Анализатор длительностей выбросов случайных процессов

 

Союз Советскик

Социалистических республик (1 о!00 3 11 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 06. 07.81 (2l ) 33тт2314/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.03. Бюллетень JO 8

Дата опубликования описания 28.02,83 (51)М. Кл.

G 06 F 15/36

Гееуддрственньн1 квинтет

СССР до делам нааеретеннй и еткрытий (53) УДК681.3 (088.8) Р-:-<:-;..

Г.В. Дружинин, С.А. Воробьев, В.М. Крыл веь Нф » Кйттзри.н

@ ",- С 1-,Московский ордена Ленина и ордена Трудового"Кра. його.

Знамени институт инженеров железнодорожного трансп . / (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (5Й) АНАЛИЗАТОР ДЛИТЕЛЬНОСТЕЙ ВЫБРОСОВ

СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для оперативного определения плотности распределения длительностей выбросов случайных процессов.

Известно устройство для определения плотности распределения длительностей выбросов, содержащее пороговое устройство, генератор импульсов, фор-, мирователи, элементы И, пересчетное устройство, регистр сдвига и канальные счетчики (1 ).

Недостатком устройства является большой объем используемого оборудования.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является анализатор длительностей выбросов слу:чайных процессов, содержащий порого- 2о вое устройство, формирователь импульсов, элементы И, генератор импульсов, счетчики, регистр сдвига, элемент ИЛИ, счетчик интервалов, деаиф2 ратор. В известном устройстве заданное число каналов тт представляется в виде и = 2 ° К, где К " количество разрядов регистра сдвига; K - количество состояний счетчика интервалов. Зле" менты И и счетчики образуют матрицу, состоящую из 9 столбцов и К строк.

Возможный диапазон длительностей выбросов разбивается на К интервалов (2).

Недостатком анализатора является сложность и большой объем используемого оборудования, обусловленные наличием п счетчиков и и +т, элементов И для образования и каналов.

Цель изобретения - упрощение анализатора.

Поставленная цель достигается тем, что анализатор выбросов случайных процессов, содержащий группу счетчи"

-ков, пороговый элемент, первый и второй входы которого являются соответствующими входами анализатора, выход

11 4

На чертеже приведена блок-схема а на ли затора .

Анализатор содержит пороговый элемент 1, элемент И 2, формирователь 3 импульсов, элемент ИЛИ 4, регистр сдвига, генератор 6 импульсов, счетчик 7 интервалов, второй элемент 8

45 задержки, первый элемент 9 задержки, группу элементов И 10, группу 11 счетчиков, группу элементов 12 памяти.

Пороговый элемент 1 представляет собой схему сравнения напряжений (компаратор напряжений) и может быть собран по известным схемам на интегральном операционном усилителе или на стандартной микросхеме компаратора напряжений.

3 10011 порогового элемента соединен с входом формирователя импульсов и информационным входом элемента И, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с управляющим входом регистра сдвига, последний разрядный выход которого подключен к счетчику интервалов, остальные разрядные выходы регистра сдвига соединены соответствен- 19 но с информационными входами элементов И группы, управляющие входы которых объединены и подключены к пер1 вому выходу формирователя импульсов, второй выход которого соединен с пер-13 вым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу регистра сдвига, содержит первый и второй элементы задержки и группу элементов памяти, при этом вход пер- 20 вого элемента задержки подключен к последнему разрядному выходу регистра сдвига, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входам записи счетчиков 33 группы, счетные входы которых подключены соответственно к выходам элементов И группы, информационные входы счетчиков группы соединены соответственно с выходами элементов памяти группы, информационные входы которых подключены соответственно к выходам счетчиков группы, адресные входы элементов памяти группы объединены и подключены к выходу второго элемента

3$ задержки, вход которого подключен к первому выходу формирователя импульсов.

Элементы 8 и 9 задержки служат для задержки импульсов на заданное время и реализуются на элементах И-НЕ с интегрирующими RC-цепями.

Счетчики группы счетчиков 11 могут быть собраны на микросхемах типа

К1 5ИЕ6, которые имеют кроме счетного входа информационные входы, что позволяет предварительно устанавливать счетчики в требуемое состояние, Элементы памяти группы элементов 12 памяти представляют собой цифровые статические оперативные запоминающие устройства с произвольной записью и выборкой информации и могут быть реализованы на микросхемах типа К155РУ2.

Анализатор работает следующим образом, В исходном состоянии во все ячейки памяти группы элементов 12 памяти записываются нули. Реализация Х(t) ис- следуемого случайного процесса поступает на вход порогового элемента 1, на второй вход которого подается напряжение U, соответствующее уровню анализа. При выбросе случайного процесса Х(t) за уровень анализа U на выходе порогового элемента 1 формируется прямоугольный импульс, длительность которого равна длительнос" ти выброса. Импульсы с выхода порогового элемента 1, поступая на вход элемента И 2, заполняются импульсами генератора 6 импульсов.

На переднем фронте импульса длительностью ТВ, на втором выходе формирователяя 3 импульсов появляется ин" пульс, который, пройдя через элемент ИЛИ 4, записывает единицу в первый разряд регистра 5 сдвига и одно временно этот же импульс, поступая на вход записи информации группы ll счетчиков, осуществляет запись информации на счетчики группы счетчиков 11 с выходов соответствующих элементов памяти группы элементов 12 памяти, причем адрес (номер ) ячеек памяти, из которых происходит считывание информации, определяется состоянием счетчика 7 интервалов. Импульсы с выхода элемента И 2 поступают на управляющий вход регистра 5 сдвига и сдвигают единицу вправо.

Если длительность выброса Т < д t 3

В (где д t - период импульсов генератора 6 импульсов; R - количество разрядов регистра 5 сдвига), то импульс, соответствующий концу выброса, с второго выхода формирователя 3 импульсов, пройдя через открытый сигналом с i-ro (l = 1,2,..., 2) выхода регист1 6 ветствующих ячейках памяти группы элементов 12 памяти накапливается информация, необходимая для построения гистограммы значений длительности выбросов исследуемого случайного процесса.

Статистическая оценка функции плотности f+ распределения длительМ ности выбросов на каждом из и = P-К интервалов длительностью at определяется по формуле.

5 100111 ра 5 сдвига i-ый элемент И группы. элементов И 10, поступает на счетный вход соответствующеro счетчика группы счетчиков 11. Затем через интервал ь на выходе второго элемента 8 задержки появляется сигнал, производящий запись информации с выходов группы счетчиков 11 в ячейки с нулевым адресом соответствующих запоминающих устройств группы элементов 12 !0 памяти. Если 76) p t ° Р, то единица сдвигается до последнего разряда регистра 5 сдвига и на заднем фронте сигнала с последнего разрядного выхода регистра 5 сдвига к содержимо-15 му счетчика 7 интервалов добавляется единица, а через интервал,2 импульс с выхода первого элемента 9 задержки через элемент ИЛИ 4 проходит на вход . регистра 5 сдвига, осуществляя по- z0 вздорную запись единицы в первый разряд и, одновременно по этому сигналу на счетчики группы счетчиков 11 происходит запись новой информации из соответствующих ячеек памяти группы элементов 12 памяти. Затем снова импульсами с выхода элемента И 2 единица из младшего разряда регистра 5 сдвига будет сдви гаться вправо, и если lg) 2йй.В, то ксодержимому счет- З0 чика 7 интервалов снова добавится единица, а через интервал ь произойдет запись единицы в первый разряд регистра 5 сдвига и информация с выходов группы элементов 12 памяти из

35 ячеек, имеющих адрес, соответствующий состоянию счетчика 7 интервалов, запишется в счетчики группы счетчиков 11. Этот процесс происходит до тех пор, пока не закончится выброс

40 случайного процесса. На заднем фронте импульса с формируется импульс на первом выходе формирователя 3 импульсов, который поступает на счетный вход одного из 2 счетчиков груп45 пы счетчиков 11, после чего по сигналу с выхода второго элемента 8 задержки информация с выходов счетчиков переписывается в соот ветст вующие ячейки памяти группы элементов 12 памяти.

К при ходу каждого нового импу льса ь В регистр 5 сдвига и счетчик 7 интервалов устанавливаются в исходное состояние (на блок-схеме условно не показаны цепи установки исходного состояния).

После анализа длительностей N выбросов случайного процесса в соотгде r < — содержимое j-й ячейки памя1 ти i-го элемента памяти группы элементов памяти 12; (i = 1,2,..., 0;

1,2,...,К ).

В предлагаемом анализаторе для образования и = ЬК каналов требуется лишь 2 счетчиков. Счетчики осуществляют суммирование импульсов, соответствующих моменту окончания выброса с накопленной в предыдущих измерениях информацией, после чего осуществляется перезапись информации из счетчиков группы счетчиков 11 в ячейки памяти группы элементов 12 памяти, причем адрес ячеек памяти определяется номером ) интервала, формируемым счетчиком 7 интервалов.

Предположим, что требуется спро-! ектировать анализатор, имеющий 256 (P. = 16, К = 16) каналов с емкостью счетчиков, равной 10 единиц.

В прототипе понадобится 512 микро" схем для изготовления 256 счетчиков и 68 микросхем, содержащих по четыре элемента И. Всего потребуется 580 микросхем.

В предлагаемом анализаторе при таком же количестве каналов потребуется всего лишь 32 микросхемы для .16 счетчиков, 32 микросхемы оперативного запоминающего устройства типа

К155РУ2 и 4 микросхемы с элементами И. Итого потребуется 611 микросхем.

Таким образом, предлагаемый анализатор позволяет сократить объем оборудования в 8,5 раз по сравнению с прототипом. Причем полученный выигрыш в объеме используемого оборудования сохраняется и при малом числе каналов при рациональном выборе величин Ю и К. Кроме того, сущест7 100111 венно, в 8-10 раз ) сокращаются трудозатраты на изготовление и отладку анализатора, уменьшаются габариты и потребляемая анализатором мощно ст ь ° S формула изобретения

Анализатор длительностей выбро- 9О сов случайных процессов, содержащий группу счетчиков, пороговый элемент, первый и второй входы. которого являются соответствующими входами анализатора, выход порогового элемента со- IS единен с входом формирователя импуль" сов и информационным входом элемента И, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с управляющим вхо- щ дом регистра сдвига, последний разрядный выход которого подключен к счетчику интервалов, остальные разрядные выходы регистра сдвига соединены соответственно с информационны- g5 ми входами элементов И группы, управляющие входы которых объединены и подключены к первому выходу формирователя импульсов, второй выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен

1 8 к информационному входу регистра сдвига, отличающийся тем, что, с цел ью упрощения он соде ржи т первый и второй элементы задержки и группу элементов памяти, при этом вход первого элемента задержки подключен к последнему разрядному выходу регистра сдвига, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входам записи счетчиков группы, счетные входы которыми подключены соответственно к выходам элементов И группы, информационные входы счетчиков группы соединены соответственно с выходами элементов памяти группы, информационные входы которых подключены соответственно к выходам счетчиков группы, адресные входы элементов памяти группы объединены и подключены к выходу второго элемента задержки, вход которого подключен к первому выходу формирователя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1 436359 кл. G 06 F 15/36, 1973, 2: Авторское свидетельство СССР 734718, кл. G 06 F 15/36, 1977 (прототип).

1001111

Составитель С. Воробьев

Редактор Н. Сташишина . ТехцедМ.Коштура 1 ооцектоо А. Гринденко

Заказ 1397/56 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская HaG. д. 4/5

sàúÀÀúéü А филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4