Устройство для измерения среднего значения случайных процессов

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для анализа сигналов, изменение которых носит случайный характер, например, при статистическом контроле, в приборах для выделения полезного сигнала на фоне помех, устройствах для обработки медико-биологической информации. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит три элемента задержки 1, 4 и 14, три сумматора 2,9 и 17, два ключа 3 и 12, инвертор 5, блок 6 умножения, блок 7 определения максимумов, два интегратора 8 и 13, блок 10 деления, два элемента памяти 11 и 15, блок 16 синхронизации. Устройство вычисляет средние значения случайного процесса до и после неизвестного момента изменения среднего значения. 21 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1603406 А 1 (51) 5 G 06 G 7/52 ММВЛМ

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4625871/24-24 (22) 26.12.88 (46) 30.10.90. Бюл. N - 40 (71) Воронежский государственный университет им. Ленинского комсомола (72) А.П. Трифонс)в и В,К. Бутейко (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 376783, кл. G 06 С 7/52, 1973.

Авторское свидетельства СССР

В 1138812, кл. G 06 С 7/52, 1983 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной .технике и может быть использовано для анализа сигна2 лов, изменение которых носит случайный характер, например, при статистическом контроле, в приборах для выделения полезного сигнала на фоне помех, устройствах для обработки медикобиологической информации. Цель изобретения — повышение точности. Устройство содержит три элемента 1,4 и 14 задержки, три сумматора 2,9 и 17, два ключа 3 и 12, инвертор 5, блок 6 умножения, блок 7 определения максимумов, два интегратора 8 и 13, блок 10 деления, два элемента 11 и 15 памяти, блок 16 синхронизации. Устройство вычисляет средние значения случайного процесса до и после .неизвестнго момен- а

9 та изменения среднего значения, 21 ил.

1603406 а, сь ц

40 л а20» не поступает в схему (здесь а л ц и а — соответственно истинные значения среднего значения до и после неизвести ного момента ц изменения среднего значения, момент изменения математического ожидания может принимать значения в интервале от t „ + с »», »1 до л о ьщ„„» причем,л,а > 0» а "» ах < Т» где Т вЂ” время анализа случайного процесса в устройстве) .

В статическом состоянии интегратор

8,интегратор 13 и элементы 11 и 15 памяти готовы к работе. Сигналы на их выхо-«SS дах равны нулю. В результате напряжения на всех входах и выходах остальных блоков схемы также равны нулю.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для анализа сигналов, изменение которых носит случай-, 5 ныи характер (например, при статистическом контроле, в приборах для выделения полезного сигнала на фоне помех, устройствах для обработки медико-биологической информации и т.д.).

Цель изобретения — повышение точности.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — фиг. 21 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит второй элемент 1 задержки, второй сумматор 2, второй ключ 3, первый элемент 4 задержки, инвертор 5, блок 6 умножения, 20 блок 7 определения максимумов, первый интегратор 8, первый сумматор 9, блок

10 деления, второй элемент 11 памяти, первый ключ 12, второй интегратор 13, третий элемент 14 задержки, первый 25 элемент 15 памяти, блок 16 синхронизации и третий сумматор 17.

Устройство работает следующим образом.

До момента <О запуска блока 16 синхронизации устройство находится в исходном состоянии. При этом блок 16 не вырабатывает управляющих импульсов к сигналы на его четырех выходах равны нулю. Поэтому ключ 12 (а также ключ 3) закрыты и входной сигнал V,(t), пред3S ставляющий собой случайный процесс со средним значением (математическим ожиданием):

Сигналы на выходах устройства для иэп л меренных средних значений а и а л процесса до и после момента изменения отсутствуют, Работа устройства начинается с момента t, Блок 16 вырабатывает на своем первом выходе импульс прямоугольной формы (фиг. 2) длительностью

Т от момента t до момента времени Т. На втором выходе блока 16 формируется короткий импульс сброса (фиг. 3) начинающийся через время

2Т »-Т дя после момента t запуска блока 16 (здесь Т1,е — выбирается минимальным, но достаточным для регисти рации измеренных средних значений а л л и а2 процесса до и после момента изменения).

Импульс с первого выхода блока 16 поступает на управляющий вход ключа

12 и открывает его на время Т. В течение этого времени входной сигнал

U () поступает в схему. Сигнал на выходе ключа 12 без учета флуктуирующей составляющей случайного процесса изображен на фиг. 4 ° С выхода ключа

12 сигнал U <(t) поступает на вход интегратора 8. Проинтегрированный в нем сигнал (фиг. 5) складывается в сумма- торе 9 с таким же сигналом, но задержанным на время Т элементом 4 задержки (фиг. 6) и инвертированным в инверторе 5 (фиг. /). Сигнал с выхода сумматора 9 (фиг. 8) поступает на вход блока 10 деления. На вход делителя блока 10 поступает сигнал, сформированный блоками 16,17 и 13. Этот сигнал имеет форму равнобедренного треугольника с основанием 2Т и вершиной, расположенной в точке Т. Действительно, блок 16 на своем третьем выходе генерирует импульс (фиг. 9) длительностью Т прямоугольной формы отрицательной полярности с амплитудой, равной амплитуде импульса на первом выходе блока 16 и начинающийся через время Т после начала работы устройства. Этот импульс складывается в сумматоре 17 с импульсом, вырабатываемым на первом выходе блока 16 (фиг. 2). Двуполярный импульс с выхода сумматора 17 (фиг. 10) интегрируется в интеграторе 13 иприобретает требуемую треугольную форму (фиг. 11).

В результате на выходе блока 10 деления имеем сигнал (фиг. 12):

1603406 6

tî,), о < t — tî,+Т с к, t,.

tbsp г к, е

v„(t)=

x(t ) дt /(2Т+ t t), t +Т = tzс,+ Т, где K — коэ фи иент ! ся со своей копией (фиг. 14) задерэффициенты пе е а фф ц ть и редачи интегра- жанной элементом 1 задержки на время торов 8 и 13. 10 Т. В результате на выходе сумматора 2 имеем сигнал,.изображенный на фиг.15.

Сигнал с выхода блока 10 поступает Следует отметить, что преобразования на вход блока 6 умножения, на другой сигнала в блоках 1 2 4-6 8-10 подоб1 Э Ф вход которого поступает сигнал с выхо- раны так, что без учета флуктуирующей да сумматора 9 (фиг. 8) . С выхода бло-15 составляющей анализируемого процесса ка 6 (фиг. 13) сигнал поступает на сигнал на выходе сумматора 2 в превход сумматора 2, где он складывает- делах от t + Т до t + 2Т равныи (J x(t ) dt ) (J x(t ) dI.")

v (t) =r<, Ф- — — — - t+T t t 2T

t 0+ (c Со+ У

to 2Т+ t о ределения максимумов и приводит тем самым устройство в исходное состояние.

В результате устройство готово к новому циклу измерения. всегда имеет наибольшее значение в момент времени изменения среднего значения задержанного на время Т анализируемого случайного процесса, при различных значениях математического ожидания до и после момента изменения.

Кроме того, перечисленные блоки обеспечивают максимальную и слабо отличающуюся между собой крутизну на участках кривых (фиг. 15) до и после момента

/ изменения среднего значения. Сигнал с выхода сумматора 2 поступает на вход ключа 3, на управляющий вход которого с четвертого выхода блока 16 подается сигнал, изображенный на фиг. 16.. Этот сигнал открывает ключ

3 только иа время, когда возможно появление момента изменения среднего 4О значения случайного процесса, тем самым исключается возможность срабатывания блока 7 определения максимумов из-за флуктуаций входного сигнала в моменты, когда не ожидается изменение 45 среднего значения процесса.!

Таким образом, сигнал с выхода клю- . ча 3 (фиг. 17) поступает на вход блока l определения максимумов. Блок 7 в момент достижения сигналом V (t) наибольшего значения вырабатывает импульс, изображенный на фиг. 18. Своим передним фронтом этот импульс заставляет сработать элементы 11 и 15 па55 ,мяти; В это время на входе элемента 11

I памяти присутствует сигнал с блока

10 деления (фиг. 12), который в момент to +,„ + Т равен (без учета флуктуации) среднему значению процесса после момента изменения. Это значение (фиг. 19) запоминается элементом 11 памяти и поступает на выход устройства соответствующий измеренЭ л ному среднему значению а процесса после изменения. С другой стороны, на вход элемента 15 памяти поступает сигнал с выхода блока 10 (фиг. 12), задержанный на время Т элементом 14 задержки (фиг. 20). Этот сигнал в момент с ö+Т равен (без учета флуктуации) среднему значению процесса до момента изменения. В результате в момент с + + Т элемент 15 памяти фиксирует измеренное среднее значение до момента измен ения, которое с выхода элемента 15 (фиг 21) поступает на выход устройства, соответствующий памяти измеренному среднему значению л процесса а, до момента изменения.

Следует отметить, что отклонение значения входгых сигналов элементов 11 и

15 памяти от истинных средних значений за счет флуктуаций минимально именно в момент t + Т+ ц, чем достиг. о гается высокая точность измерений средних значений. Цикл измерения за- вершается выработкой блоком 16 на своем втором выходе короткого отрицательного импульса, который поступает на входы сброса интеграторов 8 и 13, элементов 11 и 15 памяти и блока 7 on1603406

Следует отметить, что значения коэффициентов передачи блоков устройства„ определяющие величину К1, не влияют на точность измерения сРед5 него знячения случайного процесса и выбираются в зависимости от конкретHbIx условий работы устройства так, чтобы согласовать динамические диапазоны входного сигнала и используе- 10 мых типовых блоков. формула изобретения

Устройство для измерения среднего значения случайных процессов, содержащее два интегратора, блок определе- 15 ния максимумов, первый элемент памяти, блок синхронизации, блок деления и первый ключ, информационный вход которого является информационным входом устройства, а выход соединен с инфор- о мационным входом первого интегратора, выход блока определения максимумов подключен к входу разрешения записи первого элемента памяти, выход которого является информационным выходом 25 среднего значения до момента .изменения процесса устройства, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены три элемента задержки, три сумматора, gp второй ключ, инвертор, блок умножения и второй элемент памяти, причем выход первого интегратора соединен с первым входом первого сумматора и через последовательно соединенные первый элемент задержки и инвертор — с вторым входом первого сумматора, вы1 ход которого подключен к входу делимого блока деления и к первому входу блока умножения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора и через второй элемент задержки— с вторым входом второго сумматора, выход которого подключен к информаци-! онному входу второго ключа, выход ко» ,торого соединен синформационным входом блока определения максимумов, выход которого подключен к входу разрешения записи второго элемента памяти, выход которого является информационным выходом среднего значения после момента изменения процесса устройства, первый выход блока синхронизации соединен с управляющим входом первого ключа и с первым входом третьего сумматора, выход которого подключен к информационному входу второго интегратора, выход которого соединен с Ъходом делителя блока деления, выход которого подключен к второму входу блока умножения, к информационному входу второго элемента памяти и через третий элемент задержки к информационному входу первого элемента памяти, второй выход блока синхронизации соединен с входами сброса первого и второго интеграторов, блока определения максимумов и первого и второго элементов памяти, третий выход блока синхронизации соединен с вторым входом третьего сумматора, четвертый выход блока синхронизации подключен к управляющему входу второго ключа, 1603406

Фиг Ф

1603406 цр 45

t + "Г+ 1

Составитель Е. Хуртин

Техред М.Ходанич Корректор А. Осауленко

Редактор А. Ревин

Заказ 3387 Тираж 560 Подписное. °

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Устройство для измерения среднего значения случайных процессов Устройство для измерения среднего значения случайных процессов Устройство для измерения среднего значения случайных процессов Устройство для измерения среднего значения случайных процессов Устройство для измерения среднего значения случайных процессов Устройство для измерения среднего значения случайных процессов 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки физических сигналов

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано при статистическом анализе и классификации случайных процессов

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для ранжирования сигналов, для выделения заданной порядковой статистики (минимума, максимума, медианы и т.д.) из множества аналоговых сигналов

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении автоматических систем распознавания случайных сигналов в масштабе реального времени

Изобретение относится к устройствам для оценки характеристик узкополосных случайных процессов при наличии помех и шумов и может быть использовано в вычислительной технике

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в стохастических оптимальных приемниках и системах автоматического управления

Изобретение относится к средствам передачи информации и может применяться для получения дополнительной информации, содержащейся в сигнале, например о его энергетическом спектре

Изобретение относится к вычислительной технике

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для определения характеристик случайных сигналов и может быть использовано в информационно-измерительных системах

Изобретение относится к устройствам для выделения рангового электрического сигнала и может быть использовано при обработке изображений и распознавании образов

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при обработке сигналов случайных процессов

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано для реализации операции выделения из совокупности аналоговых сигналов заданной порядковой статистики

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах связи

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано для контроля характеристик случайных процессов

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для выбора минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при построении высоконадежных устройств и систем, проектируемых по методу горячего резервирования

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано для генерации линейно-изломных функций

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления
Наверх