Анализатор случайных процессов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 903907Опубликовано 07, 02. 82, Бюллетень 5 Дата опубликования описания 09.02,82(088.8) 72) Авторы изобретени В. Заходяченко, В. Е, Тырса и А арьковский автоиобильно-дорожный инс им. Комсомола Украины 1 Зая интел 54) АНАЛИЗАТОР СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕСС Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для оперативного статистического ана лиза случайных процессов в различных областях техники.Известно устройство для анализа распределения экстремальных значений, которое на бумаге регистратора строит координаты максимумов и минимумов исследуемого процесса и содержит кольцевой магнитный регистратор, две магнитных головки, усилители-нормализаторы ключ, дифференв 1 иальные усилители, источник опорных напряжений, формирователь служебных сигналов, регистратор, коммутатор, два преобразователя числа импульсов в год, два элемента НЕ, элемент И, триггер 11.К недостаткам данного устройства можно отнести его сложность, вывод информации на бумагу регистратора, что требует последующей ручной обработки, отсутствие возможности вво" да полученных результатов в ЭВМ.Кроме того, это устройство не строит распределения экстремальных пар максимум-минимум по коэффициентам ассиметрии (соотношение максимума и последовавшего за ним минимума ), что требуется, например, в ряде случаев при расчетах металлоконструк ций на прочность.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для получения полусумм и полуразностей экстремальных значений случайного процесса ( 21.Устройство содержит параллельно подключенные к источнику исследуемого сигнала пороговые устройства, каждое из которых связано с двумя дифференцирующими усили.елями, два элемента ИЛИ, две линии задержки, управляющий триггер, две группы канальных элементов И, группу межканальных элементов ИЛИ, группу триг3 9геров, элемент ИЛИ, дешифратор, выхоры которого через формирователисвязаны со счетчиками.В нем может быть получена информация о распределении отдельно какмаксимумов, так и минимумов, а такжео распределении экстремальных пармаксимум-минимум по коэффициентамасимметрии,К недостаткам устройства можноотнести его сложность, низкую надежность и точность обработки, отсутствие воэможностей оперативной связис ЭВМ. Это связано с тем цто устройство содержит значительное число элементов, таких как группа из 2 п канальных элементов И (где и - количество уровней дискриминации ), груп"па из (п) межканальных элементовИЛИ, группа из (и+1) триггеров, узелуправления, элемент ИЛИ и т,д., и,как следствие, значительное числосвязей между элементами, цто усложняет устройство и снижает его надежность и быстродействие.Подключение элемента ИЛИ для сбора триггеров, когда отсутствует задержка на поступление сигнала сбросас выхода элемента ИЛИ, приводит ксбоям в работе устройства,Цель изобретения - повышение надежности за счет упрощения анализатора и быстродействия анализатора.Эта цель достигается тем, цто в анализаторе случайных процессов, содержащем группу параллельно подклю ценных ко входу анализатора элементов сравнения, выход каждого из которых соединен со входом двух формирователей импульсов, выходы нечетных формирователей импульсов подклю"-. чены ко входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента задержки, группу элементов И, груп пу триггеров, первые входы которых объединены, дешифратор и блок счетчиков, выход элемента задержки соединен с первыми входами триггеров группы, вторые входы которых подключены к выходу соответствующего четного формирователя импульсов, пер. вый выход 1-го триггера (1=2,п) соединен с первым входом (1-1)-го элемента И группы, второй вход 1-го элементов И группы (1=1, и) подключен ко второму выходу 1-го,триггера группы, входы дешифратора соединены соответственно с вторым выходом 03907 фи-го триггера, выходами элементов Игруппы и выходами нечетных формирова.телей импульсов, а выходы дешифратора подключены соответственно ковходам блока счетчиков.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема анализатораслуцайных процессов; на фиг. 2 -временная диаграмма.щ Анализатор содержит группу из и элементов И сравнения, группу из. 2 п формирователей 2 импульсов, эле мент ИЛИ 3, элемент 4 задержки,группу из и триггеров 5, группу иэ. Исследуемый входной сигнал подает. ся со входа на группу элементов 1 сравнения, число которых задается,исходя из требуемой точности обработки случайного процесса. Таким образом, весь диапазон изменения входного сигнала разбивается на и уровней, а прохождение входного сигналачерез эти уровни контролируется эле" ментами сравнения. Уровни срабатывания элементов сравнения задаются блоком масштабов и смещений 1 не показан).При увеличении входного сигнала и пересечении им одного иэ контролируемых уровней на выходе элемента сравнения данного уровня получается положительный перепад напряжения, а при уменьшении - отрицательный . Этот перепад напряжения подается на входы двух формирователей 2 импульсов, при цем формирователи с нечетными номерами формируют импульсы при подаце на их вход положительного перепада напряжения, а формирователи с четными номерами - при подаче отрицательного. Таким образом, при увеличении ( уменьшении)входного сигнала будут вырабатываться импульсы соответствен но нечетными (четнымиформирователями.Импульс, поступивший первым от одного из четных формирователей 2, является признаком выделения максимума на соответствующем уровне анализа и устанавливает соответствующий триггер 5 в единичное состояние, что обеспечит подачу разрешающего напряжения на дешиФратор 7. Импульсы, пос07 . 6держки на нулевые входы триггеровпоступит импульс, который не изменит их состояние,При прохождении входного сигнала через второй уровень (точка 2 ),поступит импульс с выхода формирователя 2и схема будет работатьаналогично.При уменьшении входного сигналаимпульс пересекает второй уровень(точка 3, максимум на втором уровне),при этом по отрицательному перепадунапряжения с выхода элемента 1 сравнения формирователь 2 сформируетимпульс, который установит триггер5 в единичное состояние, тем самым2фиксируя наличие максимума на втором уровне-анализе. Высокий потенциал с единичного выхода триггера5 д подается через элемент И 6 насоответствующий вход дешифратора.Далее при увеличении входногосигнала, он пересекает второй уровень(тоцка 4, минимум на второмуровне), в результате чего Формируется импульс формирователем 2 З.Зтот импульс одновременно поступаетна соответствующий вход дешифратораи на один из входов элемента ИЛИ 3,Так как на одном из входов дешифратора присутствует разрешающий сигнал с триггера 5, то этот импульсбудет записан в соответствующий счетчик. Импульс, поступивший с выходаформирователя 2 через элемент ИЛИ 3на вход элемента 4 задержки, черезвремя Т установит триггер 5 в нулевое состояние.При последующем возражении сигнала (точки 5 и 6) импульсы с выходовнечетных Формирователей уровней, че"рез которые проходит сигнал, не изменяют состояние схемы анализатора.При уменьшении входного сигналаичи прохождении им через п-ыи, п-и,второй и первый уровни ( точки7-10, максимум на и-ом уровне), импульсы с Формирователей 2 п, 22 я ь Р 4,2, поочередно установят триггеры 5,Ъ-.5, 5 А в единичное состояние. При этом разрешающий сигнал поступит на дешифратор только с единичного выхода триггера 5 И, так как разрешающие сигналы с единичных выходов остальных триггеров будут блокированы сигналами запрета, поступив"шими на вторе входы элементов И 662, 6,1 с нулевых выходов триг"геров 5 И, 5 и , 52При прохождении входного сигналачерез первый уровень (точка 1 на фиг.2) срабатывает элемент сравнения11, и на его выходе появится положительный перепад напряжения. Приэтом формирователь 21 сформирует импульс, который поступит одновременно на соответствующий вход дешифратора 7 и через элемент ИЛИ 3 на вход элемента задержки 4. Импульс, поступивший на дешифратор, не будет эапи 55 сан в какую-либо ячейку памяти ЗВИ, так как не было разрешения на его запись с одного из триггеров 5. Через время Т с выхода элемента за 5 9039 тупившие от других четных формирователей 2, также устанавливают соответствующие триггеры 5 в единичное состояние, однако их единичные выходы будут блокированы элементами И 65 соответствующих уровней.Импульс, поступивший первым от одного из нечетных Формирователей 2, ,является признаком выделения мини 1 мума на соответствующем уровне ана лиза и при наличии разрешения от одного из триггеров 5 пройдет через дешифратор 7 и запишется в соответствующий счетчик блока 8 счетчиков, после чего триггеры 5 установятся в 15исходное состояние. Импульсы, поступившие от других нечетных формиро- вателей 2, не будут записаны, таккак отсутствует разрешение от одного из триггеров 5, возвращенных к моменту их поступления в исходное состояние.Таким образом, при выделении максимума и последовавшего за ним минимума в соответствующий счетчик блока 8 счетчиков будет записан импульс.Элемент задержки 4 предназначен , для четкого срабатывания логики анализатора, а время задержки Т .зависит от быстродействия элементов, на который построен дешифратор.Т,-йгдеГдщ - время срабатывания дешифратора.Злемент ИЛИ 3 имеет число входов, равное числу уровней дискриминации и предназначен для установки триггеров в исходное состояние через время Т после поступления на его вход импульса с нечетного Формирователя уровня, на котором выделен минимум.Перед началом работы триггера устанавливаются в нулевое состояние, 903907 8При дальнейшем увеличении сигнала и прохождении им через первый уровень анализа (точка 11, минимум напервом уровне) с формирователя 21поступит импульс через дешиФратор 7в соответствующий счетчик. Далееанализатор работает аналогично.В блоке счетчиков каждому уровнюдискриминации выделена определеннаягругпа счетчиков, номер группы и число счетчиков в ней равны номеру уровня. В ячейках 1-ой группы хранитсяинфОрмация о количестве выделенныхэкстремальных пар максимум-минимумс максимумами на 1-ом уровне и минимумами на 1,2 ., 1-ом уровнях ( впервой ячейке 1-ой группы записаноколичество экстремальных пар с максимумом на 1-ом уровне, а минимумомна первом, во второй ячейке - с максимумом на 1-ом, уровне, а минимумомна втором и т,д,Коэффициенты асимметрии этих парравны отношению уровней, на которыхвыделен максимум и минимум.В результате работы анализатораможет быть получена информация о количестве максимумов на 1-ом уровне(содержимое всех ячеек 1-ой группы)о количестве минимумов на 1-ом уровне (содержимое 1-ых ячеек всей групп),о количестве экстремальных пар с определенными коэффициентами асимметрии (содержимое ячейки внутри группы), что позволяет отдельно построить распределение максимумов, мини"мумов и экстремальных пар с одинаковыми коэффициентами асимметрии. Таким образом, в анализаторе реализован принцип выделения, регистрации и анализа экстремумов, при котором импульсы, поступившие от чет" ных и нечетных формирователей каждого уровня анализа, анализируются так что первый импульс, поступивший от одного из четных формирователей, считается признаком максимума на соответствующем уровне и запоминается одним из триггеров, что обеспечивает подачу разрешения на соответствующий вход дешифратора, а первый импульс, поступивший от одного из нечетных формирователей, считается признаком минимума на соответвующем уровне и подается непосредственно на соответствующий вход дешифратора, в результате чего в соответствующий счетчик будет запи 5 10 15 26 25 36 35 4 О 45 5 О 55 сан импульс, свидетельствующий овыделении экстремальной пары максимум-минимум, Кроме того, импульс,поступивший первый от одного из нечетных формирователей, считается также признаком конца выделения очередной экстремальной пары и признаком начала выделения следующей экстремальной пары, для чего триггеры .этим импульсом возвращаются в исход- .ное состояние.Этот принцип позволяет упроститьанализатор и повысить его надежностьза счет сокращения числа логическихсвязей и повысить быстродействие анализатора, сократив время обработкии время прохождения сигнала в анализаторе за счет меньшего числа элементов и связей между ними, а такжеисключить сбои при сбросе триггера изаписи импульсов в блок счетчиков.Формула изобретенияАнализатор случайных процессовсодержащий группу подключенных ковходу анализатора элементов сравнения, выход каждого из которых соединен со входом двух формирователейимпульсов, выходы нечетных формирователей импульсов подключены ко входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента задержки,группу элементов И, группу триггеров,первые входы которых объединены, дешифратор и блок счетчиков, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения надежности за счет упрощения и быстродействия анализатора, выход элемента задержки соединен с первыми входами триггеров группы, вторые входы которых подключены к выхо" .ду соответствующего четного формиро"вателя импульсов, первый выход 1-готриггера (=2,п) соединен с первымвходом (1-1)-го элемента И группы,второй вход 1-го элемента И группы (1-1, и) подключен ко второмувыходу 1-го триггера группы, входыдешифратора соединены соответственно с вторым выходом и-го триггера,выходами элементов И группы и выходами нечетных формирователей импульсов,а выходы дешифратора подключены соответственно ко входам блока счетчиков,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 517791, кл. С 06 С 7/52, 1975,2. Авторское свидетельство СССРЮ 332172,кл.С 0 б 6 7/52,1972 прототип .едактор Л. Гратил Филиал ППП "Патент , г, Ужгород, ул. Проектная,аз 125/32 Тираж 7 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рль 8. ФукаловабинецКорректор И, По 1 Подписноекомитета СССРоткрытийушская наб д. 1/5