Устройство для определения плотностивероятности

Союз Советских Соцналнстнческих РеслублнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АтооСКОмю свидетальСтв(51)М. Кл. с присоединением заявки М 6 06 6 7/52 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(088.8) Опубликовано 070781 Бюллетень М 9 25 Дата опубликования описания 07. 07. 81(71) Заявител 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТ ВЕРОЯТНОСТИи Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, предназначено для измерения плотности вероятности экстремальных значений случайного сигнала и плотности вероятности случайного сигнала и может быть использовано системах аппаратурного анализа слу чайных вибраций, где требуется одновременное определение плотности вероятности случайного сигнала и плотности вероятности экстремальных значений.Известно устройство для определения плотности вероятности ,1,г содержащее сумматор, источник регулируемого постоянного напряжения усилитель-ограничитель, источник вспомогательного прямоугольного на пряжения, синхронный детектор и интегратор.Однако устройство не измеряет одновременно плотность распределения экстремальных значений случайного сигнала и плотность распределения случайного сигнала.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения плотности вероятности 23, содержащее блок накопления и регистрации, первыи и второй сумматоры,.первые входы которых объединены и являютсявходом устройства, вторые и третьи 5 входы су аторов подключены соответственно к первому и второму входамисточника регулируемого постоянного напряжения, к первому и второму входам вспомогательного прямоугольного напряжения, выходы сумматоров соответственно через первыйи второй двусторонние ограничителиодключены к первому и второмублоку вычитания, выход которого 5 соединен с первым входом синхронного детектора, второй вход которогоподключен к первому выходу источнику вспомогательного прямоугольногонапряжения, генератор пилообразно- О го напряжения, генератор импульсовопроса и соответственно для положительного и отрицательного напряжении исследуемого сигнала две цепочки, каждая из которых состоитиз последовательно соединенных элемента И, модулятора и аналого-цифрового преобразователя АЦП) .Первыевходы элемента И объединены и являются входом устройства, вторые вхо- О ды объединены и подключены к выходусинхронного детектора, входу генератора импульса опроса, первомувходу блока .накопления регистраций ипервому входу генератора пилообразного напряжения, второй и третий входы которого подключены к выходамэлементов И, соответственно первойи второй цепочек, а выход генератора пилообразного напряжения соединен с входом источника регулируемого постоянного напряжения, третийвыход которого соединен со вторымвходом блока накопления и регистрации и с другими входами модуляторовпервой и .второй цепочки, Другиевходы АЦП объединены и подключены квыходу генератора импулг ов опроса,разрядные выходы АЦП подключены соответственно к первой и второй группам входов блока накопления и регистраций,Это устройство не измеряет одновременно плотность вероятности экстремальных значений и плотность вероятности случаиного сигнала, чтоприводит к увеличению времени анализа.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейустройства за счет измерения плотности вероятности экстремальных значении случаиного сигнала при одновременном измерении плотности вероятности случайного. сигнала,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для определения плотности вероятности, содержащеедвусторонний ограничитель, блок накопления и регистрации, две цепочкисоответственно для положительного иотрицательного напряжения исследуемого сигнала, каждая из которых состоит из последовательно соединенных элемента И, модулятора АЦП при этом первые входы элементов И объединены иявляются входом устройства, вторыевходы объединены и подключены к первому входу блока накопления и регистрации и управляющему входу генератора пилообразного напряжения, первый и второй информационные входыкоторого подключены к выходам элементов И соответственно первой и второйцепочек, а выход генератора пилообразного напряжения соединен с входомисточника регулируемого постоянногонапряжения, выход которого соединенсо вторым входом блока накопления ирегистрации и со вторыми входами,модуляторов первой и второй цепочек,другие входы АЦП объединены и подключены к первому выходу генератораимпульсов опроса, а разрядные выходыАЦП подключены соответственно к группе первых и группе вторых разрядныхвходов блока накопления и регистрации, введены реверсивный счетчик,последовательно соединенные диффе.ренцирующая ггепочка и ограничительи последовательно соединенные нульиндикатор и триггер. Выход двустороннего ограничителя соединен с входом нуль-индикатора, а вход является входом устройства, Выход триггера подключен к управляющему входугенератора пилообразного напряженияи к входу дифференцирующей цепочки,Выход ограничителя подключен к информационному входу реверсивногосчетчика, информационные входы которого подключены соответственно к разрядным входам АЦП обеих цепочек, авыход реверсивного счетчика подключенк третьему входу блока накопления ирегистрации. Второй выход генератораимпульсов спроса подключен к объединенным управляющим входам модуляторов обеих цепочек.На фиг, 1 показана структурнаясхема устройства для определенияплотности вероятности, на фиг.2временные диаграммы, поясняющие работу устроиства,Устроиство для определения плотности вероятности содержит элементы И 1, 2, выходами соответственно подключенные к первым входаммодуляторов 3, 4, которые выходамисоответственно соединены с первымивходами первого и второго АЦГ 5, б,Дифференцирующая цепочка 7 выходомподключена к входу ограничителя 8.Двусторонний ограничитель 9, выходом соединен входом нуль-индикатора 10, выход которого подключен квходу триггера 11, выходом подключенного к вторым входам элементовИ 1, 2 и к входу дифференцирующейцепочки 7, а также к первому входугенератора 12 пилообразного напряжения. Генератор 12 вторым входомподключен к выходу элемента И 1,а третьим входом - к выходу элемента И 2. Реверсивный счетчик 13,первый вход которого подключен квыходу АЦП 5, а второи вход - квыходу АЦП б,Первые и вторые разрядные входыблока 14 накопления и регистрациисоответственно подключены к разрядным входам АЦП 5 и б. Первый входблока 14 подключен к входу дифференцирующеи цепочки 7, второй вход соецинен соответственно со вторыми вхоцами модуляторов 3,4. Генератор15 импульсов опроса первым выходомсоединен с вторыми входами АЦП 5 иб, а вторым входом подключен соответственно к третьим входам модуляторов 3 и 4, Источник 16 регулируемого постоянного наг;ряжения входом соединен с выходом генераторы 12а входом соединен с тр.тьими входами модуляторов 3 и 4 и со вторымвходом блока 14.Вход 17 устройства олключен кпервым входам элемегв И и к ограничите,(пэ 9,Устройство работает следующим образом.Напряжение исследуемого сигнала О 7 (с) (фиг.2 а) поступает на вход 17 устроиства и одновременно на первые входы элементов И 1,2 ог 5 раничителя 9. Ограничитель 9 преобразует исследуемый сигнал О 7 (с) (фиг.2 а) в случайную последовательность биполярных ограниченных сверху и снизу импульсов. Положитель 10 ные выбросы экстремальных значений исследуемого сигнала О 7 (с), превы) шающие уровень ограничении О р (с), преобразуются .ограничителями 9 в положительную последовательность импульсов. Отрицательные выбросы эк стремальных значении исследуемого сигналами превышающие уровень ограничении Оа,.р (с), преобразуются ограничителем 9 в отрицательную последовательность импульсов, Общее число пере-Щ сечений нагряжения исследуемого сигнала О (с) уровня ограничения О р (с) совпадает с числом нулей импульсного сигнала на выходе ограничителя 9. Длительности положительных выбросов экстремальных значений исследуемого сигнала совпадают с длительностями соответствующих положительных импульсов, поступаюцих с выхода ограничителя 3 на вход нуль- индикатора 10. Для отрицательных выбросов экстремальных значений исследуемого сигнала соблюдается вэаимноодноэначное соответствие,как и для положительных значений исследуемого сигнала.35Нуль-индикатор 10 фиксирует момент прохождения нулевого уровня напряжения импульснои последовательности, поступаюцей на его вход,формируя на выходе положительные.импуль сы О 1 а (с) (Фиг,2 б), которые управляют запуском триггера 11, С выхода триггера 11 прямоугольные биполярные импульсы О,1 (с) (Фиг.2 в) длительностью Ь ь соотвтствующи 45гположительным и ЬТ; соответствующие отрицательным выбросам экстремальных значений исследуемого сигнала, поступают на вторые входы элементов И 1, 2, на первые входы дифференцируюшеи цепочки 7, генераторов 12 и на первый вход блока 14 накопления и регистрации.Элементы И 1 и 2 по третьим входам фиксированы так,. что реализация исследуемого сигнала О, (с) пребы 55 вает в заданном амплитудном дифференциальном коридоре О - Ох = 2 ЬО, (1) в пределах которого осуществляется60 анализ экстремальных значений в заданном интервале времени Т.С выхода элементов И 1, 2 на вход, модуляторов 3, 4 и на второй и третин вход генератора 12 поступают б 5 соответственно положительные и отрицательные импульсы, которые повторяют Форму исследуемого сигналаО (с) (фиг.2 а) в пределах времени д ,д ь,.Генератор 12 на выходе в зависимости от полярности исследуемогосигнала формирует пилообразные импульсы (фиг.2 г), которые поступаютна вход источника 16 регулируемогопостоянного напряжения. Это напряжение изменяется пропорциональноизменению наклона импульсов генератора 12 так что во время нарастанияпилообразного напряжения О (с)(АИМ)(фиг.2 д) при наличии на вторых и третьих входах соответственьо напряжения импульсов выбора совторого входа генератор 15 импульсов оПроса и напряжения с источника 16 напряжения,АЦП 5, б при поступлении импульсов Та с первого выхода генератора 15 (фиг,2,д) преобразуют импульсы АИМ и КИМ и осуществляют передачу информации в параллельном кодепо разрядным выходам на блок 14 накопления и регистрации (Фиг.2 З,М),Одновременно информация с АЦП 5, бпоступает соответственно на первыйи второй входы счетчика 13. Счетчик13 в зависимости от возрастания илиубывания напряжения исследуемогосигнала О 7 (с) (фиг.2,а) работаетна сложение или на вычитание. Вмомент реверса с выхода счетчика1 появления импульс О 13 (с) (Фиг.2 к)который Фик ирует момент прохождения экстремального значения напряжения исследуемого сигнала. Сброс счетчика 13 осуществляется в моментспада импульса д-,и (Фиг. б)после дифференцирования его дифференцирующеи цепочкой 7 и ограниченияограничителем 8. Импульс сброса свыхода ограничителя 8 поступает натретий вход счетчика 13 каждый разпосле анализа очередного выбросанапряжения исследуемого сигналаО 1. (с) (фиг,2 а),С выхода счетчика 13 на третийвход блока 14 накопления и регистра.сии поступает импульс метки й;экстремального значения напряженияисследуемого сигнала (фиг.2 к),ана второй его вход с источника 16напряжения подаются калибровочныезначения напряжения.В блоке 14 накопления и регистрации осуществляется сравнение числа, определяемого количеством разрядов АЦП 5 или б в момент опроса импульсами т с числом в цифровомикоде, которое пропорционально изменению значения напряжения фи выэлемента И, модулятора и аналогоцифрового преобразователя, при этомпервые входы элементов И объединеныи являются входом устройства, вторыевходы объединены и подключены к первому входу блока накопления и регистрации и управляющему входу генератора пилообразного напряжения,первый и второй информационные входыкоторого подключены к выходам элементов И соответственно первой ивторои цепочек, а выход генераторапилообразного напряжения соединен свходом источника регулируемого постоянного напряжения, выход которогосоединен со вторым входом блока накопления и регистрации и со вторымивходами модуляторов первой и второйцепочек, другие входы аналого-цифровых преобразователей объединены иподключены к первому выходу генератора импульсов опроса, а разрядныевыходы аналого-цифровых преобразователеи подключены соответственно кгруппе первых и группе вторых рязрядных входов блока накопления ирегистрации, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения плотности вероятности экстремальных значений случайногосигнала приодновременном определении плотности вероятности случайного сигнала, в устройство введены реверсивный счетчик, последовательносоединенные дифференцирующая цепочкаи ограничитель и последовательно соединенные нуль-индикатор и триггер,причем выход двустороннего ограничителя соединен с входом нуль-индикатора, а вход является входом устройства, а выход триггера подключенк управляющему входу генератора пилообразного напряжения и к входу дифФеренцирующей цепочки, при этом выход ограничителя подключен к информационному входу реверсивного счетчика, информационные входы которого15 подключены соответственно к разрядным входам аналого-циФровых преобразователей обеих цепочек, а выходреверсивноо счетчика подключен ктретьему входу блока накопления и;Я регистрации, при этом второй выходгенератора импульсов опроса подключен к объединенным управляющим входам модуляторов обеих цепочек.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 359670, кл. С 06 С 7/52, 1971.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2644529/24,кл. 6 06 0 7/52, 1978 прототип),845164 Э, Сеч .Фанта вите Корректор Л, Ива Утехина Редак 16 За илиал ППП "Гатент", г. Ужгород, Ул. Проекгна Тираж 745 ВНИИПИ 1 осударстве по делам изобре 13035, Москва, Ж, ог ни ау Подписноекомитета СССРи открытийкая наб., д.