Устройство для определения амплитудных характеристик случайных процессов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11959094(22) Заявлено 120181 (21) 3234590/18-24 с присоединением заявки Мо 6 06 Г 15/36 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 150982(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВИзобретение относится к области специализированных средств вычислительной техники, предназначенных для аппаратурного определения характеристик случайных процессов.Известны устройства для определения амплитудных характеристик случайных сигналов, относящиеся к классу амплитудных анализаторов, работающих по методу дискретных выборок. Устройства предназначены для опреде-, ления законов распределения вероятностей мгновенных значений случайных сигналов1 ) и 1 2 ) .Наиболее близким по техническому решению к предложенному является устройство, представляющее собой вариант распространенного одноканального аналого-цифрового анализатора распределения вероятностей мгновенных .значений сигнала, работающего по методу дискретных выборок,и содержащее следующие узлы: аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого является входом устройства, а выход соединен с первым входом цифрового дискриминатора, выход которого соединен с первым входом электронно-счетного частотомера, содержащее также генератор импульсов опроса, выход которого соединен со вторыми входамианалого-цифрового преобразователя,цифрового дискриминатора и электрон"но-счетного частотомера. Устройствопредназначено для определения Функциираспределения или плотности распределения мгновенных значений сигнала,кроме того, с помощью этого устройства (исключив цифровой дискримина"тор),возможно измерение математического ожидания мгновенных значенийсигнала3).Недостатком известных устройствявляется невозможность с их помощьюоперативно ойределять такую важнуюхарактеристику, как дйсперсия мгновен"ных значений сигнала.Цель изобретения - расширение 2 Функциональных возможностей устройства за счет определения средних значений сигнала.Поставленная цель достигается теь 1,что в устройство, содержащее аналогО.цифровой преобразователь, первыйвход которого является входом устройства, а второй вход соединен с выходом генератора импульсов опроса, циф"ровой дискриминатор и электронно-счетный частотомер, вводятся триггер,.элемент И и четырехполюсный трехпози.первый вход аналого-цифрового преобразователя 1 поступает исследуемый сигнал х (фиг. 20), а на второй вход преобразователя 1 поступают импульсы с генератора импульсов опроса 2 (фиг. 26), При каждой выборке, за даваемой импульсом опроса, напряжение исследуемого сигнала х(с) преобразуется аналого-цифровым преобразователем в импульсы (фиг. 28), число щ; которых пропорционально значению 10 сйгнала в момент й опроса, т,е. х(с; ) = Сщ. Эти импульсы через замкнутые контакты 8, 9 поступают на первый вход цифрового дискриминатора 3, на второй вход которого через15 замкнутые контакты 12-13 поступают импульсы опроса, каждый из которых в момент опроса с. приводит цифровой дискриминатор в исходное пбложение, а именно, вводит в него число 20 Сц = Х (Х - данный уровень анализа). Если при 1-й выборке выполняет.ся условие щц, означающее, что , поступило событие Х(й)х то на выхо,де дискриминатора появляется импульс, который через замкнутые контакты 17- 16 поступает на первый вход электронно-счетного частотомера 4 и фиксируется счетчиком частотомера, На второй вход частотомера 4 через замкнутые контакты 20-21 поступают импульсы опроса, частотомер при этом работает в режиме измерения отношения двух частот. Показание частотомера В 4, равное отношению числа д импульсов, зарегистрированных счетчиком, З 5 к общему числу выборок й при Достаточно большом Й служит оценкой фУнкции Г, (Х) РГХ(с) 7 Х 3, Общее число выборок й (продолжительность анализа Т) задается с помощью делителя 40 ,частоты, содержащегося внутри частотомера.Во втором режнме измерений четыре подвижных контакта переключателя 7-8, 12, 16, 20 подключены соответственно к четырем неподвижным контактам 10, 14, 18, 22. При этом цифровой дискриминатор исключается из схемы измерений, а выход преобразователя 1 через замкнутые контакты 8-10 и 16-18 подключен к первому входу частотомера50 4, второй вход которого через замкнутые контакты 20-22 подключен к выходу генератора 2 импульсов опроса.Как и в предыдущем случае, в мо- . менты выборок ., создаваемые импульсами генератора опроса, напряжение исследуемого сигнала преобразуется в пропорциональное число импульсовИмпульсы (фиг. 2) с выхода преобразователя 1 поступают на первый вход ф частотомера 4 и фиксируются счетчиком частотомера. На второй вход частотомера, работающего в режиме измерения отношения двух частот, поступа-, ют импульсы опроса, Показание часто омера В, равное отношению числаХ щ; импульсов, зарегистрированных1 Лсчетчиком частотомера , к общему числу выборок й , пропорционально среднему мгновенных значений сигналанХм 12.СщМХ(й) = Сщ,В третьем режиме измерений четыреподвижных контакта переключателя7,8, 12, 16, 20 подключены соответственно к четырем неподвижным контактам 11, 15, 19, 23,Как и в предыдущих случаях, вмоменты выборок ;, создаваемые импульсами генератора опроса, напряжение исследуемого сигнала преобразуется в, пропорциональное. число импульсов. Импульсы с выхода преобразователя 1 через замкнутые контакты 8, 9поступают на первый вход цифровогодискриминатора 3, второй вход которого через замкнутые контакты 12-15соединен с его же выходом, т.е. вданном режиме цифровой дискриминатор 3 работает как пересчетное устройство с постоянным коэффициентомделения К. Каждый К-й импульс, поступивший на первый вход дискриминатора 3, вызывает появление импульса наего выходе и этот импульс, в своюочередь, приводит дискриминатор висходное поЛожение. Таким образом навыходе цифрового дискриминатора 3формируется импульсная последовательность (фиг, 22), состоящая из такназываемых импульсов, отобранных независимо от исследуемого сигнала,Отобранный К-й импульс поступаетна первый вход триггера 5 и устанавливает его в положение "1". В исходное положение "0" триггер 5 возвращает следующий за К-м импульсом импульс опроса, поступающий на второйвход триггера 5 с выхода генератораимпульсов опроса. Таким образом навыходе триггера 5 формируются прямо,угольные импульсы (фиг. 2 д), равныепо длительности интервалам времениС - от отобранного импульса до конца интервала С:, содержащего этотимпульс.Импульсы с выхода триггера 5 поступают .на первый вход логическогоэлемента И 6, на второй вход которого через замкнутые контакты 8-11 поступают импульсы с выхода преобразователя 1. На выходе логического элемента И 6 образуются пачки (Фиг.20)с числом импульсов щк, Эти импульсычерез замкнутые контакты 16-19 поступают на первый вход частотомера 4,на второй вход которого через замкнутые контакты 20-23 поступают К-еимпульсы, Показание частотомера равно Вз = ЯК.По окончании измерений определяются распределение вероятностей мгновенных значений сигнала по показаниям В для различных значений уровня анализа, математическое ожидание или среднее мгновенных значений сигнала по показаниям В : хТй = СВ.,; дисперсия мгновенных значений сигнала по показаниям В В.: Ох2 С 8 Вз "В .10Таким образом, использование в .устройстве новых элементов - тригге" ра, логического элемента И, переключателя - и наличие новых связей между элементами позволяет расширить функции 15 известного устройства,Формула изобретения20Устройство для определения амплитудных характеристик случайных процессов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый вход которо-. го является входом устройства, а вто рой вход соединен с выходом генератора импульсов .опроса, цифровой дискриминатор и электронно-счетный частотомер, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью "расширения функциональных воэможностей за.счет определения средних значений сигнала, в устройство введены триггер, элемент И и четырехпалюсный трехпозиционный переключатель, при этом подвижный контакт первого полюса переключателя соединен с выходом аналого-циФрового преобразователя, подвижный контакт второго полюса подключен к управляющему входу цифрового дискриминатора,подвижный контакт третьего полюса переключателя соединен с первым входомэлектронно-счетного частотомера,второй вход которого подключен к подвижному контакту четвертого полюсапереключателя, первый и третий неподвижные контакты первого полюса которого соединены с первым входом элемента И и с информационным входомцифрового дискриминатора, выход которого соединен с первым неподвижнымконтактом третьего полюса, с третьимнеподвижным контактом четвертого полюса, с третьим неподвижным контактомвторого полюса переключателя и с единичным входом триггера, нулевой входкоторого подключен к выходу генератора импульсов опроса, а единичный выход соединен с вторым входом элементаИ, выход которого подключен к третьему неподвижному контакту третьего полюса переключателя, второй неподвижный контакт третьего полюса которогои второй неподвижный контакт первогополюса соединены между собой, первыйи второй неподвижные контакты четвертого полюса и первый неподвижный контакт второго полюса переключателясоединены между собой и с выходомгенератора импульсов опроса.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Косс Д. и Льюис П.Статистическйй:анализ последователей событий, М .,"Мир", 19 б 9, с. 75-.76.2. Мирский Г,Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., "Энергия", 192, с. 300.3. Там же, с. 304 (прототип).