SU903907A1 - Анализатор случайных процессов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано дл  оперативного статистического анализа случайных процессов в различных област х техники.

Известно устройство дл  анализа распределени  экстремальных значений , которое на бумаге регистратора строит координаты максимумов и минимумов исследуемого процесса и содержит кольцевой магнитный регистратор , две магнитных головки, усилители-нориализаторы ключ, дифферен0иальные усилители, источник опорных напр жений, формирователь служебных сигналов, регистратор, коммутатор, два преобразовател  числа импульсов в год, два элемента НЕ, элемент И, триггер р.

К недостаткам данного устройства можно отнести его сложность, вывод информации на бумагу регистратора, что требует последующей ручной обработки , отсутствие возможности ввода полученных результатов в ЭВМ. Кроме того, это устройство не строит распределени  экстремальных пар максимум-минимум по коэффициентам ассиметрии (соотношение максимума и последовавшего за ним минимума ), что требуетс , например, в р де случаев при расчетах металлоконструк ций на прочность.

10

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  получени  полусумм и полуразностей экстремальных значений случайного процесса 2}.

15

Устройство содержит параллельно подключенные к источнику исследуемого сигнала пороговые устройства, каждое из которых св зано с двум  дифференцирующими усили.ел ми, два

20 элемента ИЛИ, две линии задержки, управл ющий триггер, две группы канальных элементов И, группу межканальных элементов ИЛИ, группу три| геров, элемент ИЛИ, дешифратор, выходы которого через формирователи св заны со счетчиками, В нем может быть получена информаци  о распределении отдельно как максимумов, так и минимумов, а такж о распределении экстремальных пар максимум-минимум по коэффициентам асимметрии. К недостаткам устройства можно отнести его сложность, низкую надеж ность и точность обработки, отсутст вие возможностей оперативной св зи С ЭВМ. Это св зано с тем,, что устро ство содержит значительное число эл ментов, таких как группа из 2п канальных элементов И (где п - количество уровней дискриминации , груп па из (п-1) межканальных элементов ИЛИ, группа из (п+1) триггеров, узе управлени , элемент ИЛИ и т.д., и, как следствие, значительное число св зей между элементами, что усложн ет устройство и снижает его надежность и быстродействие. Подключение элемента ИЛИ дл  сбо ра триггеров, когда отсутствует задержка на поступление сигнала сброс с выхода элемента ИЛИ, приводит к сбо м в работе устройства. Цель изобретени  - повышение надежности за счет упрощени  анализатора и быстродействи  анализатора. Эта цель достигаетс  тем, что в анализаторе случайных процессов, содержащем группу параллельно подкл ченных ко входу анализатора элементов сравнени , выход каждого из которых соединен со входом двух форми рователей импульсов, выходы нечетных формирователей импульсов подклю цены ко входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента задержки, группу элементов И, гру пу триггеров, первые входы которых объединены, дешифратор и блок счетчиков , выход элемента задержки соединен с первыми входами триггеров группы, вторые входы которых подключены к выходу соотве-тствующего четного формировател  импульсов, пе вый выход i-ro триггера (,n) соединен с первым входом (i-l)-ro элемента И группы, второйвход i-ro элементов И группы (i 1, п-1) подклю чен ко второму выходу 1-го .триггера группы, входы дешифратора соединены соответственно с вторым выходом 74 п-го триггера, выходами элементов И группы и выходами нечетных формирователей импульсов, а выходы дешифратора подключены соответственно ко входам блока счетчиков. На фиг. 1 представлена структурна  электрическа  схема анализатора случайных процессов; на фиг. 2 -временна  диаграмма. Анализатор содержит группу из п элементов И сравнени , группу из 2п формирователей 2 импульсов, элемент ИЛИ 3, элемент k задержки, группу из п триггеров 5, группу из (п-1) элементов И 6, дешифратор 7, блок 8 счетчиков. Анализатор работает следующим образом . Исследуемый входной сигнал подаетс  со входа на группу элементов 1 сравнени , число которых задаетс , исход  из требуемой точности обработки случайного процесса. Таким образом , весь диапазон изменени  входного сигнала разбиваетс  на п уровней , а прохождение входного сигнала через эти уровни контролируетс  элементами сравнени . Уровни срабатывани  элементов сравнени  задаютс  блоком масштабов и смещений Сне показан ). При увеличении входного сигнала и пересечении им одного из контролируемых уровней на выходе элемента 1 сравнени  данного уровн  получаетс  положительный перепад напр жени , а при уменьшении - отрицательный. Этот перепад напр жени  подаетс  на входы двух формирователей 2 импульсов, при чем формирователи с нечетными номерами формируют импульсы при подаче на их вход положительного перепада напр )(ени , а формирователи с четными номерами - при подаче отрицательного . Таким образом, п.ри увеличении (уменьшении)входного сигнала будут вырабатыватьс  импульсы соответствен но нечетными (четными ) формировател ми . Импульс, поступивший первым от одного из четных формирователей 2,  вл етс  признаком выделени  максимума на соответствующем уровне анализа и устанавливает соответствующий триггер 5 в единичное состо ние, что обеспечит подачу разрешающего напр жени  на дешифратор 7. Импульсы, поступившие от других четных формирователей 2, также устанавливают соответствующие триггеры 5 в единичное состо ние , однако их единичные выходы будут блокированы элементами И 6 соответствующих уровней.

Импульс, поступивший первым от одного из нечетных формирователей 2, (Явл етс  признаком выделени  мини1мума на соответствующем уровне анализа и при наличии разрешени  от одного из триггеров 5 пройдет через дешифратор 7 и запишетс  в соответствующий счетчик блока 8 счетчиков, после чего триггеры 5 установ тс  в исходное состо ние. Импульсы, поступившие от других нечетных формирователей 2, не будут записаны, так как отсутствует разрешение от одного из триггеров 5, возвращенных к моменту их поступлени  в исходное состо ние .

Таким образом, при выделении максимума и последовавшего за ним минимума в соответствующий счетчик блока 8 счетчиков будет записан импульс.

Элемент задержки предназначен дл  четкого срабатывани  логики анализатора , а врем  задержки Т зависит от быстродействи  элементов, на который построен дешифратор.

Т -ЕГАШ, гдеТдщ - врем  срабатывани  дешифра

тора.

. Элемент ИЛИ 3 имеет число входов, равное числу уровней дискриминации и предназначен дл  установки триггеров в исходное состо ние через врем  То. после поступлени  на его вход импульса с нечетного формировател  уровн , на котором выделен минимум.

Перед началом работы триггера устанавливаютс  в нулевое состо ние.

При прохождении входного сигнала через первый уровень (точка 1 на фиг.2) срабатывает элемент сравнени  1., и на его выходе по витс  положительный перепад напр жени . При этом формирователь 2- сформирует импульс , который поступит одновременно на соответствующий вход дешифратора 7 и через элемент ИЛИ 3 на вход элемента задержки k. Импульс, поступивший на дешифратор, не будет записан в какую-либо  чейку пам ти ЭВМ, так как не было разрешени  на его запись с одного из триггеров 5-Через врем  Т с выхода элемента задержки на нулевые входы триггеров поступит импульс, который не изменит их состо ние.

При прохождении входного сигна-5 ла через второй уровень (точка 2), поступит импульс с выхода формировател  2 5 и схема будет работать аналогично.

При уменьшении входного сигнала

0 импульс пересекает второй уровень (точка 3 максимум на втором уровне), при этом по отрицательному перепаду напр жени  с выхода элемента 1 срав нени  формирователь 2д сформирует

5 импульс , который установит триггер З В единичное состо ние, тем самым фиксиру  наличие максимума на втором уровне-анализе. Высокий потенциал с единичного выхода триггера

0 52. подаетс  через элемент И 62 на соответствующий вход дешифратора. Далее,при увеличении входного сигнала, он пересекает второй уровень (точка , минимум на втором

5 уровне), в результате чего формируетс  импульс формирователем 2j. Этот импульс одновременно поступает на соответствующие вход дешифратора. 7 и на один из входов элемента ИЛИ 3.

0 Так как на одном из входов дешифратора присутствует разрешающий си1- нал с триггера 5 то этот импульс будет записан в соответствующий счетчик . Импульс, поступивший с выхода . формировател  2 через элемент ИЛИ 3 на вход элемента U задержки, через врем  TX, установит триггер 5л в нулевое состо ние.

Claims (2)

1. При последующем возражении сигна- ла (точки 5 и 6) импульсы с выходов нечетных формирователей уровней, через которые проходит сигнал, не измен ют состо ние схемы анализатора. При уменьшении входного сигнала и прохождении им через п-ый, п-1-й, ..., второй и первый уровни (точки 7-10, максимум на п-ом уровне), импульсы с формирователей 22 22n-2. 2 поочередно установ т триггеры 5ц, , 5/J в единичное состо ние . При этом разрешающий сигнал поступит на дешифратор только с единичного выхода триггера 5щ к как разрешающие сигналы с единичных выходов остальных триггеров будут блокированы сигналами запрета, поступившими на вторе входы элементов И ( ..., 6ii, 6х| с нулевых выходов триггеров 5и, SiПри дальнейшем увеличении сигнала и прохождении им через первый ур вень анализа (точка 11, минимум-на первом уровне) с формировател  2 поступит импульс через дешифратор 7 в соответствующий счетчик. Далее анализатор работает аналогично. В счетчиков каждому уровню дискриминации выделена определенна  группа счетчиков, номер группы и чис ло Счетчиков в ней равны номеру уро н , В  чейках i-ой группы хранитс  информаци  о количестве выделенных экстремальных пар максимум-минимум с максимумами на i-ом уровне и минимумами на 1,2,..., i-OM уровн х ( в первой  чейке i-ой группы записано количество экстремальных пар с максимумом на i-ом уровне, а минимумом на первом, во второй  чейке - с максимумом на i-OM, уровне, а минимумом на втором и т.д. . Коэффициенты асимметрии этих пар равны отношению уровней, на которых выделен максимум и минимум. В результате работы анализатора может быть получена информаци  о количестве максимумов на i-ом уровне (содержимое всех  чеек |--ой группы) о количестве минимумов на i-ом уровне (содержимое i-ых  чеек всей групп о количестве экстремальных пар с определенными коэффициентами асимметрии (содержимое  чейки внутри группы ) , что позвол ет отдельно построить распределение максимумов, мини-мумов и экстремальных пар с одинаковыми коэффициентами асимметрии. Таким образом, в анализаторе реализован принцип выделени , регистрации и анализа экстремумов, при котором импульсы, поступившие от четных и нечетных формирователей каждого уровн  анализа, анализируютс  так что первый импульс, поступивший от одного из четных формирователей, считаетс  признаком максимума на соответствующем уровне и запоминаетс  одним из триггеров, что обеспечивает подачу разрешени  на соответствующий вход дешифратора, а первый импульс, поступивший от одного из нечетных формирователей, считаетс  признаком минимума) на соответвующем уровне и подаетс  непосредственно на соответствующий вход дешифратора , в результате чего в соответствующий счетчик будет записан импульс, свидетельствующий о выделении экстремальной пары максимум-минимум . Кроме того, импульс, поступивший первый от одного из нечетных формирователей, считаетс  также признаком конца выделени  очередной экстремальной пары и признаком начала выделени  следующей экстремальной пары, дл  чего триггеры этим импульсом возвращаютс  в исход-. ное состо ние. Зтот принцип позвол ет упростить анализатор и повысить его надежность за счет сокращени  числа логических св зей и повысить быстродействие анализатора , сократив врем  обработки и врем  прохождени  сигнала в анализаторе за счет меньшего числа элементов и св зей между ними, а также исключить сбои при сбросе триггера и записи импульсов в блок счетчиков. Формула изобретени  Анализатор случайных процессов содержащий группу подключенных ко входу анализатора элементов сравнени , выход каждого из которых соединен со входом двух формирователей импульсов, выходы нечетных формирователей импульсов подключены ко входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента задержки, группу элементов И, группу триггеров, первые входы которых объединены, дешифратор и блок счетчиков, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности за счет упрощени  и быстродействи  анализатора, выход элемента задержки соединен с первыми входами триггеров группы, вторые входы которых подключены к выхо-. ду соответствующего четного формировател  импульсов, первый выход i-ro триггера (,n) соединен с первым входом (i-l)-ro элемента И группы, второй вход 1-го элемента И группы (1-1, п-1) подключен ко второму выходу i-ro триггера группы, входы дешифратора соединены соответственно с вторым выходом п-го триггера, выходами элементов И группы и выходами нечетных формирователей импульсов, а выходы дешифратора подключены соответственно ко входам блока счетчиков. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № , кл. G Об G 7/52, 1975.
2. 2. Авторское свидетельствоСССР № 332472,кл.С06 G 7/52,1972 прототип .

   « I в

   hS