SU1534412A1

SU1534412A1 - Устройство дл определени оценок достоверности св зи случайных процессов

Info

Publication number: SU1534412A1
Application number: SU884401301A
Authority: SU
Inventors: Наум Яковлевич Портной
Original assignee: Коммунарский горно-металлургический институт
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1990-01-07

Abstract

Изобретение относитс к измерению электрических величин, в частности к устройствам и способам измерени спектральных составл ющих. Цель изобретени - повышение эффективности оценок св зи случайных процессов - достигаетс в результате нахождени области достоверности получаемых оценок путем определени функции когерентности. Устройство содержит узкополосные фильтры 1, 4, 8, 12, квадраторы 2, 5, 9, 13, интегратор 3, инверторы 6, 11, 14, усилители 7, 15, объект 10 исследовани , регистратор 16. Предложенное устройство позвол ет определ ть достоверность оценок характеристик объектов путем определени функции когерентности, котора позвол ет определить наличие в измерени х случайных процессов объекта внешних шумов, смещение оценок спектра из-за недостаточного разрешени по частоте, нелинейности, вли ние на процесс Y/T/ кроме X/T/ других процессов. 1 ил.

Description

Изобретение относится к измерению электрических величин, а именно к устройствам и способам измерения спектральных составляющих, в частное- $ ти к анализаторам гармонических составляющих , с помощью фильтров и предназначено для выявления связей между случайными процессами.

Целью изобретения являетая повыше- эд ние эффективности оценок связи случайных процессов, за счет нахождения области достоверности получаемых оценок путем определения функции когерентности. ,5

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство состоит из последоваi тельно соединенных первого узкополосного фильтра, 1, первого квадратора 2,20 образующих I канал, выход которого со; единен с входом интегратора 3, на второй вход которого поступает выходной сигнал II канала, состоящего из последовательно соединенных второ- 25

I го узкополосного фильтра 4, второго квадратора 5, первого инвертора 6, первого усилителя. На третий вход .интегратора 3 поступает также выходной сигнал III канала, состоящего из' эд последовательно соединенных третьего узкополосного фильтра 8, третьего квадратора 9. Вход объекта 10 исследования соединен с входами I-III каналов, выход - с входами второго 35 инвертора 11 и цепочки, состоящей из последовательно соединенных четвертого узкополостного фильтра 12, четвертого квадратора 13, третьего инвертора 14, второго усилителя 15 с пере- 49 менным коэффициентом усиления, выход которого соединен с четвертым входом интегратора 3. Кроме того, выход объекта 10 исследования соединен с входом третьего узкополосного фильтра 8, 45 а выход интегратора 3-е регистратором 16.

Устройство работает следующим образом.

Можно показать, что ' эд

S _х ( ω ) /W ( j ω )² _ , с \ (1 ϊ

---sjV) ~ ^(ω)’ ^ш .

где j . “ функция когерентности;

W(jw) - передаточная функция;

S_x - спектральная плотность входного сигнала;

S - спектральная плотность выходного сигнала, или

S/ω )/W(jw )/^г = J** (w)S_y(u>)(2)

С учетом (2) выражение можно запи-
сать в	следующем виде:
S J ( <Д )	+	S^(u) ) ’ 2· S,( ω ) +
+ 2ί² ^JXy	(ω	)·S_y ( ω) ,	(3)
где S ⁺	-	спектральная плотность	сум-
		мы;
S	-	спектральная плотность	раз-
ности.
Из	анализа (3) вытекает, что	если
на входе	сумматора осуществлять	сум-
мирование	сигналов согласно выражении
S4(w)	+	S^(u) ) - 2-S_x( _ω) -
- 2i^{s J} Ху	(ω	)· Sy(co) » 0,	(4)

при этом путем усиления S_x(w) в два раза, усиливать S_y(w), добиваясь нулевого сигнала на частоте фильтрации на выходе сумматора, то значение коэффициента усиления S у( ω ) будет пропорционально функции когерентности на частоте фильтрации. Если обозначить коэффициент усиления через а, то можно записать из (4) s;( ω ) + S^(w ) - 2· S/ω) - a S₃ (ω) = 0,

Sj(oj) + Sx(u>) — 2 S x (ш) ^a Sy(u> *

С учетом математических выкладок получаем = 2· Sx(uJ?/W(ja>)/\ 2-/S^(j^)/² ₌ ^a Sy (<д) S к(u>) · S j(ω) = 2 · j*y (ω).

Таким образом, коэффициент усиления Sy(u) равен удвоенному значению функции когерентности на частоте фильтрации ω.

Случайный сигнал x(t) поступает одновременно на исследуемый объект 10, фильтры 1, 4 и 8 I-III каналов соответственно. Выходной сигнал у(t) объекта 10 исследования поступает на входы фильтров 12 и 8 и через инвертор 11 на вход фильтра 1. Благодаря этому посредством фильтра 1 и квадратора 2 определяется мгновенное значение мощности разности входного и выходного сигналов исследуемого объекта на частоте фильтрации, посредством фильтра 8 и квадратора 9 мгновенное значение мощности суммы входного и выходного сигналов иссле5 дуемого объекта, посредством фильтра 4 и квадратора 5 - мгновенное значение мощности входного сигнала объекта исследования, а посредством фильтра 12 и квадратора 13 - мгновенное значение мощности выходного сигнала объекта исследования. Частота настройки одинакова для всех узкополосных фильтров 1, 4, 8 и 12.

Для получения дисперсии, т.е.

[S*(w) + S^(co) - 2-S_x(w)], выходные сигналы квадраторов 2 и 9 совместно с инвертированным и усиленным в два раза сигналом квадратора 5 поступают 1 на вход интегратора 3, к выходу которого подсоединен регистратор 16. Мгновенное значение мощности выходного сигнала объекта исследования с выхода квадратора 13 через интвертор 14 и усилитель 15 с переменным коэффициентом усиления также поступает на вход интегратора 3. Таким образом, на входе интегратора 4 на чатоте настройки узкополосных фильтров I 1, 4, 8 и 12 суммируются мгновенные значения мощностей суммы и разности .входного и выходного сигналов объекта, инвертированной и усиленной в два раза мгновенной мощности входного сигнала, а также инвертированной и усиленной мгновенной мощности выходного сигнала объекта. На выходе интегратора 3 получается сигнал, пропорциональный алгебраической сумме: S^(u>) + - 2 S_x(co) - a-S^/w), где a - коэффициент усиления усилителя 15.

Изменяя а, добиваются нулевого .напряжения на выходе 3, и можно найти значение функции когерентности на частоте настройки узкополосных фильтров :

+ - 2·3_χ(α>) - a-Sy(w) = 0,

- ^(ω) 3·^(ω) - 2'Sx(t*>) _ ³ ~ S/ω) = 2·Ρ„(ω).

Предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом позволяет определять достоверность оценок характеристик объектов путем определе ния функции когерентности, которая позволяет найти наличие в измерениях случайных процессов объекта внешних шумов, смещение оценок спектра ввиду недостаточного разрешения по частоте, нелинейности, влияние на процесс y(t), кроме x(t), других процессов.

Claims

Формула изобретения для определения оценок связи случайных процесУстройство достоверности сов, содержащее последовательно соединенные и образующие первый канал первый узкополосный фильтр, первый квадратор, последовательно соединенные и образующие второй канал второй узкополосный фильтр, второй квадратор, первый инвертор, первый усилитель, выход которого соединен с первым входом интегратора, последователь• но соединенные и образующие третий канал третий узкополосный фильтр, третий квадратор, выход которого соединен с вторым входом интегратора, а также второй и третий инверторы, второй усилитель с переменным коэффициентом усиления, при этом выход объекта исследования соединен с входами второго инвертора и третьего узкополосного фильтра, вого, второго ных фильтров, ра соединен с лосного фильтра, соединен с регистратором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения оценок связи случайных процессов путем определения функции когерентности, оно снабжено четвертым каналом, содержащим последовательно соединенные четвертый узкополосный фильтр, четвертый нен рез тий четвертого узкополосного фильтра соединен с выходом объекта исследова- . ния, а выход первого квадратора с четвертым входом интегратора.

а вход - с входами nepи третьего узкополосвыход второго инвертовходом первого узкоповыход интегратора квадратор, выход которого соедис третьим входом интегратора непоследовательно соединенные треинвертор и второй усилитель, вход