Цифровое устройство для определения начальных моментов любого порядка

Авторы патента:

G06F17/18 - для обработки статистических данных

Владельцы патента RU 2389068:

Ермаков Владимир Филиппович (RU)

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано для определения начальных моментов любого порядка случайной величины, а также любой функции от случайного аргумента. Достигаемый технический результат - повышение точности определения начальных моментов любого порядка. Цифровое устройство для определения начальных моментов любого порядка содержит входную клемму, аналого-цифровой преобразователь, функциональный преобразователь, сумматор, два регистра, блок деления, индикатор, два одновибратора, генератор прямоугольных импульсов, таймер и счетчик. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано для определения начальных моментов любого порядка (включая дробный) случайной величины х, а также любой функции у от случайного аргумента х-у=φ(х).

Известно устройство для определения одномерных начальных моментов K-го порядка случайного сигнала [1], содержащее интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, блок определения математического ожидания, реверсивные счетчики управления и результата, десятичный счетчик порядка момента, счетчик выборки, триггеры, элементы И, ИЛИ, НЕ, цифроаналоговый преобразователь, дешифратор, блок индикации, переключатели.

Недостатками аналога являются сложность и невысокая точность устройства.

К аналогам предлагаемого устройства относится также устройство для определения одномерных начальных моментов K-го порядка [2], содержащее блок сравнения, генератор случайного сигнала, состоящий из последовательно включенных генератора псевдослучайного сигнала и цифроаналогового преобразователя, генератор тактовых импульсов, счетчик, накапливающий сумматор, степенной преобразователь, блок индикации, блок задания начальных условий.

Недостатком аналога является значительная методическая погрешность устройства, обусловленная алгоритмом его работы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для определения начальных моментов любого порядка [3], содержащее входной зажим, функциональный преобразователь, интегратор, источник опорного напряжения, компаратор, одновибратор, первый и второй счетчики, генератор прямоугольных импульсов, блок деления, индикатор.

Недостатком прототипа является невысокая точность, обусловленная наличием в схеме устройства аналогового интегратора, выполненного на операционном усилителе и конденсаторе.

Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение точности устройства.

Указанная техническая задача решается благодаря тому, что в устройство для определения начальных моментов любого порядка, содержащее входную клемму, аналого-цифровой преобразователь, функциональный преобразователь, блок деления, индикатор, первый одновибратор, генератор прямоугольных импульсов, счетчик, информационный выход которого соединен с входом делителя блока деления, выход которого соединен с информационным входом индикатора, входная клемма через аналого-цифровой преобразователь соединена с входом функционального преобразователя, дополнительно введены таймер, первый и второй регистры, второй одновибратор, сумматор, первый вход которого подключен к выходу функционального преобразователя, а выход через первый регистр соединен с информационным входом второго регистра, информационный выход которого соединен с объединенными вторым входом сумматора и входом делимого блока деления, выход генератора прямоугольных импульсов соединен с объединенными тактовыми входами аналого-цифрового преобразователя и таймера, выход переполнения которого соединен с объединенными тактовым входом счетчика и входом запуска аналого-цифрового преобразователя, выход окончания цикла преобразования которого соединен с входом первого одновибратора, выход которого соединен с объединенными входом управления записью первого регистра и инверсным входом второго одновибратора, выход которого соединен с входом управления записью второго регистра.

Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются введение новых элементов в схему устройства (таймера, первого и второго регистров, второго одновибратора, сумматора) и использование новых связей между элементами. Указанные существенные отличия обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение точности устройства.

На чертеже представлена схема устройства.

Цифровое устройство для определения начальных моментов любого порядка содержит входную клемму 1, соединенную с входом аналого-цифрового преобразователя 2, информационный выход которого соединен с входом функционального преобразователя 3, выход которого соединен с первым входом сумматора 4, выход которого через первый регистр 5 соединен с информационным входом второго регистра 6, информационный выход которого соединен с объединенными вторым входом сумматора 4 и входом делимого блока 7 деления, выход которого соединен с информационным входом индикатора 8, генератор 9 прямоугольных импульсов, выход которого соединен с объединенными тактовыми входами таймера 10 и аналого-цифрового преобразователя 2, выход окончания цикла преобразования которого соединен с входом первого одновибратора 11, выход которого соединен с объединенными входом управления записью первого регистра 5 и инверсным входом второго одновибратора 12, выход которого соединен с входом управления записью второго регистра 6, выход переполнения таймера 10 соединен с объединенными входом запуска аналого-цифрового преобразователя 2 и тактовым входом счетчика 13, информационный выход которого соединен с входом делителя блока 7 деления.

Рассмотрим работу устройства в двух вариантах применения.

А. Вариант применения устройства для определения начальных моментов исходного случайного процесса x(t)

На входной зажим 1 подается исследуемый случайный процесс x(t). На выходе аналого-цифрового преобразователя 2 появляется цифровой код, пропорциональный процессу

Этот код прикладывается к входу функционального преобразователя 3, который в этом варианте применения используется в качестве степенного преобразователя.

На выходе функционального преобразователя 3 появляется двоичное число, пропорциональное степени «k» процесса x(t), выходной код функционального преобразователя 3 равен

Таймером 10, на вход которого поступают импульсы от генератора 9 прямоугольных импульсов, формируется интервал выборки Δt. Выходной импульс таймера 10 засчитывается счетчиком 13 и запускает аналого-цифровой преобразователь 2. Импульсом с выхода окончания цикла преобразования аналого-цифрового преобразователя 2 запускается одновибратор 11, импульс с выхода которого поступает на вход управления записью регистра 5, а также на вход одновибратора 12, импульс с выхода которого поступает на вход управления записью регистра 6. Код с выхода регистра 6 поступает на вход делимого блока деления и на вход сумматора 4, который вычисляет сумму выборок по формуле

Сумма S пропорциональна интегралу от функции x^k. Число выборок N подсчитано счетчиком 13.

Интервал усреднения T может быть определен по формуле

Поэтому вероятностный начальный момент k-го порядка может быть определен по формуле

Формула (5) реализуется блоком 7 деления - выходной код блока 7 деления пропорционален измеряемому моменту µ_kx. Значение момента непрерывно отображается на цифровом индикаторе 8.

Б. Вариант применения устройства для определения начальных моментов функции y=φ(х) от случайного аргумента х.

Устройство работает так же, как и в варианте А.

Однако функциональный преобразователь 3 обеспечивает на выходе код в соответствии с формулой

На индикаторе 6 отображается значение момента µ_kу.

По моментам µ_kx и µ_kу определяется степень износа исследуемого электрооборудования за время T в относительных единицах.

Преимуществами предлагаемого устройства по сравнению с известными являются меньшая погрешность, а также за счет применения цифрового алгоритма обработки информации возможность реализации на современной микроэлектронной базе, например AVR-микроконтроллерах.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №1108464 СССР, МПК G06F 17/18, 1983.

2. Авторское свидетельство №922769 СССР, МПК G06F 17/18, 1980.

3. Авторское свидетельство №2041496 СССР, МПК G06F 17/18, 1991 (прототип).

Цифровое устройство для определения начальных моментов любого порядка, содержащий входную клемму, аналого-цифровой преобразователь, функциональный преобразователь, блок деления, индикатор, первый одновибратор, генератор прямоугольных импульсов, счетчик, информационный выход которого соединен с входом делителя блока деления, выход которого соединен с информационным входом индикатора, входная клемма через аналого-цифровой преобразователь соединена с входом функционального преобразователя, отличающееся тем, что в него дополнительно введены таймер, первый и второй регистры, второй одновибратор, сумматор, первый вход которого подключен к выходу функционального преобразователя, а выход через первый регистр соединен с информационным входом второго регистра, информационный выход которого соединен с объединенными вторым входом сумматора и входом делимого блока деления, выход генератора прямоугольных импульсов соединен с объединенными тактовыми входами аналого-цифрового преобразователя и таймера, выход переполнения которого соединен с объединенными тактовым входом счетчика и входом запуска аналого-цифрового преобразователя, выход окончания цикла преобразования которого соединен с входом первого одновибратора, выход которого соединен с объединенными входом управления записью первого регистра и инверсным входом второго одновибратора, выход которого соединен с входом управления записью второго регистра.

Изобретение относится к технологии представления сигналов. .

Способ и устройство для представления зернистости изображения одним или несколькими параметрами // 2377652

Изобретение относится к устройствам моделирования зерна пленки. .

Устройство для оценки показателя активности обучаемых в учебном процессе // 2369900

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для оценки показателя активности обучаемых в учебном процессе. .

Устройство для прогнозирования случайных событий // 2368003

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для оценки надежности и качества функционирования сложных автоматизированных и гибких производственных и телекоммуникационных систем произвольной структуры, в которых используется циклический характер производства, предоставления телекоммуникационных услуг и временное резервирование.

Способ обнаружения устройств локальной вычислительной сети, функционирующих в режиме захвата сетевого трафика // 2367101

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных средствах защиты информации с целью мониторинга локальных вычислительных сетей для обнаружения компьютерных атак на ресурсы вычислительной сети.

Способ и устройство для спектрально-временного анализа нестационарных сигналов // 2365981

Изобретение относится к цифровой обработке сигналов и измерительной техники. .

Устройство выделения полезного сигнала на фоне шумов с минимизацией концевых эффектов способом кусочного размножения оценок // 2365980

Устройство для оценки и сравнения эффективности функционирования однотипных организаций // 2363042

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для оценки и сравнения эффективности функционирования однотипных организаций с целью выработки рекомендаций по улучшению качества их работы.

Одномерный медианный фильтр с модульной архитектурой // 2362209

Параллельное устройство обработки сигналов // 2362208

Изобретение относится к информационно-измерительным устройствам и может быть использовано в вычислительной технике, в системах управления и обработки сигналов. .

Устройство для обработки сигналов на основе двухкритериального способа // 2393535

Изобретение относится к информационно-измерительным устройствам и может быть использовано в вычислительной технике, в системах управления и обработки сигналов

Цифровой фильтр для оценки медленно изменяющейся медианы сигнала // 2400809

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в системах, в которых требуется аппаратная реализация алгоритмов цифровой фильтрации сигналов, например, при оценке уровня нуля на фоне импульсных сигналов/помех или в условиях несимметричного относительно уровня нуля ограничения динамического диапазона

Способ получения функции распределения вероятностей исходного сигнала системы // 2411578

Изобретение относится к сфере измерительной техники и системам тестирования технических устройств

Электронная схема определения среднеквадратического отклонения случайной составляющей навигационных измерений // 2435210

Изобретение относится к области создания навигационных приемников, а также средств автономного контроля навигационных сигналов спутниковых систем ГЛОНАСС, GPS и др

Способ параметрической идентификации математической модели судна // 2444043

Изобретение относится к судовождению и предназначено для оперативной идентификации математической модели судна в реальном масштабе времени

Устройство для оценки среднеквадратического отклонения дискретного сигнала // 2446455

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в системах, в которых требуется аппаратная реализация алгоритмов оценки среднеквадратического отклонения дискретных сигналов, например, при оценке уровня шума и пороговом обнаружении

Счетчик потерь электроэнергии с индикацией потерь мощности (варианты) // 2449356

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники, предназначена для вычисления и индикации усредненной на 1-минутном интервале мощности потерь электроэнергии, а также может быть использована в качестве счетчиков потерь электроэнергии

Устройство для классификации последовательности цифровых сигналов // 2453915

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для определения закона распределения случайных величин и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов для классификации последовательности цифровых данных по заданным эталонным законам распределения

Устройство автоматической оценки фазовой напряженности респондента // 2492520

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для анализа взаимосвязи субъективных ответов респондента с его частотой сердечных сокращений (ЧСС) в процессе производимого тестирования, которая характеризует его психологическое состояние

Устройство для оценки и сравнения эффективности функционирования однотипных организаций, учитывающее взаимодействие с другими уровнями структуры // 2504831

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для оценки функционирования однотипных организаций с целью выработки рекомендаций по улучшению качества их работы. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет учета взаимодействия с другими уровнями структуры, что позволит повысить точность и эффективность оценки. Устройство содержит группу входных регистров, два блока индикации, блок выделения максимального числа, две группы блоков вычитания, группу квадраторов, три группы элементов задержки, группу сумматоров, блок извлечения квадратного корня, две группы коммутаторов, группу выходных регистров, генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов, группу элементов ИЛИ, S групп регистров. 3 ил.