входу блокавычисления общего итога, выход второговентиля через задатчик весовой функциивычитания подключен к вычитающему входу блока вычисления общего итога, о т -л и ч а ю ш .е е с я тем, что, с цельюповышения точности и расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены блок суммирования,блок сравнения, два элемента ИЛИ, элемент НЕ, инвертор, детектор приращений 20и блок смещения, причем оди 1 вход блокасуммирования является входом устройства, выход блока суммирования подключенк инверсному входу основного и прямомувходу дополнительного блоков сравнения, 25выходы которых соединены с входамипервого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго в нтпля через элемент НЕ и с входом первого вентиля непосредственно, выход блока вычисления общего итога, являющийся однж из Выходов устройства, соединен свходом детектора приращений непосредственно и через инвертор с вторым выходом устройства и инвертируюшим входом дополнительного блока сравнеьия,тактирующий вход детектора приращенийсоединен с выходом второго элементаИЛИ, входы которого соединены с выходами задатчиков весовых функций сложения и вычитания, прямой выход детектора приращений цодключен к суммирующему, а инверсный - к вычитаюшему входам блока смешения, выход которогоподключен к второму входу блока суммирования.Источники информации,принятые во внимание прь. экспертизе1, Авторское свидетельство СССР494700, кл, Н 03 К 13/02, 1973.2. Авторское свидетельство СССР744965, кл. Н 03 К 13/02, 1978.3. Патент Японии54-16229,кл, Н 03 К 13/02, 1979.иценко 427 Подписнорствен. ого комитета СССРизобретений и открытийа, Ж, Раушская наб.,У 69 тиражВНИИПИ Госудапо делам113035, Москв Заказ у 5 д Составитель Ю, Тюпич убелко Техред Ж. Кастелевич Корректо