Частотно-цифровое устройство для определения дисперсии и математического ожидания
О П И С А Н И Е (ll) 468252
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВНДНБЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 24.04.74(21) 2019536/18-24 (51) M. Кл. Q 06 115/36 с присоединением заявки (23) Приоритет
Опубликовано 25.04.75 „Бюллетень № 15
Дата опубликования описания 28 О5.75
Гасударственный комитет
Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 681.3 519 2 (088.8) (72) Авторы изобретения
В. Г. Кнорринг и Л. Н. Кнорринг (71) Заявитель Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М, И, Калинина (54) ЧАСТОТНО-flN ДИСПЕРСИИ И МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОЖИДАНИЯ! Изобретение касается средств цифровой вычислительной техники и может быть использовано для измерения дисперсии входных сигналов в измерительных системах с представлением информации в частотно-импульсной форме. Известны устройства, позволяющие решить поставленную задачу, содержащие счетчик математического ожидания, подключенный ко входу устройства, счетчик дис- 10 персии, блок управления, образцовый генератор, подключенный через делитель частоты к первой группе входов логического блока "И-ИЛИ", вторая группа входов которого подключена к выходам реверсивного И счетчика, входы которого через элементы ."И" соединены соответственно со входом устройства и с выходом логического бло ка "И-ИЛИ". В этих устройствах возводятся в квадрат все мгновенные значения частоты, в то время как в частотно-цифровых системах : обычно измеряемой величине пропорционально только приращнние частоты относительно некоторой начальной частоты, которое и 25 должно возводиться в квадрат. Кроме того, в известных устройствах не вносится поправка на ненулевое математическое ожида- l ние измеряемой величины. Эта поправка мож жет вводиться двумя способами: либо вычитанием математического ожидания из каж дого мгновенного значения измеряемой величины перед возведением в квадрат, либо вычитанием квадрата математического ожи дания из результата измерения среднего квадрата (второй способ в системах без промежуточной регистрации процесса предпочтительнее, так как измерение величины позволяет определять математическое ожидание и дисперсию по одной и той же реализации). Введение поправки для увеличения точности требует дополнительных устройств вычитания кодов. Целью изобретения является повышение точности устройства в работе путем возведения в квадрат только приращения частоты относительно начальной и введения по правки на ненулевое математическое ожидание без применения дополнительных вычитаюших устройств. 468252 ®,частота следящего преобразователя f Несовпадаюшие импульсы с про) межуточных выходов этого делителя ;используются для опроса по импульсным и входам ячеек "И-ИЛИ", входящих в состав, логического блока 7, По потенциальным .. входам эти ячейки управляются сигналами с инверсных выходов реверсивного счетчика 2. В этом случае выходная частота логи Ж ческого блока 7 равна: М ) к(м) 2 ЬХ М.и,акС акС где N(4) прямой код числа, записанного в реверсивный счетчик 2; М(Ц - инверсный код того же числа. С целью исключения возведения в квадрат постоянной составляюшей сигнала.частоту импульсов опорного сигнала на входе ЗО делителя 3 выбирают равной 2 Х,, при которого подключены к выходам дополни/ тельного делителя частоты, соединенного с выходом логического блока "И-ИЛИ", выход дополнительного логического блока "И-ИЛИ" подключен к первому входу пер-, вого дополнительного элемента "И" и к первому входу блока вычитания частот, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход подключен ъ;к перному входу второго дополнительного элемента "И", вторые входы дополнительных элементов "И" соединены с блоком управ ления, а их выходы - через элемент "ИЛИ" подключены к счетчику дисперсии. Блок-схема предложенного устройства показана на чертеже, где приняты следующие обозначения: 1 - следящий преобразо-.. ватель частоты в код, 2 - реверсивный счетчик, 3 - делитель частоты с промежуточными выходами несовпадающих импуль» сов, 4 — образцовый генератор, 5 — - логический блок "И-ИЛИ", образующий вместе с делителем 3 так называемый двоичный (или двоично-десятичный) перемножитель, 6 — делитель частоты, аналогичный делителю 3, 7 — логический блок "И-ИЛИ", аналогичный цепи 5 и образующий вместе с делителем 6 дополнительный двоичный (или двоично-десятичный) перемножитель, 8 - блок вычитания частот, 9 - счетчик математического ожидания, 10 — логический блок перезаписи числа из счетчика 9 в счетчик 2, 11,-14 — элементы "И", 15 - элемент "ИЛИ", 16 - счетчик дисперсии, 17 - блок управления. В предложенном частотно-цифровом устройстве наряду с прямым использован инверсный крд числа, записанный в реверсивном счетчике 2, для возведения в квадрат частотного сигнала. Это позволяет исключить возведение в квадрат постоянной составляющей последнего и простыми средствами осушествить вычитание поправки на ненулевое математическое ожидание. Устройство работает в два такта. В течение первого такта производится определение дисперсии и математического ожида ния случайного процесса. Во втором такте этом код Я (С ), записанный в реверсивном счетчике 2, относится к числу состояний реверсивного счетчика 1Ч„ + 1, как N(t) f sx м„„,+1 Ы, т. е, в квадрат возводится только прираше45 ние частоты входного преобразователя af(t) пропорциональное ординате случайного процесса. Для исключения члена †" требу о 2 ется дополнительный блок 8, представляю- . 50 ший собой цепь вычитания частот, Частота, пропорциональная квадрату мгновенноD го значения случайного процесса, получает1 ся с коэффициентом, которыи может î 55, быть учтен в счетчике дисперсии 16; Таким образом, в первом такте элементы "И" 11, 13, 14 открыты и пропускают сигнал 1 х на реверсивный счетчик 2 Предложенное устройство содержит дополнительные . делитель частоты, логический блок И-ИЛИ, блок вычитания частот, два элемента И, элемент ИЛИ" и, логический блок перезаписи, подключенный к установочным входам реверсивного счет-.. чика, соединенного инверсными выходами с потенциальными входами дополнительного логического блока "И-ИЛИ", другие входы; Вводится BoIIpGBKB на неи„ ."евое математи ческое ожидание. Рассмотрим первый такт. В. установив-. .. шемся режиме выходная частота следяше5 . го преобразователя 1 оказывается равной с погрешностью слежения мгновенному значению f . На вход делителя частоты 6 допо.пытельного двоичного или двоично-десятичного перемножителя подается выходная р +Û(àö 2) -g,--м ()1,,pb) 468252 ы частоту f, пропорпиональную квадрату мгновенного значения 1,<, через блок 8 на счетчик 16. В начале второго такта для введения поправки на ненулевое значение математического ожидания случайного процесса осуществляется параллельная перезапись из старших разрядов счетчика математи-! ческого ожидания в соответствующие разряды реверсивного счетчика. На время второго такта прерываются входы частот- ных сигналов от входного преобразователя О и обратной связи преобразователя 1 (за прещена работа элементов "И" 11, 13, 14 и открыт элемент 12). В квадрат возводит« ся код, соответствующий математическому ожиданию, т. е. на выходе логического блока 7 появляется частота f 2.= --Кп ..., где — коэффициент пропорциональности. Частотно-цифровое устройство для определения дисперсии и математического ожидания, содержащее счетчик математическоДля осуществления операции вычитания, поправки выходная частота 1 п - блока 7 подается на счетчик 16, минуя цепь вычи» тания частот, а емкость счетчика 16 выбирают равной произведению длительности второго такта на частоту О Предмет изобретения ro ожиданий, подключенный ко входу устройства, счетчик дисперсии, блок управления, образцовый генератор, подключенный через делитель частоты к первой группе 5 входов логического блока "И-ИЛИ", вторая группа входов которого подключена к выходам реверсивного счетчика, входы которого через элементы "И" соединены соответствен-,, но со входом устройства и выходом логи-! О ческого блока "И-ИЛИ", о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности работы, устройство содержит дополйительные делитель частоты, логический блок "И-ИЛИ, блок вычитания частот, два эле15 мента "И", элемент ИЛИ! и логический блок перезаписи, подключенный к установоч- ным входам . реверсивного счетчика, соединннного инверсными выходами с потенциальными входами дополнительного логиче20 ского блока "И-ИЛИ", другие входы которого подключены к выходам дополнительного делителя частоты, соединенного с выходом логического блока "И-ИЛИ", выход дополнительного логического блока "И-ИЛИ" 25 подключен к первому входу первого дополнительного элемента И" и к первому вхо- ду блока вычитания частот, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход подключен к первому входу ЗО, второго дополнительного элемента "И", вторые входы дополнительных элементов «И соединены с блоком управления, а их выходы - через элемент "ИЛИ - подключены к счетчику дисперсии. 468252 Составитель евеиская Редактор Е.Кравцова Техред Корректоры: А»Васильева Л.Казачкова Заказ 2Я 2» Изд, Pk g g/ Тираж Подписное ЦНИИ11И (осударственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, 1!3035, Раушская наб., 4 Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24
