Вероятностный интегратор

 

Изобретение относится к области , измерений, контроля и управления и может найти применение во всех отраслях науки и техники, где требуется производить измерение сигналов методом статистических испытаний. Цель изобретения - увеличение точности измерения. Поставленная цель достигается включением в устройство блоков,, осуществляющих адаптацию диапазона генерации вспомогательного равномерно распределенного сигнала по степени его .отклонения от середины диапазона. Новизна предлагаемого вероятностного интегратора заключается в том, что в него включены второй блок усреднения и ари4 1етический блок, задающий по отклонению сигнала от середины диапазона оптимальную ширину последнего. Кроме того, для решения поставленной задачи характерны функциональные вьтолнения арифметического блока и блока масштабирования .- Г з.п. ф-лы, 3 Ш1. Ф (Л to 4; 1C со 4i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 124294 ) Al (51) 4 С 06 F 7/70

13,,13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВИЬЛНОТЮА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3844922/24-24 (22) 12.11.84 (46) 07.07.86. Бюл. М - 25 (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. М.Азизбекова (72) Т.М.Алиев, A.À.Тер-Хачатуров, О.П.Танцоров и Н.Г.Черногуз (53) 681 . 3 (088. 8) (56) Алиев Т.M., Тер-Исраелов Г.С.

Тер-Хачатуров А.А. Вероятностные измерительно-вычислительные устройства, 1983, с. 90.

Бусленко Н.П., Шрейдер Ю.А. Метод статистических испытаний. — М.;

1961, с. 66. (54) ВЕРОЯТНОСТНЫЙ ИНТЕГРАТОР (57) Изобретение относится к области измерений, контроля и управления и может найти применение во всех отраслях науки и техники, где требуется производить измерение сигналов методом статистических испытаний.

Цель изобретения — увеличение точности измерения. Поставленная -цель достигается включением в устройство блоков,, осуществляющих адаптацию диапазона генерации вспомогательного равномерно распределенного сигнала по степени его .отклонения от середины диапазона, Новизна предлагаемого вероятностного интегратора заключается в том, что в него включены второй блок усреднения и арифметический блок, задающий по отклонению сигнала от середины диапазона оптимальную ши.рину последнего. Кроме того, для решения поставленной задачи характерны функциональные выполнения арифметического блока и блока масштабирования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

12429

Изобретение относится к области измерений, контроля и управления и может найти применение в информационно-измерительной технике, радиотехнике и приборостроении. 5

Цель изобретения — увеличение точности измерения.

На фиг.! представлена структурная схема вероятностного интегратора; на фиг.2 — схема арифметического блока; на фиг.3 — схема блока масштабирования.

Вероятностный интегратор (фиг.1) содержит схему 1 сравнения, блок 2 усреднения > блок 3 масштабирования, блок 4 усреднения,. блок 5 умножения арифметический блок 6, генератор 7 шума и блок 8 хранения диапазона измерения.

Арифметический блок 6 (фиг.2) содержит первый 9 и второй 10 регистры задания констант, сумматор

11, умножитель 12 и узел 13 выделения модуля.

Блок 3 масштабирования (фиг.3) содержит регистры 14 и 15 задания констант, делитель 16, сумматор 17 и умножитель 18.

В интеграторе осуществляется кор- ЗО рекция диапазона л в соответствии с ожидаемым разбросом значений сигнала, причем таким образом, чтобы свести к минимуму потери в точности интегрирования. 35

Принцип коррекции ь основывается на следующем. Первой составляющей погрешности интегрирования является погрешность дискретизации. Поскольку погрешность дискретизации пропорциональна ширине диапазона ь, то для уменьшения этой составляющей необходимо уменьшение диапазона ь . Однако если измеряемый сигнал смещен относительно середины диапазона ь, это вызывает смещение и в оценке его интегрального значения, причем величина смещения тем больше,.чем меньше ь .

Поэтому с учетом обоих факторов для заданного отклонения I$ среднего зна — 50 значЕния сигнала относительно центра диапазона ь можно задать наилучшее (в смысле погрешности измерения) оптимальное значение h ширины диа— сои пазона b . 55

Эмпирическая зависимость между оптимальной шириной ь „, и отклонением

l $! получена экспериментальным путем

boy = 3,33 4- 2,()8 I S I °

Если считать, что вспомогательный сигнал имеет диапазон изменения с ь — — т.е. центрирован то —,-1, У среднее .значение измеряемого сигнала

S совпадает с отклонением относительно середины диапазона О, т.е. (i,/ g

s=(,/ „)ь—

О,5) ь, где, — время превышения вспомога тельного сигнала измеряемым; время измерения.

Поскольку в предлагаемом устройстве Ь меняется, то в нем используется два блока усреднения. В первом блоке л усреднения с постоянной времени малой по сравнению со скоростью адаптации Ь,, осуществляется текущая оценка ореднего значения сигнала .\ ! 4

S = — — ) хdt с о относительно некоторого короткого интервала

Во втором блоке усреднения осуществляется усреднение оценки S полученной на .выходе первого блока усреднения, относительно всего интервала интегрирования

4. Г

S = — —,--- S dt

Интегратор работает следующим образом.

На один из входов схемы 1 сравнения, являющийся входом устройства, поступает измеряемый сигнал », на другой вход которого поступает напряжение с выхода блока 5 умножения, равномерно распределенное в диапаb ь зоне — — —, ---, ширина которого задается с выхода блока 8. Выходное значение блока 5 равно где

Ь вЂ” оптимальное значение диапазона;

Я1 — равномерно распределенная случайная величина в диапа4! т (результаты приведены на фиг.2) и описывается регрессионной формулой:

I 1 1 зоне — -- — --- посту—

2 2

1242941 4 ческого блока 6, напряжение с выхода которого равно пающая на соответствующии вход блока 5 умножения с выхода генератора 7 шума.

Схема I сравнения выполняет следующую логическую операцию где д — двухуровневый логический сигнал с выхода схемы 1 сравнения, принимающий уровень логических "1" и "0" соответственно.

Логический сигнал 8 с выхода схемы 1 сравнения поступает на вход блока 2 усреднения, работающего по принципу усредняющего звена с постоянной времени

l1

= — -- Хdc.

q,blÕ

2 1 0

Время с определяет длину скользящего интервала усреднения измеряемого сигнала при условии, что 4 на этом интервале остается практически неизменным. Значение с выхода блока

2 усреднения поступает на вход блока 3 масштабирования, в котором осуществляется масштабирование усредненного на интервале (значения сигна1 ла в соответствии с 4

П йх @ьн Ugb,х мана 0,5) 4

3 "3 2 где U максимальное значение напряжения, котброе может быть на выходе блока 2 усреднения.

Напряжение с выхода блока 3 масштабирования поступает на вход блока 4 усреднения, где осуществляется усреднение значения сигнала, полученного для оптимизации 4, со значениями, накопленными в предыдущие моменты времени.

Ъ. х

Ьын Вых

2 о где — время усреднения, равное всему времени работы устройства.

Напряжение с выхода блока 4 усред кения поступает на вход арифметиUð = 3,33+ 2,08 IU„I

Яblx3 ""ь

3,33 + 2,08 I S I.

Выходное напряжение узла выделения модуля равно

Цвмх < з хь

I0

Первый регистр 9 хранит значение, равное постоянному множителю 2,08.

Выходное напряжение умножителя 12 равно

15 П„„= U 2,08 = 2,08 (SI И "12 аХ13

Второй. регистр 10 хранит постоянное значение одного из слагаемых, равное 3,33; Выходное значение сумматора 11 равно

20.

Прь,х = П,, + 3,33 = 3,33 +2,08 S(.

Выходное напряжение арифметического блока 6 4,, равное оптимизированному значению диапазона вспомогательного случайного равномерно распределенного процесса, поступает на вход блока 8 хранения и в дальнейшем уже используется для измерения входного сигнала :

В момент включения интегратора в блоке 8 хранения диапазона измерения заносится начальное значение (возможно максимальное) д . Благодаря обратной связи между сигналами и 4 значение последнего адаптируется к значению измеряемого сигнала.

Формула изобретения

l. Вероятностный интегратор, содержащий схему сравнения, первый вход которой является входом интегратора, второй вход соединен с выходом блока умножения, первый вход которого подключен к выходу генератора шума, а а выход схемы сравнения через первый блок усреднения соединен с первым информационным входом блока масштабирования, второй информационный вход

50 которого объединен с вторым входом блока умножения и подключен к выходу блока хранения диапазона измерения, вход установки начального значения диапазона которого является устано- .

55 вочным входом интегратора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности1 он содержит второй блок усреднения, вход которого

124294) 1Г ЩГ

ВНИИПО Заказ 3705/47 Тираж 671 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 соединен с ыходом блока масштабирования, а выход является выходом ин- . тегратора, арифметический блок,состоящий из первого и второго регистров задания констант, сумматора, умножителя и узла выделения модуля, вход которого соединен с выходом второго блока усреднения, а выход подключен к первому входу умножителя, второй вход которого соединен с выходом первого регистра задания констант, а выход умножителя подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соЕдинен с выходом второго ре- 15 гистра заданияконстант,а выход сумматора подключенк информационномувходу блока хранениядиапазона измерения.

2. Интегратор по и. 1, о т л ичающий ся тем, что блокмасштабирования содержит первый и второй регистры задания констант, сумматор, умножигель и делитель, первый вход которого является первым информационным входом блока, второй вход соединен с выходом первого регистра, а выход делителя подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра, а выход сумматора соединен с первым входом умножителя, второй ются соответсвенно вторым информационным входом и выходом блока.