Дисперсиометр

 

4083I5

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 30.1!1.1970 (№ 1420412/18-24) с тприсоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 10.XII.1973. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 22.1V.1974

М, Кл. G 061 15/36

Государственный комитет

Совета Министров СССР во делам иэаоретений и открытий

УДК 681.3:519.2(088.8) Авторы изобретения М. В. Чхеидзе, Б. Н. Седых, Г. Г. Ладария и Ш. М. Сирадзе

Заявитель Тбилисский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии им. Д. И. Менделеева

ДИСПЕРСИОМЕТР

Изобретение относится к специализированным устройствам вычислительной техники и может быть использовано в аппаратуре экспресс-анализа случайных процессов.

Известны дисперсиометры, содержащие преобразователь аналог-код, квадратор, (К+ 1)разрядный кольцевой счетчик, реверсивные счетчики, элементы И, ИЛИ, НЕ, счетчикиделители частоты, дифференцирующую цепочку и триггер управления.

Однако известные дисперсиометры для вычисления оценок дисперсии случайных процессов требуют предварительного накопления информации.

Известные дисперсиометры обладают недостаточным быстродействием и недостаточной точностью анализа.

Целью изобретения является повышение быстродействия и повышение точности анализа.

Для этого в дисперсиометре выход «конец преобразования» преобразователя аналог-код соединен со входом (К+ 1)-разрядного кольцевого счетчика, единичный выход каждого разряда которого, кроме (К+ 1)-го, соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И j-ro разряда и с первым входом четвертого элемента И (j+ K/2)-ro разряда, единичный выход триггера (К+ 1)-ro разряда кольцевого счетчика соединен с первыми входами первого и третьего элементов

И (К+ 1)-ro разряда, а нулевой выход — со входом дифференцирующей цепочки, выход которой подключен к единичному входу триг5 гера управления, единичный выход которого соединен со вторыми входами вторых, третьих и четвертых элементов И всех разрядов схемы, выход первого элемента И каждого

j-го разряда соединен с первыми входами пер10 вых элементов ИЛИ с первого по j-й разрядов, а выходы первых элементов И разрядов с К/2+1 по К+1 соединены также с суммирующим входом счетчика «очередного преобразования» одноименного разряда, выход

15 второго элемента И каждого /-ro разряда соединен со вторыми входами первых элементов ИЛИ разрядов с j+1 по К+1, а выходы вторых элементов И с 1 по К/2 разряд соединены также с суммирующим входом

20 счетчика «очередное преобразование» одноименного разряда, при этом третьи входы первых и вторых элементов И, всех разрядов соединены с выходом «очередное преобразование» преобразователя аналог-код, а выход

25 первого элемента ИЛИ каждого j-ro разряда соединен с суммирующим входом счетчика

«сумма преобразований» одноименного разряда, выход «генератор счетных импульсов» преобразователя аналог-код подключен к

30 третьим входам третьих и четвертых эле408315 ментов И всех разрядов, а единичные выходы счетчиков «очередное преобразование» и «сумма преобразований» всех разрядов соединены с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ соответственно одноименных разрядов, выход вторых элементов ИЛИ в каждом разряде подключен к четвертому входу четвертого элемента И и ко входу элемента НЕ, выход которого соединен с четвертым входом третьего элемента И предыдущего разряда, выход четвертого элемента И каждого разряда соединен с вычитающим входом счетчика «очередное преобразование» одноименного разряда и соответствующим входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ каждого разряда соединен в одноименном разряде с четвертым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика «сумма преобразований» и с соответствующим входом пятого элемента

ИЛИ, выход которого подключен ко входу первого счетчика-делителя частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого подключен к выходу четвертого элемента

ИЛИ, а выход — через квадратор — ко входу второго счетчика-делителя частоты, выход которого соединен со счетчиком результатов анализа.

На чертеже приведена схема дисперсиометра.

Дисперсиометр содержит преобразователь аналог-код (ПАК) 1, разрядный кольцевой счетчик 2, триггеры 3, выходы ПАК «генератор счетных импульсов» 4, очередного преобразования 5, конец очередного преобразования б, дифференцирующую цепочку 7, триггер управления 8, элемент И 9, элемент ИЛИ 10, элемент И 11, счетчик «сумма преобразований» 12, счетчик «очередное преобразование»

13, элемент ИЛИ 14, 15, элемент И 16, элемент НЕ 17, элемент И 18, элементы ИЛИ 19, 20, счетчик-делитель частоты 21, реверсивный счетчик 22, квадратор 23, счетчик-делитель частоты 24, счетчик результатов анализа 25.

Дисперсиометр в основной своей части состоит из разрядов, каждый из которых включает в себя по одному компоненту 9, 10, 11, 12, 13, 14, 1 5, 16, 17, 18; исключение составляет крайний слева разряд, в котором отсутствует элемент 18. ,Количество разрядов в устройстве равно количеству точек опроса на одном отрезке осреднения, т. е. дисперсиометр содержит (К + 1) разрядов. Для удобства описания введем совершенно условное обозначение разрядов дисперсиометра. Так, крайний справа разряд назовем первым, соседний с ним разряд — вторым и т. д., крайний слева разряд (К+ 1)-м.

На чертеже приведено три разряда устройства — первый, средний, т. е. (К/2+ 1), и последний — (К+ 1)-й. Это позволяет в рамках дозволенного масштаба показать в общем ви5

4О

65 де все принципиальныс конструктивные связи устройства.

Устройство работает следующим образом.

На выходе 5 ПАК 1 формируются пачки (последовательности) импульсов, эквивалентные значениям ординат соответствующих точек опроса. Конец очередного преобразования на выходе 5 сопровождается выдачей сигнала с выхода б ПАК 1, сдвигающего счетчик

2 на один разряд влево. При каждом сдвиге счетчика 2 осуществляются переключения схемы устройства, позволяющие приступить к выполнению очередного такта работы дисперсиометра.

В первом такте первого цикла (цикл состоит из К+1 тактов работы и совпадает с одним полным срабатыванием кольцевого счетчика) работы устройства величина Х1 с выхода 5 поступает через элементы 9 и 10 первого разряда на суммирующий вход счетчика 12 одноименного разряда.

Во втором такте работы величина Х записывается уже в счетчике 12 первого и второго разрядов и т. д. очередная величина

Х; (j=l — К+1) в первом цикле работы устройства записывается в счетчики 12 разрядов (1 — j). При этом, начиная с (К/2+ 1)-го разряда соответствующие значения ординаты записываются также в счетчик 13 одноименного разряда устройства.

Первый цикл работы устройства отличается от последующих, в нем происходит лишь накопление информации, необходимой для организации дальнейшей стандартной циклической работы.

После завершения последнего такта первого цикла единичное значение из триггера старшего разряда счетчика 2 переписывается в его младший разряд. При этом сигнал с выхода цепочки 7 устанавливает триггер 8 в единичное состояние, а высокий уровень с единичного (левого) выхода триггера 8 подключает к работе группу элементов, подготавливая устройство к стандартной циклической работе.

В частном случае, когда К=-2, после завершения первого цикла работы, в устройстве зафиксируется следующая картина.

В счетчиках 12 первого, второго и третьего разрядов будут содержаться, соответственно, величины Х + Х2+ Хэ, Х2+ Хз, Хg, а в счетчиках 13 второго и третьего разрядов, соответственно, величины Х и Х .

Таким образом, счетчики 12 служат для накопления сумм величин ординат соответствующих отрезков осреднения. Для рассматриваемого примера, когда К=2, очевидно, после первого цикла в счетчике 12 первого разряда содержится полная сумма ординат первого отрезка осреднения, а в счетчиках 12 второго и третьего разрядов начали формироваться суммы, соответственно, второго и третьего отрезков осреднения. В свою очередь, счетчики

13 служат для хранения центральных ординат соответствующих отрезков осреднения.

4О8315

Так, в рассматриваемом случае в счетчиках

13 второго и третьего разрядов после первого цикла содержатся значения центральных ординат, соответственно, первого и второго отрезков осреднения.

Рассмотрим первый такт второго цикла работы устройства. Он начинается с переписи величины Х2 из счетчика 13 (К/2+.1)-ro разряда (при К = 2 — второго разряда) в счетчик 22. Это происходит следующим образом.

Последовательность импульсов с выхода 4

ПАК 1 поступает через элемент 16 (К/2+1)го разряда устройства на вычитающий вход соответствующего счетчика 13 и одновременно через элемент 20 на суммирующий вход счетчика 22. Очевидно, этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока содержимое данного счетчика 13 не станет равным нулю и низкий сигнал с выхода соответствующего элемента 15 запрет элемент 16 данного разряда и тем самым прекратит дальнейшее поступление в счетчик 22 импульсов с выхода 4

ПАК 1. Одновременно высокий сигнал с выхода элемента 17 (К/2+ 1)-го разряда отпирает элемент 11 первого разряда и аналогичным образом происходит перепись содержимого счетчика 12 первого разряда в счетчик

22, но уже через его вычитающий вход. При этом, содержимое счетчика 12 предварительно поступает через элемент 19 на счетчик 21, работающий по модулю (К+1), т. е. выполняющий функцию делителя на величину (К-1- 1) .

Так в данном устройстве выполняется операция вычисления среднего значения ординат отрезков осреднения, а в счетчике 22 получается разность величин центральной ординаты и среднего значения ординат соответствующих отрезков осреднения.

Далее, в первом такте рассматриваемого цикла выполняется процедура записи очередной величины с выхода 5 ПАК 1 через элементы 9 и 18 первого разряда в счетчик 13 одноименного разряда и в счетчик 12 всех разрядов устройства.

После окончания такта работы устройства содержимое счетчика 22 передается в квадратор 23, а счетчик 22 сбрасывается. Каждая величина, поступающая в квадратор 23, после возведения в квадрат передается через счетчик 24 в счетчик 25, после чего происходит сброс квадратора. При этом счетчик 24 работает по модулю (n+ 1 — К), выполняя функцию делителя на эту величину, а в счетчике

25 накапливается текущее значение оценки дисперсии анализируемого случайного процесса.

Дальнейшая работа устройства заключается в выполнении стандартных тактов (и, следовательно, циклов), аналогичных рассмотренному выше. Однако, если в первом такте каждого цикла в основе лежит взаимодей.твие первого и (К/2+1)-го разрядов, то во втором такте каждого цикла взаимодействуют уже разряды — второй и (К/2-1- 2)-й и т. д., 10

65 в (К/2+1) -м i акте — разряды (К/2+1) и (К+ 1) -й, в (К/2+2) -м такте — разряды (К/2-1-2)-й и первый и т. д. в (К+ 1)-м так. те — разряды (К-01)-й и К/2.

Предмет изобретения

Дисперсиометр, содержащий преобразователь аналог-код, квадратор, (К+1)-разрядный кольцевой счетчик, реверсивные счетчики, элементы И, ИЛИ, НЕ, счетчики-делители частоты, дифференцирующую цепочку и триггер управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и повышения точности анализа, в нем выход «конец преобразования» преобразователя аналог-код соединен со входом (К -+ 1)-разрядного кольцевого счетчика, единичный выход каждого разряда которого, кроме (К + 1) -го, соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И j-го разряда и с первым входом четвертого элемента И (j+ К/2)-го разряда, единичный выход триггера (К+1) -го разряда кольцевого счетчика соединен с первыми входами первого и третьего элементов И (К+1)-го разряда, а нулевой выход — со входом дифференцирующей цепочки, выход которой подключен к единичному входу триггера управления, единичный выход которого соединен со вторыми входами вторых, третьих и четвертых элементов И всех разрядов схемы, выход первого элемента И каждого /-го разряда соединен с первыми входами первых элементов ИЛИ с первого по /-й разрядов, а выходы первых элементов И разрядов с (К/2+1) по (К+1) соединены также с суммирующим входом счетчика «очередного преобразования» одноименного разряда, выход второго элемента И каждого /-го разряда соединен со вторыми входами первых элементов ИЛИ разрядов с (j+1) по (К+1), а выходы вторых элементов И с 1 по К/2 разряд соединены также с суммирующим входом счетчика «очередное преобразование» одноименного разряда, причем, третьи входы первых и вторых элементов И всех разрядов соединены с выходом «очередное преобразование» преобразователя аналог-код, а выход первого элемента ИЛИ каждого j-ro разряда соединен с суммирующим входом счетчика, «сумма преобразований» одноименного разряда, выход «генератор счетных импульсов» преобразователя аналог-код подключен к третьим входам третьих и четвертых элементов И всех разрядов, а единичные выходы счетчиков

«очередное преобразование» и «сумма преобразований» всех разрядов соединены с первыми входами второго и третьего элементов

ИЛИ соответственно одноименных разрядов, выход вторых элементов ИЛИ в каждом разряде подключен к четвертому входу четвертого элемента И и ко входу элемента НЕ, выход которого соединен с четвертым входом третьего элемента И предыдущего разряда, выход четвертого элемента И каждого разря408315

Составитель С. Громова

Техред Л. Богданова

Редактор А. Зиньковскнй

Корректор Н. Стельмак

Заказ 864/7 Изд. № 282 Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр, Сапунова, 2 да соединен с вычитающим входом счетчика

«очередное преобразование» одноименного разряда и соответствующим входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента

ИЛИ каждого разряда соединен в одноименном разряде с четвертым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика «сумма преобразований> и с соответствующим входом

8 пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу первого счетчика-делителя частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого подключен к выходу четвертого элемента ИЛИ, а выход — через квадратор — ко входу второго счетчика-делителя частоты, выход которого соединен со счетчиком результатов анализа.