SU911538A1 - Статистический анализатор - Google Patents

Description

(54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ AHAJM3ATOP

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при аппаратурном анализе случайных величин, а именно дл  статистического анализа случайных механических нагрузок. Известно устройство дл  статистического анализа случайных величин, содержащее первый и второй компараторы , первые входы которых соединены со входом устройства, а вторые с соо ветствующими выходами цифроаналогового преобразовател , подключенного входами к реверсивному счетчику, сое диненному с дешифратором, максимумов , подключенному к первой группе входов счетно-регистрируннцего блока, втора  группа входов которого соединена с выходами дешифратора полупериодов, входы которого подключены к счетчику, соединенному с генератором эталонной частоты, выходы первого и второго компараторов подключены соответственно к суммирующему и вычитакщему входам реверсивного счетчика, к единичному и нулевому входам триггера и к пер вым входам первого и второго элементов И соответственно, вторые входы которых подключены соответственно к единичному и нулевому выходам триггера, выход первого элемента И подключен к управл ющим входам дешифраторов , а выход второго элемента И соединен с установочным входом счетчика Данное устройство характеризуетс  запоминанием в р де случаев избыточной информации при анализе экстремумов , св занной с наличием на кривой исследуемого сигнала локальных экстремумов, т.е. экстремальных значений сигнала, разность мевду которыми не превьшает заданной величины . . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  статистический анализатор, содержащий первый н второй компараторы , первые входы которых соединен с входом устройства, а вторые - с соответствукщими выходами цифроаналогового преобразовател , подключен ного входами к первому реверсивному счетчику и к дешифратору максимумов выходы которого подключены к первой группе входов счетно-регистрирующего блока, втора  группа входов которого соединена с выходами дешифратора полупериодов, входы которого подключены к счетчику, соединенному с генератором эталонной частоты , выходы первого и второго компараторов подключены соответственно к суммирующим и вычитающим входам первого и второго реверсивных счетчиков , к единичному и нулевому вход триггера и к первым входам первого и второго элементов И соответственно , вторые входы которых подключены соответственно к единичному и нулейому выходам триггера, третьи входы которых подключены к выходам логического блока исключени  локальных экстремумов, выход первого элемента И подключен к управл ющим входам де шифраторов и к первому входу элемен та ШМ, а выход второго элемента И соединен с установочным входом счет чика и с вторым входом элемента ИЛИ выход которого соединен с установоч ным входом второго реверсивного сче чика, выход которого соединен с логическим блоком L2ji Однако известное устройство характеризуетс  недостаточной достоверностью анализа случайных процессов с учетом локальных экстремумов, это вызвано тем, что тюкальность данного экстремума определ етс  тол ко по разности его амплитуды предыдущего экстремума (эта разность сра ниваетс  с заданной), но не всегда учитываетс  разность амплитуд данного и последующего экстремумов. Пон тно, что если разность амплитуд двух соседних экстремумов не превышает заданную, то оба экстремума в равной мере могут быть названы лoкaJIЬны й. Кроме того, во втором реверсивном счетчике не всегда накапливаетс  разность двух соседних экстремумов - максимума и минимума или минимума и максимума. В некоторых случа х эта разность равна разности соседних максиг умов или сосед }1их минимумов, что также снижает точносгь анализа. Цель изобретени  - повьшение достоверности за счет исключени  ложных экстремумов. Указанна  цель достигаетс  тем, что статистический анализатор, содержащий два элемента сравнени , первые входы которых соединены с входом устройства, а вторые с соответствующими выходами цифроаналогового преобразовател , подключенного входами к выходам первого реверсивного счетчика, дешифратор максимумов ., вькоды которого 1 одключены к первой группе, входов блока пам ти, втора  группа входов которого соединена с выходами дешифратора попупериодов , генератор эталонной частоты , вькод которого подключен -к входу счетчика, выходы первого и второго элементов сравнени  подключены соответственно к суммирующим и вычитающим входам первого и второго реверсивных счетчиков, к единичному и нулевому входам триггера и к первым входам первого и второго элементов И соответственно, вторые входы которых подключены соответственно к единичному и нулевому выходам триггера , выходы первого и второго элементов И подключены к первым входам третьего и четвертого элементов И и к соответствующему входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом второго реверсивного счетчика, выходы которого подключены соответственно к входам первой группы цифровой схемы сравнени , выход которой соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, втора  группа входов цифровой схемы сравнени   вл етс  дополнительньми входамм анализатора, выход четвертого элемента И подключен к установочному входу счетчика, дополнительно содержит регистр максимумов и регистр полупериодов, разр дные входы которого подключены соответственно к выходам счетчика, а выходы соединены с входами дешифратора полупериодов , разр дные входы регистра максимумов подключены к выходам первого реверсивного счетчика, а выходы подключены ко входам дешифратора максимумов, выход третьего элемента И соединен с управл ющими входами регистра максимумов и регистра полупериодов, а выход четвертого элемента И подключен к управл ющим

входам дешифратора максимума и дешифратора полупериодов и к установочным входам регистра максимумов и регистра полупериодов.

На фиг. 1 приведена структурна  электрическа  схема статистического анализатора, на фиг. 2 - диаграмма , по сн юща  его работу.

Статистический анализатор содержит генератор 1 эталонной частоты, счетчик 2, регистр 3 полупериодов, дешифратор 4 полупериодов, блок 5 пам ти, первый 6 и второй 7 элементы сравнени , первый реверсивный счетчик 8, регистр 9 максимумов, дешифра тор 10 максимумов, цифроаналоговый преобразователь 11, триггер 12, первый и второй элемент И 13 и 14, третий и четвертый элементы И 15 и 16 элемент ИЛИ 17, второй реверсивный счетчик 18, цифровую схему 19 сравнени . Блок 5 пам ти содержит счетчики , каждый из которых накапливает число повторений заданных сочетаний значений нелокального максимума и нелокального полупериода. I Анализатор работает следующим обI разом.

Элементы 6 и 7 сравнени , цифроаналоговый преобразователь 11 и реверсивный счетчик 8 образуют систему , котора  осуществл ет равномерное квантование входного сигнала по урйвню. Триггер 12 и элементы И. 13 и 14 определ ют момент по влени  экстремума. Элементы И 15 и 16. элемент ЙШ 17, реверсивный счетчик 18 и цифрова  схема 19 сравнени  преназначены дл  исключени  учета локалных экстремумов, в схему 19 записываетс  число, пропорциональное амплитуде локального экстремума. Счетчик

2считает импульсы с генератора 1 эталонной частоты и  вл етс  датчиком времени, фиксиру  длительность полупериода - врем ,-прошедшее между моментами достижени  входным сигналом минимума и максимума. Регистр

3полупериодов предназначен дл  промежуточного хранени  значени  полупериода , переписанного со счетчика 8. Дешифратор 4 полупериодов обеспечивает выборку, значени  нелокальтного полупериода, т.е. врем , про- . шедшее между моментами достижени  входным сигналом нелокального минимума и последовавшего за ним нелокального максимума, а дешифратор 10 максимумов предназначен дл  выборки

значени  этого нелокального максимума с регистра 9 максимумов.

При увеличении входного сигнала по вл ютс  импульсы на выходе элемента 6, а при уменьшении - на выходе элемента 7, устанавлива  триггер 12 в первом случае в единичное состо ние, а во втором - в нулевое. Выходные потенциалы триггера 12 подаютс  на первые входы элементов И 13 и 14, на вторые входы которыхпоступают импульсы с элементов 7 и 6 соответственно. Первый импульс с выхода элемента 6  вл етс  признаком по влени  минимума и пропускаетс  элементом И 14, а все последующие не проход т через элемент И так как он блокируетс  потенциалом с выхода триггера 12. Аналогично работает и элемент И 13, который пропускает первый импульс с выхода элемента 7, который  вл етс  признаком максимума. Число, пропорциональное амплитуде входного сигнала, формируетс  в реверсивном счетчике 8. После по влени  очередного экстремума импульс с выхода одного из элементов И 13 и 14 через элемент ИЛИ 17 сбрасывает в ноль реверсивный счетчи 18о При достижении входным сигналом следукщего экстремума в реверсивном счетчике 18 накапливаетс  число, пропорциональное разности амплитуд данного и предыдущего экстремумов. Если полученна  разность не превьш1ает заданную, т.е. данный экстремум  вл етс  локальным по отношению к прдыдущему , то схема 19 выдает запрещающий потенциал на элементы И 15 и 16. Таким образом, при по влении каждого экстремума реверсивный счетчик 18 сбрасываетс  в ноль и в нем будет формироватьс  разность амплитуд всех соседних экстремумов. Импульсы с выходов элементов И 13 и 14 проход т через элементы И 15 и 16 в том случае , если соответствующие экстремумы не  вл ютс  локальными по отношению к предыдущим.

При по влении данного нелокального максимума импульсом с выхода элемента И 15 производитс  перезапись числа, пропорционального .амплитуде данного максимума, с реверсийного счетчика 8 в регистр 9 максимумов и перезапись числа, пропорционального полупериоду данного максимума и ближайшего к нему из предшествовавших нелокальных минимумов. со счетчика 2 в регистр 3 полуперио дов. Выборка этих чисел в блок 5 пам  ти происходит только в том случае, если за данным нелокальным максимумом следует ближайший нелокальный экстремум-минимум. Тогда импульсом с выхода элемента И 16 производитс  выборка этих чисел с регистров 9 и 3 через дешифраторы 10 и 4 в блок 5 пам ти. Если же за данным нелокальным ма симумом по вл етс  ближайший нелокальный экстремум-максимум (а это происходит в том случае, если за да ным нелокальным максимумом следует локальный минимум, по отношению к которому данный максимум  вл етс  локальным), то в регистр 9 переписываетс  вместо данного максимума (уже ставшего локальным), число, пропорциональное амплитуде нового нелокального максимума (по отношению к последовавшему за данным максимумом локальному минимуму), а в регистр 3 переписываетс  вместо дан ного локального полупериода число, пропорциональное новому полупериоду между новым нелокальным максимумом и ранее упом нутым, ближайшим { из предшествовавших нелокальный минимумом . Затем, после по влени  ближа шего ( из последовавших ) нелокального минимума, производитс  выборка с регистров уже этих чисел в блок 5, п м ти, а не ранее записанных, и т.д. Так учитываетс  локальность максиму ма по отношению к последовавшему па ним минимуму. При по влении данного нелокально- о отсчет

го минимума импульсом с выхода элемента И 16 производитс  не только выборка чисел с регистров 9 и 3 через дешифраторы 10 и 4 в блок 5 пам ти , но и последующий сброс в ноль 45

этих; регистров и счетчика 2. При этом регистры 9 и 3 подготавливаютс  дл  записи следующей информации а в счетчике 2 начинает накапливатьс  значение следую1(его полупериода. Если ;за данным нелокальным минимумом следует ближайший нелокальный экстремумМ11нимум ( а это произойдет в том Случае , если за данным нелокальным минимумом следует локальный максимум, по отношению к которому данный минимум  вл етс  локальным), то счетчик 2 снова сбрасываетс  в ноль (при

минимума и последующего максимума.

При наличии максимума (точка 5)

первый импульс с выхода элемента 7

проходит через элемент И 13, после

12 элемент И 13 закрываетс  дл  последующих импульсов. При наличии разрешени  со схемы 19 (разность амплитуд данного максимума и предыдущего минимума в точке S превышает заданную) импульс с выхода элемента И 13 проходит через элемент И 15 и поступает на управл ющие входы регистров 9 и 3. При этом с реверсивт

него счетчика 8 переписываетс  число , пропорциональное амплитуде данного максимума, в регистр 9, а со счетчика 2 переписываетс  полупериод этом -записи в блок 5 пам ти не происходит , так как регистры предыдущим минимумом сброшены в ноль, а записи новой информации в регистры еще не было), в котором начинает накапливатьс  число, пропорциональное новому полупериоду, но уже по отношению к этому нелокальному минимуму , и т.д. Так учитываетс  локальность минимума по fотношению к последующему за ним максимуму. Работу устройства проиллюстрируем на примере анализа им реализации случайного процесса. Предположим, что данна  реализаци  содержит локальные экстремумы в точках , -б , д , е (фиг. 2). При наличии минимума (точка у) первый импульс с выхода элемента 6 проходит через элемент И 14, после .чего потенциалом с выхода триггера 12 элемент И 14 закрываетс  дл  последующих импульсов. При наличии разрешени  со схемы 19 (разность амплитуд данного минимума и предшествовавшего ему максимума превышает заданную) импульс с выхода элемента И 14 проходит элемент И 16 и поступает на управл ющие входы дешифраторов 10 и 4 и на установочные входы регистров 10 и 3 и счетчика 2. При этом производитс  выборка чисел с регистров 9 и 3 в блок 5 пам ти и последующий сброс в ноль этих регистров счетчика 2. Начинаетс  отсчет нового полупериода в счетчике 2. Импульс с выхода элемента И 14 также сбрасывает в ноль через элемент ИЛИ 17 реверсивный счетчик 18. Начинаетс  разности амплитуд данного чего потенциалом с выхода триггера

у9

Т в регистр 3. Импульс с выхода элемента И 13 через элемент .ИЛИ 17 Takже сбрасывает в ноль реверсивный счетчик 18. Начинаетс  отсчет разности амплитуд данного максимума и последующего минимума.

При последующем минимуму в точке о импульс с выхода элемента И 14 не проходит через элемент И 16, так как отсутствует разрешение со схемы 19 данный экстремум  вл етс  локальным по отношению к максимуму в точке в . Этим импульсом сбрасываетс  реверсив ный счетчик i 8.

При наличии максимума в точке 7- разность амплитуды которого и амплитуды предшествовавшего минимума в точке -& превышает заданную, импульс с выхода элемента И 15 производит перезапись с реверсивного счетчика 8 числа, пропорционального амплитуде данного максимума, в регистр 9 ( вместо ранее там записанного числа, пропорционального амплитуде максимума в точке с5, так как этот максимум  вл Iетс  локальным по отношению к последовавшему за ним минимуму в точ ке и перезапись со счетчика 2 числа, пропорционального полупериоду Т,2, в регистр 3 (вместо ранее там записанного локального полупериода Т) .

При последующем минимуме в точке О (разность его амплитуды и амплитуды предыдущего максимума в точке Zпревышает заданную) импульс с выхода элемента И 16 производит выборку числа с регистров 9 и 3 через дешифраторы 10 и 4 в блок 5 пам ти, после чего сбрасывает в ноль регистры 9 и 3 и счетчик 2. В счетчике 2 начинаетс  отсчет полупериода Т.

При по влении максимума в точке е , который  вл етс  локальным по отношению к минимуму в точке импульс выхода элемента И 13 не проходит через элемент И 15.

При по влении следующего минимума в точке )tC(разность амплитуды которого и амплитуды предыдущего и максимума в точке 6 превьш1ает заданную) импульс с выхода элемента И 16 поступает на управл гадие входы дешифраторов 10 и 4 и установочные входы регистров 9 и 3 и счетчика 2. При этом не производитс  выборка числа с регистров 9 и 3, так как они ранее сбрасываютс  в

810

ноль, но сбрасываетс  в ноль счетчик 2, в котором начинаетс  отсчет полупериода Т 4. ( так как полупериод Т отсчитываетс  от минимума в точке ( , который  вл етс  локальным по отношению к последовавшему за ним максимуму в точке 6 .

При последующем максимуме в точке происходит перезапись числа с реверсивного счетчика 8 в регистр 9 максимумов и со счетчика 2 в регистр 3 полупериодов. Далее статистический анализатор работает аналогично.

Таким образом, при работе устройства не регистрируетс  избыточна  информаци  при анализе экстремумов, св занна  с наличием локальных экстремумов . По сравнению с известным предлагаемое устройство обеспечивает более высокую достоверность анализа случайных процессов за счет учета локальности данного экстремума как по отношению к предшествовавшему ему экстремуму, так и по отношению к экстремуму, последовавшему за ним.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Статистический анализатор, содержащий два элемента сравнени , первые входы которых соединены с входом устройства, а вторые с соответствующими выходами цифроаналогового преобразовател , подключенного входами

   к выходам первого реверсивного счет . чика, дешифратор максимумов, выходы которого подключены к первой группе входов блока пам ти, втора  группа

   входов которого соединена с выходами дешифратора полупериодов, генератор эталонной частоты, выход которого подключен к входу счетчика, выходы, первого и второго элементов сравнени  подключены соответственно к суммирующим и вычитающим входам первого и второго реверсивных счетчиков, к единичному и нулевому входам триггера и к первым входам первого и

   i второго элементов И соответственно, вторые входы которых подключены соответственно к единичному и нулевому выходам триггера, выходы первого и второго элементов И подключены к

   первым входам третьего и четвертого элементов И и к соответствующему входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом второго реверсивного счетчика, выходы которого подключены соответственно к входам первой группы цифровой схемы сравнени , выход которой соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, втора  группа входов цифровой схемы сравнени   вл етс  до полнительными . входами анализатора, выход четвертого элемента и. подключе к установочному входу счетчика, от личающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности анализа за счет исключени  ложных экстремумо он дополнительно содержит регистр максимумов и регистр полупериодов разр дные входы которого подключены соответственно к выходам счетчика , а выходы соединены с входами дешифратора полупериодов, разр дные входы регистра максимумов подклю

   фуг. / чены к выходам первого реверсивного счетчика, а выходы подкаючены к входам дешифратора максимумов, выход третьего элемента И соединен с управл ющими входам и регистра максимумов и регистра полупериодов, а выход четвертого элемента И подключен к управл ющим входам дешифратора максимумов и дешифратора полупериодов и к установочным входам регистра максимумов и регистра полупериодов . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 417793, кл. G 06 F 15/36, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 503247, кл. G Об F 15/36, 1975 (прототип).