Статистический анализатор
СТАТИСТКМЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР,, содержащий аналого-цифровой преобразователь , вход которого является входом анализатора, а выход анало-. гр-цифрового преобразователя через дешифратор подключен к первому входу блока элементов И,выход которого соединен с входом блока регистрации , второй вход блока элементов И соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого объединен с входом счетчика объема выборок, с тактовым входом аналого1ЩФРОВОГО преобразователя и подключен к выходу элемента И, первый вход которого соединен с вькодом генератора тактовых импульсой, отл-и чающий с я тем, что, с целью повьшения точности измерения , он содержит регистр, источник опорного напряжения, коммутатор, блок управляемых делителей,триггер, второй элемент задержки, блок определения функции интенсивности ц блок сравнения с эталоном, состоящий из схем сравнения и элемента памяти, выходы которого подключены соответственно к первым входам схем сравнения, вторые входы которых объединены и подключены к группе выходов блока определения функции интенсивности, вход которого является входом анализатора,выход блока определения функции интенсивности непосредственно соединен с управляющими входами схем сравел нения и через второй элемент задержки - с единичным входом триггера , выход которого подключен к вто-. рому входу элемента И, нулевой вход триггера соединен с выходом счетчика объема выборок, вьпсоды схем сравнения подключены соответственно 4 4 к входам регистра, выходы которого соединены с группой входов блока регистрации и через коммутатор - с Ю информационными входами блока управляемых делителей, потенциальный вход которого соединен с выходом ис точника опорного напряжения, выходы блока управляемых делителей подключены к входам установки уровней квантования аналого-цифрового преобразователя .
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
4(5 ) G 06 F 15/36
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3545366/24-24 (22) 31.01.83 (46) 07.03.85. Бюл. У 9 (72) В.И. Жулев (71) Рязанский радиотехнический институт (53) 681.3 (088.8) (56) 1. Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., "Энергия", 1972, с. 330.
2. Авторское свидетельство СССР
В 586461, кл. G 06 F 15/36, 1976 (прототип).
3. Авторское свидетельство СССР
У 877561, кл. G 06 F 15/36, 1980, (54)(57) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР, содержащий аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом анализатора, а выход анало-. го-цифрового преобразователя через дешифратор подключен к первому входу блока элементов И,выход которого соединен с входом блока регистрации, второй вход блока элементов И соединен с выходом первого элемента задержки„ вход которого объединен с входом счетчика объема выборок, с тактовым входом аналогоцифрового преобразователя и подключен к выходу элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измере„„SU„„1144120 Д ния, он содержит регистр, источник опорного напряжения, коммутатор, блок управляемых делителей, триггер, второй элемент задержки, блок определения функции интенсивности и блок сравнения с эталоном, состоящий из схем сравнения и элемента памяти, выходы которого подключены соответственно к первым входам схем сравнения, вторые входы которых объединены и подключены к группе выходов блока определения функции интенсивности, вход которого является входом анализатора, выход блока определения функции интенсивности непосредственно соединен с управляющими входами схем сравнения и через второй элемент задержки — с единичным входом триггера, выход которого подключен к вто-, рому входу элемента И, нулевой вход триггера соединен с выходом счетчика объема выборок, выходы схем сравнения подключены соответственно к входам регистра, выходы которого соединены с группой входов блока регистрации и через коммутатор — с информационными входами блока управляемых делителей, потенциальный вход которого соединен с выходом ис точника опорного напряжения, выходы
1 блока управляемых делителей подключены к входам установки уровней квантования аналого-цифрового преобразователя.
3 1144
Изобретение относится к статистическому анализу и может быть использовано в информационно-измерительных системах оперативной переработки информации при создании измери5 тельно-вычислительных комплексов для проведения вибрационных испытаний динамических объектов, для обработки в системах проводной и радиотелеметрии с аналоговьм представлением сигналов, а также в ряде других областей информационно-измерительной н контрольной техники.
Известен статистический анализатор, содержащий аналого-цифровой преобразователь, цифровой дискриминатор, схему изменения уровня анализа, матричный коммутатор, генератор импульсов выборок, схему, задающую число выборок, схемы совпадения, счетчики (1) .
Наиболее близким к предлагаемому является многоканальное устройство для анализа распределений стационарных случайных процессов, которое содержит аналого-цифровой преобразователь, коммутатор, дешифратор, схемы совпадения, счетчики, блок управления (21.
В указанных устройствах, работающих по методу дискретных выборок, осуществляется равномерное квантование исследуемых сигналов по уровню. В результате для законов распределения, отличных от равномерного, значение искомой функции в различных каналах получается с различной точностью. Например, при равномерном квантовании нормально распределенного процесса крайние каналы, ввиду малости значений самой функции в них, представлены существенно меньшим числом выборок, чем средние, следовательно погрешность определения искомой функции в крайних каналах наибольшая.
При измерении характеристик процессов, распределенных по законам, близким к арксинусоидальному, наибольшая погрешность имеет место в средних каналах. И только в случае равномерного закона распределения погрешность определения искомой функции также распределена равномерно.
Дель изобретения — повышение точ- $5 ности измерения.
Поставленная цель достигается тем, что статистический анализа12О 3 то1) (()пс. ржлщии пи» i )I ) "3ИМ1)с!в!)Й преобразователь-, „в хоп кс то1)с) го является входом анализатора, а выход аналого-цифрового преобразователя через дешифратор подключен к первому входу блока элементов И, выход которого соединен с входом блока регистрации, второй вход блока элементов И соединен с выхо дом первого элемента задержки, вход которого объединен с входом счетчика объема выборок, с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя и подключен к выходу элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, введены регистр, источник опорного напряжения, коммутатор, блок управляемых делителей, триггер, второй элемент задержки, блок определения функции интенсивности и блок сравнения с эталоном, состоящий иэ схем сравнения и элемента памяти, выходы которого подключены соответственно к первым входам схем сравнения,вторые входы которых объединены и подключены к группе выходов блока определения функции интенсивностис вход которого является входом анализатора, выход блока определения функt ции непосредственно соединен с управляющими входами схем сравнения и через второй элемент задержки— с единичным входом триггера, выход которого подключен к второму входу элемента И, нулевой вход триггера соединен с выходом счетчика объема выборок, выходы схем сравнения подключены соответственно к входам регистра, выходы которого соединены с группой входов блока регистрации и через коммутатор — с информационными входами блока управляемых делителей, потенциальный вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выходы блока управляемых делителей подключены к входам установки уровней квантования аналого-цифрового преобразователя.
На фиг.1 показана структурная схема предлагаемого устройства, на фиг,2 — графики его работы.
Для достижения поставпенной цели предлагается осуществлять неравномерное квантование процесса по уровню таким обра см,чтс)бы кяжд!.>>! к,>>!,>л !>>з!! >>!>с ;!(т > l> ll ii!1!!"серн<> дццаковым чцсз!ом н!Ф.>j> Э осуществ>сять раннонс рс>ят>сс>е квацто>зассззе (фиг. "o) . Этс> реализуетс:я путем использования адаптивно-нерестранззаемого по уроззням аналогоцифрового преобразователя (АЦП) в зависимости от вида исследуемой функции распределения. Алгоритм работы устройства сводится к следующему: в начале измерения грубо оценивается функция распределения, классифицируется (относится к наиболее близкому виду), затем соответственно настраиваются уровни АЦП и осуществляется измерение искомой функции в полном объеме с равномерно распределенной по диапазону погрешностью. Для грубой оценки вида исследуемого закона предлагается измерять функцию интенсивности процесса М(Х) У () 1- (Х) где W(X) и F(X) — соответственно плотность и функция распределения в наиболее характерной точке. Такой характерной точкой, в которой существенно различаются значения функций интенсивности многих процессов, является точка Х=1,3о>с. Вход аналого-цифрового преобразователя 1 является входом анализатора, выходы аналого-цифрового преобразователя через дешифратор 2 и блок 3 элементов И подключены к блоку 4 регистрации. Выход генератора 5 тактовых импульсов соединен с входом элемента И 6, который своим выходом подключен непосредственно к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя и счетчику 7 объема выборок, а через первый элемент 8 задержки — к управляющему входу блока элементов И. Вход блока 9 определения функции интенсивности объединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а его информационные выходы соединены с одними информационными входами схем 10 сравнения блока 11 сравнения с эталоном, в состав которого также входит элемент 12 памяти. У>травляющий вход схем сравнения подключен к управляющему выходу блока определения функции интенсивности, 11441 2>! а вьсходы соедз!нены с вхс>дами регистра 13. Выходы последнего подключены к блоку регистрации и через коммутатор !4 — к информационным входам блока 15 управляемых делителей, потенциальный вход которого соединен с источником 1б опорного напряжения, а выходы подключены к входам установки уровней квантования аналого-цифрового преобразователя. Управляющий выход блока определения функции интенсивности через второй элемент 17 задержки соединен с единичным входом триггера 18, нулевой вход которого подключен к выходу счетчика объема выборок, а выход подсоединен к элементу И. Выходы элемента памяти соединены с другими информационными входами схем сравнения ° 15 Устройство функционирует следующим образом. Напряжение исследуемого процесса X(t) одновременно поступает на аналого-цифровой преобразователь 1 и блок 9 определения функции интенсивности. Последний представляет собой известное устройство (3) . Через интервал времени, необходимый З0 для измерения значения функции интенсивности )м(Х) в точке Х = 1,36х на информационных выходах блока 9 появляется код Lx соответствую>ций измеренному значению 35 1!!з(Х), который поступает на одни группы входов схем 10 сравнения блока 11 сравнения с эталоном. Помимо схем сравнения в состав блока сравнения с эталоном входит эле40 мент 12 памяти, в ячейках которого постоянно хранятся значения функций интенсивности для различных jзаконов распределения. Причем ! . для каждого (i-го) вида закона 45 распределения в элементе памяти, который представляет собой постоянное запоминающее устройство,хранятся два значения: нижнее Lrrnij! ! j. и верхнее L x max определяющие зону 50, допуска. Таким образом, после измерения блоком 9 значения функции интенсивности на входах схем сравнения блока сравнения с эталоном действуют: с одной стороны код из55 меренного значения Ljj с другой— с на бор кодов допусков Lp,„; „и Ф Ь!„,4 . В момент окончания измсрения значения функции интенсцллос— 114412 ти блок 9 по управляющему выходу (выход переполнения счетчика 6 в известном устройстве (3)) вырабатывает импульс, который является сигналом, опрашивающим все схемы сравнения.. В результате на выходе блока сравнения с эталоном появляется сигнал по i-й шине (срабатывает i-я схема сравнения) при выполнении условия Этим выходным сигналом устанавливается в единичное состояние cqответствующая i-я ячейка регистра 13, Кодом, снимаемым с выходов регистра, обеспечивается замыкание i-й группы ключей коммутатора 14. При этом от источника 16 опорных напряжений с помощью i-й цепочки резисторов блока 15 управляемых делителей напряжения (включение этой группы резисторов обеспечено соответствующей группой ключей) формируется сетка напряжений (уровней квантования) (фиг.28). Сформированные напряжения уровней квантования поступают на АЦП, который в данном случае должен быть построен по параллельной структуре. Таким образом, осуществляется предварительная классификация вида исследуемогО закона распределения и приспособление устройства путем, соответствующей настройки уровней АЦП. Дальнейшая работа устройства осуществляется следующим образом. Импульсом, снимаемым с управляю щего выхода блока 9 определения функции интенсивности, прошедшем через элемент 17 задержки (задержка длительностью L необходима для того, чтобы в цепи блок сравнения с эталоном, регистр, коммутатор, блок управляемых делителей закончились переходные процессы),триггер 18 устанавливавтся в единичное состояние. При этом открывается элемент И 6, обеспечивая прохождение тактовых импульсов с генератора 5 тактовых импульсов на АЦП. Генератор вырабатывает импульсы с периодом следования Т „ = 1lfz>, где f„ — частота преобразования АЦП. Следовательно, информация на выходе АЦП обновляется через интерва5 S0 55 лы времени Тс1 . Кодовые значения исследуемого процесса, снимаемые с АЦП, поступают на дешифратор 2, где разделяются по каналам. Те же импульсы генератора 5, задержанные элементом 8 задержки на время Ф, (для установления уровней напряжения на выходах дешифратора), обеспечивают прохождение кодовых значений процесса с дешифратора через блок элементов И 3 и их запись в .блок 4 регистрации. Последний представляет собой многоканальное запоминающее устройство, в каждом канале которого накапливается информация о значениях искомой плотности распределения. Кроме того, с выходов регистра 13 в блок регистрации вводится код, характеризующий закон распределения уровней квантования АЦП (информация о ширине дифференциальных коридоров анализатора, сформированных на первом этапе измерения). Одновременно импульсы генератора 5 поступают на счетчик 7 объема выборок. После набора устройством заданного объема выборок N импульсов. переполнения счетчика 7 триггер 18 возвращается в нулевое состояние, закрывая эле" мент И 6. В результате импульсы генератора не поступают на АЦП и анализ на этом заканчивается. Чтобы осуществить повторное измерение, устройства необходимо привести в исходное состояние, для чего блок 9 определения функции интенсивности, регистр 13, блок 4 регистрации, счетчик 7 объема выборок обнуляются, а триггер 18 должен находиться в нулевом состоянии. Цепи установки исходного состояния условно не показаны. Таким образом, в .результате одного цикла измерения в блоке регистрации осуществляется накопление информации об исследуемой плотности распределения. Использование . предварительной адаптации к виду искомой функции распределения позволяет обеспечить измерение ее значений во всех каналах с одинаковой точностью и тем самым повысить точность измерения в каналах, где значения самой функции распределения малы. 1144120 1144120 с (() g у -gg f . cdn$8 Фиг. 2 Составитель В. Жулев Техред Ж. Кастелевич Корректор "° TH ор Редактор А. Козориз Заказ 932/41 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r Ужгород,. ул. Проектная,4
