Статистический анализатор

Союз Советск ихСоциапистичесиинРеспублии О П И С А Н И Е (и 960847ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУао делан изобретений и открытийДата опубликования описания 23,09,82(72) Автор изобретения В. В, Заходяченко 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при аппаратурном анализе случайных величин, а именно для статистического анализа случайных механических нагрузок,, Известно устройство для статистическо- з го анализа случайных величин, содержащее первый и второй компараторы, первые входы которых соединены с входом устройства, а вторые - с соответствующими выходами,цифро-аналогового прето образователя, подключенного входами к реверсивному счетчику, соединенному с дешифратором максимумом, подключенному к первой группе входов счетно-регистрирующего устройства, вторая группа входов сбединена с выходами дешифратора полупериодов, входы которого подключены к счетчику, соединенному с генератором эталонной частоты, входы20 первого и второго компараторов подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, к единичному и нулевому входам триггера и к первым входам первого ивторого элементов И соответственно,вторые входы .которых подключены соответственно к единичному и нулевому выходам триггера, выход первого элементаИ подключен к управляющим входам дешпфраторов, а выход второго элемента Исоединен с установочным входом счетчика 111,Однако данное устройство характеризуется запоминанием в ряде случаев избыточной иврормацией при анализе экстремумов, связанной с наличием на кривой исследуемого. сигнала локальных эк:стремумов ( т,е. экстремальных значенийсигнала, разность менщу которыми непревышает заданной величины). Кроме того, устройство регистрирует только максимумы и полупериоды случайного процесса, но не регистрирует минимумы.Известен также статистический анализатор, содежащий первый и второй компараторы, первые входы которых соединены с входом устройства, а вторые - стом локальности экстремумов должна решаться с учетом локальности данного экстремума как по отношению к предыдущему, так и по отношеапо к последующему экстремуму.Указанные недостатки в работе данного устройства снижают достоверность анализа случайных процессов и искажают результаты последующей обработки,Белью изобретения является упрощение статистических анализаторов и повышение достоверности анализа случайных прцессов.Указанная цель достигается тем, что в статистический анализатор, содержащий первый и второй компараторы,.нервые входы которых объединены и являются входом анализатора, а вторые входы соединены с соответствующими выходами цифро-анвлогового преобразователя, группа разрядных входов которого соединена соответственно с группой разрядных выходов первого реверсивного счетчика, выходы компараторов подключены соответ ственно к суммирующим и вычитающим входам первого и второго реверсивныхсчетчиков, к нулевому и единичному вхосоответствующими выходами цифро-аналогового преобразователя, подключенноговходами к первому реверсивному счетчикуи к дешифратору,максимумов, выходы которого подключены к первой группе входов счетно-регистрирующего блока, втораягруппа входов которого соединена с выходами дешифратора полупериодов, входы которого подключены к счетчику, соединенному с генератором эталонной час- ототы, выходы первого и второго компараторов подключены соответственно к сумми-,рующим и вычитвющим входам первого ивторого реверсивных счетчиков, к единичному и нулевому входам триггеров и кпервым входам первого и второго элементов И соответственно, вторые входыкоторых подключены соответственно кединичному и нулевому входам триггеров,а третьи входы которых подключены квыходам логического блока исключениялокальных экстремумов, выход первогоэлемента И подключен к упрввляющюлвходам дешифраторов, к первс.у входуэлемента ИЛИ, а выход второго элемента И соединен с установочным входомсчетчика и с вторым входом элемента ИЛИ,выход которого соединен с установочнымвходом второго реверсивного счетчика,выход которого соединен с логическим бло-ком 21,Однако известное устройство, регистрируя максимумы и полупериоды, не регистрирует минимумы. Кроме того, оноотличается недостаточной достоверностьюанализа случайных процессов, так какопределяет локальность данного экстремума,только по рвзности его вмплитуды и ам.плитуды предыдущего экстремума, невсегда учитывает локальность данного экстремума по отношению к последующему, фцдля чего необходимо сравнить амплитудыданного и последующего экстремумов.Указанный недостаток приводит к тому,что при воэврастании входного сигнала ипоявлении локвльных экстремумов данное 45устройство в некоторых случаях регистрирует эти локальные экстремумы.Наиболее близким по технической сущности и функциональным воэможностям кпредлагаемому является устройство для Иавтоматической классификации нагрузоксодержащее датчик, генератор импульсов,подключенный через два элемента И ксоответству 1 ощим входам реверсивногосчетчика, выходами соединенного с ли- янейным декодирующим преобразователем,выход которого подключен к нуль-органу,блоки цифровых фильтров для анализа рва 47 махов и экстремумов, подключенных к группам накопительных счетчиков, выходы нуль-органа подключены к формирующим элементам выходы которых через элемент ИЛИ подключены к нулевому входу триггера управления и через элемент И, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера управления, соедииены с группами элементов И выходовкода размахов и экстремумов, единичныйвход триггера управления через группупереключателей зоны нечувствительностии дешифратор соединен с выходами счетчика, счетный вход которого через элемент ИЛИ подключен к выходам элементов И, вторые входы которых соедийеныс нуль-органом, а выход сброса счетчиквчерез элемент задержки и элемент ИЛИподключен к выходам формирующих элементов 33 Однако данное устройство отличаетсясложностью. Кроме того, при регистрациимаксимумов и Минимумов с учетом .их локвльности данному устройству характереН тот же йедостаток, что и описанному выше. В результате отсутствия оценки локальности данного экстремума по отношению к последующему приведенное устройство также в некоторых случаях регистрирует локальные экстремумы. Поэтому задача анализа случайных процессов с ученазначены для исключепя учета экстремумов, локальных по отношению к экстремумам, им предшествоваших. В схему 17записывается число, пропорциональное амплитуде локального экстремума. Регистры 4 и 6 максимумов и минимумов предназначены для промежуточного хранения .значений экстремумов, которые являются нелокальными по отношению к предшествовавим им экстремумам. По кодам регистров 4 и 6 через дешифраторы5 и 7 максимумов и минимумов производится запись единицы в соответствующиесчетчики блока 8 памяти при выделении экстремумов, нелокальных по отношению к экстремумам квк предшествовавпм, твк и последовавшим за ними. Блок 8 памяти содержит счетно,каждый иэ которых накапливает число повторений заданных значенпй нелокальных максимумов и нелокальных минимумов.При увеличении входного сигнала по,являются импульсы ня входе компаратора 1, а при уменьшении - на выходе компяратора 2, устанавливая триггер 10 в первом случае в еднчное состояние, а во втором - в нулевое. Выходные потенциалытриггера 10 лопаются ня первые входыэлелентов И 11 и 12, на вторые входы которых поступают импульсы с компвраторов 2 и 1 соответственно. Первый импульс с вьхода компяратора 1 является признаком появления минимума и пропускается элементом И 12, я все последулше не проходят через элемент И 12, так квк он блокируетсяпэким потенциалом с т и - гере 10. Аналогично работает элемент И 11, который пропускает первый импульс, являюшйся признаком максимума, с выхода компвряторя 2. Число, пропорциональное амплитуде входного сигнала, формируется в реверсивном счетчике 3.После появлеия очередного экстремума импульс с выхода одного иэ элементов И 11. и 12 через элемент ИЛИ 15 сбрасывает в ноль реверсивный счетчик 16, При постжешп сигналом следующего зксгремума в реверсивном счетчике 16 накапливается число, пропорциональное раэности алплтуд данного и предыдущего экстремумов. Если полученная разность не превышает заданную, т.е. данный экстремум яьчяется локальньм по отношению к предыдущему, то схема 17 выдает запрещающий потеииял ня элементы И 13 и 14.Так. образом, при появлеши каждого экстремума реверсвный счетчик 16 сбрасывается в ноль и в нем формируется раэжс",ъ амплитуд всех соседних экстрему 5 96084 дам триггера и к информационным входами соответственно первого и второго элементов И, управляющие входы которых соединены соответственно с едипчным и нулевым выходами триггера, элемент ИЛИ,5выход которого подключен к установочному входу второгореверсивного счетчика, разрядные выходы которого подклочень к соответствующм входам схемы сравнения, блок памяти, к первой и второй группвм входов которого подключены соответственно группы выходов дешифратора максимумов и дешифратора минимумов, введены третий и четвертый элементы И, регистр максимумов и регистр минимумов, 15 разрядные выходы которых подключены соответственно к входам дешифратора максимумов и дешифратора минимумов, разрядные входы объединены и подкшочены к разряднь.м выходам первого реверсивного счетчика, а управляющие входы третьего и четвертого элементов И объединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ и подключены соответственно к выходам первого и д и второго элементов И, информационные входы третьего и четвертого элементов И объединены и подключены к выходу схемы сравнения, выход третьего элемента И подключен к управляющим входам регистра максимумов, дешифраторв минимумов и к установочному входу регистра мипмумов, а выход четвертого элемента И подключен к управляющим входам регистра минимумов, дешифрятора максимумов и установочному входу регистра максимумов.На чертеже представлена блок-схема статистического анализатора.Устройство содержит компярягоры 1 и 2 и реверсивный счетчик 3, регистр 4 максимумов, депфратор 5 максимумов, регистр 6 мжмумов, дешифратор 7 минимумов, блок 8 памяти, ццфро-аналоговый преобразователь 9, триггер 10, элементы И 11-14, элемент ИЛИ 15, реверсивный счетчик 16 и схему 17 сравнения.Анализагор работает следующим образом.50Компараторы 1 и 2, цифро-аналоговый преобразователь 9 и реверсивньй счетчик 3 образуют следящую систему, ко.торая осуществляет равномерное квантование входного сигнала по уровню. Трп"- 55 гер 10 и элементы И 11 и 12 определяют момент появления зкстрсмумв. Элементы И 13 и 14, элемент ИЛИ 15, реверсивньй счетчик 16 и схема 17 предСтатистический анализатор, содержащий первый и второй компараторы, первые " входы которых объединены и являются входом анализатора, а вторые входы соединены с соответствующими выходами цифро-аналогового преобразователя, группа разрядных входов которого соединена соответственно с группой разрядных выходов первого реверсивного счетчика, выходы компараторов подключены соответственно к сумирующим и вычитающим вхо двм первого и второго реверсивных счет чиков, к нулевому и единичному входам триггера и к информационным входам соответственно первого и второго элементов И, управляющие входы которых соединены соответственно с единичным и нулевым выходами триггера, элемент ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу второго реверсивного счетчика, разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам схемы сравнения, блок памяти, к первой и второй группам входов которого подключены соответственно группы выходов дешифрвторв максимумов и дешифрвторв минимумов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упро 7 9608,мов. Импульсы с выходов элементов И,11и 12 проходят через элементы И 13 и14 соответственно в том случае, если соответствующие экстремумы не локальныпо отношению к предыдущим. 5Так осуществляется первая проверкана локальность экстремумов. При появлении локального экстремумаимпульс с выхода элемента И 13 поступает на управляющий вход региста 4 максимумов, в орезультате чего код данного максимумапереписывается с реверсивного счетчика3 в регистр 4. Анологично производитсяперезапись кода нелокального минимумав регистр 6 минимумов.15По этим кодам производится записьединицы в соответствующие счетчики блофа 8 памяти ь том случае, если эти экстремумы оказываются нелокальными и поотношЕНию К ПОСЛЕДУЮЩИМ За Ними эКс трем умам.Вторая проверке на локальность экстремумов (по отношению к последовавшим эа ними экстремумам) осуществляется следующим образом. 25Если за данным нелокальным экстремумом (код которого записан в регистре) последует локальный по отношению кнему экстремум, то импульс, свидетельствующий о его выделении, не проходит ЗОчерез состветствующий элемент И 13 (14)и по коду данного экстремума не записывается единице в счетчик,Если за данным нелокальным экстремумом ( код которого записан в регистре) 55последует ближайший нелокальный экстремум противоположного вида, то по кодуданного экстремума (как экстремума нелокального и по отношению к последовавшему заним экстремуму) производится.запись единицы в соответствующий счетчик. Если последует ближайший нелокальный экстремум того же вида, что и данный, то код этого экстремума переписывается в соответствуюший регистр вместо.кода данного экстремуме. Между даннымнелокальным экстремумом и ближайшимнелокальным экстремумом любого видамогут быть один или несколько локальныхэкстремумов любого вида,56.Перезапись кодов в регистры 4 и 6,запись единицы в счетчики блока 8 памяти через дешифраторы 5 и 7 и сброс ре- .гистров осуществляются следующим образом.Импульс с выхода элемента И 13, сви детельствуюший о появлении нелокальногомаксимума по отношению к предыдущемуминимуму, поступает на управляющий вход 47 8регистра 4 максимумов (производится перезапись кода этого максимума в регистр4); на управляющий вход дешифратора 7минимумов (производится запись единицыв соответствующий счетчик блока 8 памяти по коду ранее выделенного нелокального минимума, который ранее был записан в регистр 6 минимумов) и нв установочный вход регистра 6 минимумов(регистр 6 сбрасывается в ноль),Аналогично производится по импульсу" выхода элементаИ 14 перезапись кода нелокального минимума в регистр 6,запись единицы по коду регистра 4 через дешифратор 5 в соответствующийсчетчик блока 8 памяти и сброс регистра 4 в нОль.Таким образом, устройство обеспечивает учет локальности экстремумов, чтоуменьшает избыточность получаемой информации. Однако за счет более полногоконтроля локальности экстремумов предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает более высокуюдостоверность анализа случайных процессов. Кроме того, оно имеет несложнуюструктуру, что обеспечивает простоту еготехнической реализации. Формула изобретенияСоставитель Э. Сечинадактор И, Николайчук Техред Е.Харитончнк Ко илак Заказ 7286/61 Тираж 731 Под лис ВНИИПИ Государственного комитета СССР 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5, ул, Проектная,филиал ППП Пате г. 9 960847 10 шенйя и повышения анализа, он содержит . управляющим входам регистра максимумов, третий и четвертый элементы И, регистрдешифратора минимумов и к установочно- максимумов и регистр минимумов, раз- му входу регистра минимумов, а выходрядные выходы которых подключены со- четвертого элемента И подключен к упф ответственно к входам дещаратора мак- З равляюппщ входам регистра минимумов, симумов и дешифратора минимумов, раз- дешифратора максимумов и установочнорядные входы объединены и подключены му входу регистра максимумов. к разрядным выходам первого реверсивного счетчика, а управлякяние входы треть- Ис точники информации,его и четвертого элементов И объединены 0 принятые во внимание при экспертизе соответственно с первым и вторым вхо. Авторское свидетельство СССР дами элемента ИЛИ и подключены соответ- % 417793, кл,606 Г 15/36, 1.974. ;ственно к выходам первого и второго эле, Авторское свидетельство СССР ментов.И, информационные входы третьего Му 503247, кл, 606 Р 15/36, 197 Ь, и четвертого элементов И объединены и3, Авторское свидетельство СССР подключены к выходу схемы сравнения, Иу 419898, кл, 6 06 Р 3.5/36, 1974 выход третьего элемента И подключен к (прототий).