Устройство для определения моментов случайных сигналов

 

УСТРОЙСТВОдля ОПРЕДЕЛЕ- НИЯ МОМЕНТОВ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее квадратор, выходкоторого подключен к входу первого интегратора , два ключа, второй интегратор , отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и расширения функциональных возможностей путем определения дисперсии временных интервалов между случайно распределенными на временной оси импульсами, в него введены счетный триггер, три рдновибратора, два RS. .-триггера, два компаратора, два пре- . образователя длительность - напряжение , два элемента И, элемент ИЛИ, два токозадающих элемента, два ис- ; точника постоянного напряжения и управляемый разрядный ключ, при этом выход квадратора подключен к первому входу управляемого разрядного ключа, второй вход которого сое . динен с выходом первого интегратора и является выходом оценки дне-. .Персии устройства,управляющий вход управляемого разрядного ключа подключен к выходу первого одновибратора, вход которого объединен с входом счетного триггера и является входом устройстве, прямой и инверсный выходы счетного триггера соединены соответственно с входами первого и второго одновибраторов, выход пер , вого одновибратора подключен к R-входу первого триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом первого элемента. И и с входом первого преобразователя длительность .напряжение, виход которого подключен к первому входу первого компаратора, выход которого соединен с 5 -входом первого триггера, прямой выход которого подкгдочен к первому входу второго элемента И, второй вход второго элемента И соединен с прямым выходом триггера, R-вход которого подключен к выходу третьего одновибратйра, ийд версный выход второго триггера соесл динен с вторым..входом первого элемен та И и с входом второго преобразо .вателя длительность - напряжение, вы-j ход которого подключен к первому ч входу второго компаратора,выход которого соединен с S-входом второго S триггера, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ и к управляющим входам 4 первого и второго ключей, первый CAD вход первого ключа через первый токозадающий элемент соединен с выхоо: дом первого источника постоянного 00 напряжения, выход второго источника постоянного напряжения через то рой токозадающий элемент подключен к первому входу второго ключа, второй вход которого объединен с вторым входом первогоключа и соединен с входом второго интегратора, выход которого подключен к вторым.входам первого и второго компараторов и является выходом оценки математического ожидания устройства, выход .элемента ИЛИ соединен с вхсэдом квадратора .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5Ц С, 06 G 7/52

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТКРЫТИЙ (21) 3450590/18-24 (22) 11. 06 . 82 (46) 23.09.83. Бюл. 9 35 (72) С.П. Бухало, П. П. Драбич, Я.П. Мар-. шалок и P . Ф,. Федорив (71) Физико-механический институт им. Г.A.Êàðïåíêî (53) 681.3(088.8) (56) 1., Гаспарян С.С. Измеритель дисперсии случайных величин.-В кн.:

Приборы и техника эксперимента. М., "Наука", 1974, с. 46.

2. Авторское свидетельство СССР.

Р 594511, кл. G 06 G 7/52, 1975. (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТОВ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее квадратор, выход-которого подключен к входу первого интегратора, два ключа, второй интегратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и расширения функциональных возможностей путем определения дисперсии временных интервалов между случайно распределенными на временной оси импульсами, в него введены счетный триггер, три одновибратора, два RS.-триггера, два компаратора, два пре-, образователя длительность — напряжение, два элемента И, элемент ИЛИ, два токозадающих элемента, два источника постоянного напряжения и управляемый разрядный ключ, при этом выход квадратора подключен к первому входу управляемого разрядного ключа, второй вход которого соединен с выходом первого,интегратора и является выходом оценки дис.персии устройства, управляющий вход управляемого разрядного ключа подключен к выходу первого одновибратора, вход которого объединен с входом счетного триггера и является входом устройства, прямой и инверсный

„„SU„„ l 043687 А выходы счетного триггера соедине- ны соответственно с входами первого и второго одновибраторбв, выход первого одновибратора подключен к

R-входу первого триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом первого элемента И и .с входом первого преобразователя длительностьнапряжение, выход которого подключен к первому входу .первого компаратора, выход которого соединен с 5 -входом первого триггера, прямой выход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход второго элемента И соединен с прямым выходом триггера, R-вход которого подключен к выходу третьего одновибратора, ин- версный выход второго триггера сое- 9

„цинен с вторым..входом первого элемен- та И и с входом второго преобразо- (Q j вателя длительность «напряжение, вы- ход которого подключен к первому входу второго компаратора, выход которого соединен с S-входом второго Я триггера, выходы первого и второго элементов И подключены соответствен-, но к первому и второму входам эле- () мента ИЛИ и к управляющим входам первого и второго ключей, первый вход первого ключа через первый то- QQ козадающий элемент соединен с выхо- > дом первого источника постоянного напряжения, выход второго источни- QQ ка постоянного напряжения через второй токозадающий элемент подключен к первому входу второго ключа, второй вход которого объединен с вторым входом первого ключа и соедииен с входом второго интегратора, выход которого подключен к вторым входам первого и второго компараторов и является выходом оценки математического ожидания устройства, выход .элемента ИЛИ соединен с входом квадратора.

1043687

Изобретение относится к специали зированным средствам вычислительной. техники и может быть использовано при оценке математического ожидания и дисперсии временных интервалов между импульсами, в частности в мед- 5 аппаратуре, предназначенной для медицинской диагностики по среднему значению и дисперсии сердечного пульса.

Известно устройство для определения случайных сигналов, содержащее 19 усреднители, квадраторы и стрелочные индикаторы (1 ).

Однако устройство обладает низкой точностью определения дисперсии иэ-за принципиальной трудности обеспечения идентичности коэффициентов преобразования в двух каналах (усреднителей, квадраторов ) и практически не может быть использовано для измерения малых значений дисперсии из-за большой погрешности, возникающей при вычислении

20 малой разности D из двух больших . величин х и (rr) .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения моментов случайного сигнала, содержащее блок, согласования, к выходу которого по= следовательно подключены (nd-1 ) бло» . ков средневыпрямленного значения, состоящие из последовательно соединен- 30 ных п +1,интеграторов, л +1 запоминающих элементов.и n+1 дискриминаторов, вьгсодной интегратор, вход которого соединен с выходом последнего дискриминатора, а виход интегра- 35 тора через (и+1)-й ключ соединен с и +1 входом квадратора, rr входов которого через и ключей соединены с выходами интервалов блоков средневыпрямленного значения, выход квад- 4О ратора соединен со входом сумматора, а выход последнего соединен со входом индикатора(2 ).

Недостатками известного устройст- ва является то, что оно не обеспечи- 45 вает измерение дисперсии временных интервалов мю»ду случайно расположейными на временной оси импульсами, а также сложность аппаратуры реализации. 50

Цель изобретения - упрощеНие устройства и расширение функциональных возможностей путем определения дисперсии временных интервалов между случайно распределенными на временной оси импульсами.

С этой целью в устройство для определения моментов случайных сигналов, содержащее квадратор, выход Ко торого подключен ко входу первого интегратора, два ключа, второй ин-, 6О тегратор, введены счетный триггер, три одновибратора, два R5 -триггера, два компаратора, два преобразователя, длительность — напряжение, два элемента И, элемент ИЛИ, два то- 65 козадающих элемента, два источника постоянного напряжения и управляемый разрядный ключ, при этом выход квадратора подключен к первому входу управляемого разрядного ключа, второй вход которого соединен с выходом первого интегратора и является выходом оценки дисперсии устройства, управляющий вход .Управляемоro разрядного ключа подключен к выходу первого одновибратора, вход которого объединен со входом счетного триггера и является входом устройства, прямой и инверсный выходы счетного триггера соединены соответственно со входом первого и второго одновибраторов, выход первого одновибратора подк;дочен к R -входу первого триггера, инверсный выход которого соединен. с первым входом первого элемента И и со входом первого преобразователя длительность — напряжение, выход которого подключен к первому входу первого компаратора, выход которого соединен с S -входом первого триггера, прямой выход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход второго элемента И соединен с прямым выходом второго триггера, R -вход которого подключен к выходу третьего одновибратора, инверсный выход второго триггера соединен со вторым входом первого элемента И и со входом второго преобразователя длительностьнапряжение, выход которого подключен к первому входу второго компаратора, выход которого соединен с

5 -входом второго триггера, выходы первого и второго элементов И под- ключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ и к управляющим входам первого и второго ключей, первый вход первого ключа через первый токозадающий элемент соединен с выходом первого источника постоянного напряжения, выход второго источника постоянного напряжения через второй токозадающий элемент подключен к первому входу второго ключа, второй вход которого объединен со вторым входом первого ключа и соединен со входом второго интегратора, выход которого подключен ко вторым входам первого и второго компараторов и является выходом оценки математического ожидания устройства, выход. элемента ИЛИ соединен со входом квадратора. На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит счетный триггер 1, первый, второй, третий одновибраторы 2-4, первый 5, второй б

RS-триггеры, первый компаратор 7, первый преобразователь 8 длительностьнапряжение, первый и второй элементы И. 9, И 10, второй преобразо1043687

15 ватель 11 длительность — напряжение, . второй компаратор 12, элемент ИЛИ 13, первый источник 14 постоянного напряжения, первый токозадающий элемент 15, первый и второй ключи 16 и 17, второй токозадающий элемент 18, второй 5 источник 19 постоянного напряжения, первый интегратор 20, квадратор 21, второй интегратор 22, управляемый разрядный ключ 23.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступают пронормированные по амплитуде случай=. но расположЕнные на временной оси импульсы напряжения. Под действием этих импульсов на выходах триггера 1 образуются прямоугольные им.пульсы напряжения длительностью и (+

1 1

Положительными перепадами импульсов Г; с выходов триггера 1 за- 20 пускаются одновибраторы 3 и 4, вырабатывающие короткие импульсы для запуска по R-входам триггеров 5 и 6.

Под действием импульсов с выходов одновибратора поочередно онроки- . 25 дываются триггеры 5, 6 и на их инверсных выходах появляются положительные потенциалы. С моментов появления положительных потенциалов на выходах триггеров 5 и б, на выходах 30 преобразователей 8 и 9 линейно возрастают напряжения, которые подаются на входы компараторов 7 и 12, на вторые входы которых подается напряжение U (i) с выхода интегратора 20.

В момент, когда напряжение на выходе преобразователя 8 или 11 станет равным

U (i), на выходе компаратора 7 или 9 образуется скачок напряжения и триггер 5 или 6 переводится в исходное состояние.

Импульсы с инверсных выходов триггеров 5 и б поступают на элементы И 9, на выходе которого формируются импульсы длительностью и ;=Т вЂ” i; только в 45 том случае, если длйтельность очередного интервала (. ;, является меньшей, чем среднее значейие . Импульсы с прямых выходов триггеров 5 и б посту- пают,на элемент И 10, на выходе кото- 50, рого формируются импульсы длительностью и ..(:-"Т;- только в том случае, если длительность среднего интервала Г; является большей, чем среднее значение Т

Импульсы с выходов элементов И 9 и И 10 поступают на входы управления ключей 16 и 17, которые поочередно подсоединяют через элементы 15 и 18 к интегратору 22 разнополярные источники 14 и 19 напряжения, 60

Изменение выходного напряжения ЬО„(1) на выходе интегратора 20 под дейст- .. вием импульсов с выходов элементов

И 9 и И 10 определяется из выражения 65,где С вЂ” емкость конденсатора в интеграторе 20

Я„,Р„ — сопротивления элементов

15 и 18;. а — коэффициент преобразования преобразователей 8, 11 длительности в напряжение.

При Е„(Й1 =. 62tR<> выходное напряжение после окончания переходного процесса a0(i}=0, U(co)=ai, т.е. выходное напряжение U() линейно зависит от среднего значения г длительностей между входными импульсами.

Выходные импульсы элементов И 9, И 10 поступают далее на вход элемента ИЛИ 13, на выходе которого выделяются все интервалы лФ.;, т.е. происходит выделение модуля л С;=)% -i;) для каждого интервала, поступающего на вход устройства.

Импульсы л ; с выходов элементов

И 9 и И 10 поступают на входы элемента ИЛИ 13, а с его выхода - на квадратор 21, на выходе которого образуются импульсы тока, сообщающие конденсатору интегратора 20 заряд с(,;, пропорциональный (ь .;)2, т.е. .)2

После прихода каждого входного импульса запускается одновибратор 2, на выходе которого образуются импульсы с длительностью, необходимой для нормальной работы разрядного ключа, который под действием каждого импульса снимает с конденсатора интеграто» ра 20 заряд, пропорциональный выходному напряжению U2(i) интегратора 20.

Изменение заряда и ; на конденса-. . торе интегратора 20 после прихода

1-ro выходного импульса определяется из выражения

= (,) - д и2()

Решение этого разностного уравнения при начальном условии0 (0)=Уо для средних значений(лЯ2и0 (i) ймеет

2 вид

После окончания переходного процесса и при выполнении условия устойчивости )(-df(1 выходное напряжение (2 (о ) = а (" ) о ) где k =b/д =сопз — масштабный коэффициент измерения дисперсии3 =(йс) о

Ф- временных интервалов. . между входными импульсами.

Предлагаемое устройство, при простоте схемной реализации производит одновременное определение в непрерывном времени двух первых момен1043687.

Составитель Л. Григорьян-Чтенц

Редактор Н.Егорова Техред И .Метелева Корректор G.Тигор

7341/54 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,.ул. Проектная, 4 тов среднего значения и дисперсии импульсных сигналов.

Црименение устройства в аппаратуре для медицинской диагностики по электрокардиосигналу позволит расширить ее функциональные возможности без усложнения схемной реализации.