SU516046A1 - Статистический анализатор временных интервалов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к специализированным вычислительным устройствам, предназначенным дл  анализа статистических свойств случайных величин и их оценок.

В известных устройствах автоматическое построение гистограмм центрированных случайиых процессов с использованием блока центрировани  возможно лишь в довольно узком энергетическом спектре и только с разр дами одинаковой величины 1.

При анализе последовательностн импульсов , интервалы между которыми рассматр.ивдютс  как реализации исследуемой случайной величины, в известных устройствах 2 удаетс  расшнрить динамический диапазон путем ра:членени  анализируемых интервалов на временные участки с помощью последовательно соединенных элементов задержкн и сокращени  временного размаха пилообразного напр жени  электронной схемы задержки, подключенной к выходу этой последовательпой цепочки элемеитов.

Недостатки известных устройств, св занные с возможностью построени  гистограммы только с разр дами одинаковой величины и с изменением точности, в какой-то степени устран ютс  нормированием величин разр дов в зависимости от диапазона измерений измер емой величины с помощью блока нормировани  3.

Пзвестный статистический анализатор временных интервалов содержит счетчик интервалов , подключенный выходом к входам блока уставок и блока определени  математического ожидани , второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, дешифратор, подключенный выходами к входам блока пам ти , блок центрировани , соединенный первым входом с выходом блока определени  математического ожидани , управл ющий вход которого подключен к одному из выходов блока управлени . Другие выходы блока управлени  св заны соответственно с управл ющими входами блока уставок, блока пам ти и счетчика интервалов, нодключенного входом к входу устройства н первому входу блока управлени .

Границы разр дов гистограмм в таком анализаторе устанавливаютс  в относительных единицах, что затрудн ет окончательпукт обработку результатов измерений.

Целью изобретени  - повыщение точности при адантивном согласовании диапазона изменени  центрированных входных сигналов с динамическим диапазоном устройства, получение границ разр дов гистограммы в абсолютных единицах и упрощение обработки результатов измерени .

Это достигаетс  тем, что статистический анализатор содержит блок анализа, входы которого подключены к выходам блока управлени  и блока пам ти, а выходы - к второму входу блока управлени  и к управл ющему входу геператора пмпульсов, подключенного вторым выходом к второму входу блока цептрировани . Третий вход блока цептрировани  подсоединен к одному из выходов блока управлени , а иифорл ациопные выходы блока центрировани  к входам дешифратора, управЛЯЮЩП11 вход которого соединен с управл ющим выходом блока центрировани .

Блок-схема устройства показана на чертеже , где 1 - счетчик интервалов; 2 - блок определени  математического ожидани ; 3 - блок центрировани ; 4 - дешифратор; 5 - блок пам ти; 6 - генератор импульсов; 7 - блок уставок; 8 - блок управлени ; 9 - блок анализа.

Статистический анализатор временных интервалов содержит счетчик 1 интервалов, на вход которого поступают импульсы исследуемой иоследовательности,  вл ющиес  границами временных иитервалов. Выход счетчика св зан с блоком 7 уставок и блоком 2 определени  математического ожидани , выход блока 2 - с блоком 3 центрировани , который в свою очередь подключен к последовательно соединенным дешифратору 4 и оперативному блоку 5 пам ти. Оперативный блок пам ти св зан также с информационным входом блока 9 анализа, выходы которого подключены к генератору 6 импульсов и блоку 8 зправлени , а выходы генератора импульсов - с блоком 2 определени  математического ожнданн  и блоком 3 центрировани . Вход блока 7 уставок соединен с блоком 8 унравлени , на вход которого поступают импульсы исследуемой последовательности, а выходы блока управлени  - со счетчиком 1 интервалов, блоком 2 определени  математического ожидани , блоком 3 центрировани  и блоком 9 анализа.

Работает анализатор следующим образом.

Последовательность имнульсов, интервалы между которыми рассматриваютс  как реализации анализируемой случайной величины, иоступает на счетный вход счетчика 1 интервалов и вход блока 8 управлени . Исходно, в блоке 7 установлено число, определ емое количеством интервалов, задаппым дл  построени  гистограммы.

В блоке 2 получаетс  значение математического ожидаии  анализируемой случайной велт1чины, которое необходимо дл  выполнени  онерацнп центрпровани  длительности интервалов при ностроеиин гистограммы.

Цептрнрованне осун;ествл етс  в блоке 3

о

путем вычнслепи  разности / текущего значени  интервала t и оценки среднего / и фикса0о

цпи знака / sign /, после чего абсолютное знао

чение (/) подаетс  на информациоиный вход

о

дешифратора 4, а sign / - на управл ющий вход.

Каждому выходу дешифратора 4 срответо

етвует некоторый диапазон изменени  t, т. е. один разр д гистограммы.

Дл  определени  оценки математического ожидани  и осуществлени  центрировани  от генератора 6 импульсов в блоки определени  математического ожидани  и центрировани  поступают соответственно частоты fi и /2, которые определ ютс  условием сохранени  необходимой точности измерени  временного интервала .

Выходы дешифратора св заны е блоком 5 пам ти, причем, каждому выходу соответствует одна  чейка блока пам ти.

При поступлении в блок 8 управлени  импульса , соответствующего концу текущего интервала , схема управлени  формирует последовательно следующие импульсы: прибавление в  чейку блока пам ти, определ емую на этот момент последним возбужденным состо нием дешифратора, единицы младшего разр да; иеходную установку блока центрировани .

Работа устройства дл  автоматического построени  гистограммы осуществл етс  в один или два цикла.

Число циклов обусловлено состо нием блока 9 анализа после окончани  первого цикла, т. е. после момента сравнени  числа, исходно записанного в блоке 7 уставок, с числом в счетчике 1 интервалов, и подачи сигнала из блока управлени  в блок аиализа.

Блок анализа предназначен дл  управлени  частотой /2, поступающей от генератора импульсов в блок цецтрировани , в зависимости от состо ни  регистров блока пам ти, получившегос  в результате первого цикла работы устройства.

Если после первого цикла в  чейки блока пам ти, соответствующие крайним разр дам гистограммы, оказались записанпыми какиелибо числа, указывающие па количество раз попадапн  случайной всл 1чины в данные разр ды , то по сигналу из блока анализа блок управлени  формирует импульс, останавливающий процесс построени  гистограммы, а также импульсы сброса счетчика интервалов, блока определени  математического ожиданн , блока центрированн . В случае, если после первого цикла соответственно по одному, по два, по три и так далее разр да с каждого кра  гистограммы оказались «пусты, то с блока анализа проходит в блок генератора имнульсов сигнал, но которому измен етс  частота , ноступающа  от генератора в блок центрировани . Одноврменно но сигналу, который нодаетс  из блока анализа в блок унравлени , 6;ioK управлепи  осуществл ет начальную устаповку счетчика, блока цеитрировани  и блока пам ти.

В зависимости от числа пар «пустых разр дов с каждого кра  гистограммы соответственно измен етс  частота /2.

Если приравн ть число разр дов гистограммы равным /С, то ширина одного разр да, при условии их равепства.

о

т макс

К

где Т макс - прин тое, аксимальное возможное центрирование значение исследуемой случайной величины. При по влении пар «пустых разр дов с каждого кра  гистограммы, дл  обеспечени  построени  гистограммы с максимально возможной точностью по всем диапазоне изменени  анализируемой случайной; величины, оказываетс  возможным «раст нуть границы каждому из разр дов путем управлени  частотой /2.

Пусть, например, «пустыми оказались по разр ду с каждого кра  гистограммы. В этом случае частота /2 должна быть равной

Это - нова  частота, поступающа  из генератора импульсов в блок центрировани .

Еслн же «пустыми окажутс  по п разр дов с каждого кра  гнстрограммы, то частота / определ етс  по формуле

/

Управление генератора импульсов блоком анализа может осуществл тьс , например, либо цифровым способом путем использовани  счетчиков с коэффициентом пересчета задаваемым кодом, либо аналоговым способом при применении управл емого напр жением генератора .

Таким образом при использовании блока анализа обеспечиваетс  полностью автоматпзировапное построение гистограммы с лтксимально возможной точностью дл  имеющегос  диапазона изменени  случайной величины.

По окончании второго цикла, т. е. после момента сравпени  числа, исходно записанного в блоке уставок 7, с числом в счетчике интервалов , блок унравлени  формирует импульсы , останавливающий процесс построени  гистограммы, а также импульсы сброса счетчика интервалов, блока определени  математического ожидани  и блока центрировани .

С этого момента в оперативном блоке пам ти хранитс  гистограмма, построенна  в реальном масштабе времени.

Таким образом, незначительное увеличение количества используемого оборудовани  в предлагаемом устройстве, св занное с введением блока анализа, позвол ет существенно улучщить эксплуатационные характеристики всего устройства дл  построени  гистограммы распределени  временных интервалов.

Claims (3)

1.Мирский Г. Я- Аипаратурное определение характеристик случайных процессов. М., «Энерги , 1972.

2.Авт. св. № 341049. СССР, М. кл.2 G 06F 1536, 1972.

3.Авт. св. До 343274, СССР, М. кл. G 06F 15/36, 1972.