SU409228A1 - Цифровой знаковый коррелометр - Google Patents

Description

.1

Изобретение относитс  к вычислительной и радиоизмерительной технике и, в частности, может быть использовано дл  коррел ционного анализа стационарных эргодических случайных процессов.

Известен цифровой знаковый коррелометр, служащий дл  определени  коэффициента коррел ции стационарных эргодических случайных процессов по веро тности совпадени  пол рностей мгновенных значений процесса.

Этот коррелометр состоит из амплитудноимпульсного модул тора, амплитудного селектора , формировател  импульсов, блока задержки , элемента «И, генератора импульсов, двух счетчиков импульсов и измер ет веро тность совпадени  пол рности мгновенных значений процесса в моменты t и t+i, равную отношению показаний счетчика импульсов, подключенного к выходу элемента «И, и счетчика импульсов, подсоединенного к выходу генератора импульсов.

Если общее количество импульсов за врем  анализа равно 10, то показани  счетчика , подсчитывающего количество совпадений, равны веро тности совпадени  знаков. Дл  обеспечени  такого режима работы в устройства подобного типа введена схема, задающа  общее количество импульсов, содержаща  делитель частоты, триггер, временной селектор и кнопочный выключатель.

При коррел ционном анализе нормальных случайных процессов эти цифровые знаковые коррелометры измер ют веро тность совпадени  пол рностей относительно среднего значени  исследуемого процесса. При этом количество импульсов на выходе формировател , соответствующих моментам времени, в течение которого мгновенные значени  исследуемого процесса превыщают уровень анализа (ниже

уровн  анализа), очевидно, должно быть равно половине общего количества импульсов, определ емого схемой, задающей общее количество импульсов.

Однако из-за ограниченной длительности

реализации и погрещности при установке уровн  анализа знаков количество импульсов на выходе формировател  может существенно отличатьс  от половины общего количества импульсов, следовательно, и количество импульсов на выходе элемента «И, т. е. количество случаев совпадени  пол рностей в моменты t и t+r, - от количества импульсов совпадени , соответствующего при данном т значению коррел ционной функции исследуемого

процесса.

Так как общее количество импульсов, задаваемое схемой, остаетс  неизменным, веро тность совпадени  пол рностей измер етс  с п огрешностью, привод щей к ошибкеПри ойределении по измеренной веор тности значени  коррел ционной функции.

Цель изобретени  - уменьшение погрешности определени  коррел ционной функции, обусловленной конечной длительностью реализации и неточностью установки уровн  анализа пол рностей мгновенных значений процесса .

Это достигаетс  тем, что выход формировател  импульсов подключен к входу блока задержки и к одному из входов элемента «И не непосредственно, а через временной селектор схемы, задающей общее количество импульсов , на делитель частоты которой пмпульсы подаютс  с выхода формировател . Выход геператора импульсов соединен с вторым входом амплитудно-импульсного модул тора.

Предложенное схемное решение позвол ет существенно снизить погрешность определени  коррел ционной функции, благодар  тому, что, во-первых, количество импульсов, превышающих уровень анализа (ниже уровн  анализа ), за врем  измерени  поддерживаетс  посто нным и, во-вторых, при том же объеме оборудовани  в среднем в два раза увеличиваетс  длительность исследуемой реализации.

На чертеже показана структурна  схема предлагаемого цифрового знакового коррелометра .

Цифровой знаковый коррелометр содержит амплитудно-импульсный модул тор 1, на один из входов которого подаетс  исследуемый сигнал x.(i), а на другой вход - импульсы от генератора 2 импульсов. К выходу модул тора подключены последовательно соединенные между собой амплитудный селектор 3, в котором устанавливаетс  уровень Хо анализа пол рностей мгновенных значений процесса, и формирователь 4 импульсов. Выход формировател  соединен с одним из входов временного селектора 5, другой вход которого подключен к выходу триггера 6. Сигнал с выхода селектора подаетс  на вход делител  7 частоты, на вход блока 8 задержки и на один из входов элемента «И 9, к выходу которого подсоединен счетчик 10 импульсов. Выход блока 8 соединен с вторым входом элемента «И 9. На один из входов триггера 6 сигнал поступает с выхода делител  7 частоты, а на другой вход через кнопочный выключатель (ключ) 11 проход т импульсы с выхода генератора 2.

Коррелометр работает следующим образом .

При нажатии кнопки выключател  11 на вход триггера 6 с геператора 2 поступает импульс , который устанавливает триггер 6 в такое положение, при котором с его выхода подаетс  «разрешающий потенциал на один из входов селектора 5, благодар  чему становитс  возмоншым прохождение через селектор поступающих на его вход импульсов. Импульсы с выхода генератора 2 попадают также па один из входов модул тора /, на другой вход которого подаетс  исследуемый сигнал x(t). На выходе модул тора выдел етс  последова409228

тельность импульсов, модулированна  по амплитуде исследуемым процессом. Амплитудный селектор 3 пропускает только те импульсы , амплитуда которых выше (ниже) установленного порога Хй. Если x(t) - нормальный случайный процесс, то XQ - его среднее значение . На выходе формировател  4 выдел ютс  импульсы одинаковой амплитуды в те моменты времени, когда мгновенные значени  исследуемого процесса выше (ниже) уровн  Хо, и через временной селектор 5 подаютс  па входы делител  7 частоты, блока 8 задержки и на ОДНИ из входов элемента «И 9. Блок 8 задерживает поступающие на его вход импульсы на врем , кратное периоду следовани  импульсов генератора 2. Задержанные импульсы поступают па второй вход элемента «И. На выходе этого элемента образуютс  импульсы, соответствующие тем моментам

времени, когда мгновенные значени  процесса в моменты времени и f + r положительны (отрицательны) отпосительпо урови  XQ, где т йГо; 1, 2, 3, . . ., п; Го - период следовани  импульсов генератора.

При соответствующем выборе коэффициента делени  делител  частоты на его выходе по прошествии через схему 7 импульсов с выхода формировател  4 по вл етс  сигнал, который опрокидывает триггер 6. В результате прекращаетс  «разрещающий потенциал па селекторе 5, т. е. цикл работы прибора заканчиваетс .

Пусть р

- , где V - количество

импульсов , сосчитанное счетчиком 10.

Нормированна  коррел ционна  функци  R(T:) Ир св заны простым соотношением

R(T:) -Соб р В предлагаемом цифровом коррелометре

посто нным, равпым 10 ,  вл етс  количество импульсов на выходе формировател , что в значительной степени уменьшает разброс в количестве импульсов, сосчитанных счетчиком . Кроме этого, очевидно, что если количество импульсов на выходе формировател  равно 10, то общее количество импульсов за врем  анализа в среднем равно 2.10. Другими словами, при том же объеме оборудовани  длительность исследуемой реализации увеличиваетс  в среднем в два раза.

Указанные обсто тельства в значительной степени уменьшают погрешность определени  коррел ционной функции, обусловленную конечной длительностью исследуемой реализазации и неточностью установки уровн  анализа пол рностей мгновенных значений процесса .

Предмет изобретени 

Цифровой знаковый коррелометр, содержащий амплитудно-импульсный модул тор, первый вход которого соединен с входом коррелометра , а выход через амплитудный селектор - с формирователем, элемепт «И, выход

которого соединен со счетчиком, а первый вход - с выходом блока задержки, делитель частоты, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого через ключ соединен с выходом генератора импульсов , выход триггера соединен с первым входом временного селектора, выход которого соединен с входом делител  частоты, отличаюш ийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  коррел ционной функции, выход формировател  подключен к второму входу временного селектора, выход которого соединен с вторым входом элемента «И н с входом блока задержки, выход генератора импульсов соединен с вторым входом амплитудно-импульсного модул тора.