Устройство для измерения вероятностных характеристик случайных процессов

285368

Gaea Сове скин

Социалистическик

Ресоубаи

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Кл. 42m, 7, 52

Заяв,зено 01.11.1969 (Ле 1310247/18-24) с присоединением заявки ¹â€” Приоритет—

Опубликовано 29.Х.1970. Бюллетень ¹ 33

Дата опуоликозания описания 31.V.1971

Комитет но делам изобретений и открытий ори Сонете Министров

СССР. 1ПК G 06g 7, 52

А||то р изобретения

Г. Я. Мирский

1

< r

* - - - - ° 1 с- с;—

3 Fi il B I ITC 1 b

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ

Предлагаемое устройство относится к специализированным средствам вычислительной техники.

Известны устройства для измерения вероятностных характеристик случайных процессов, содержащие центрирующ|ие фильтры, модульну|о схему, аналого-цифровой преобразователь, схемы совпадений, дискриминатор знака, реверсивный счетчик,и|мпульсснв, схему сравнения, источник напряжения. узел регулируемой задержки, временной селектор, делитель частоты, триггеры и кнопочный выключатель.

Однако такие приборы не позволяют измерять условное математическое ожидание одного случайного процесса относительно значений второго случайного процесса и коэффициент линейной рсгрессии.

Предлагаемое устройство сочетает в себе возможности измерен 1й при прямом,отсче ге нормированных корреляционных функций IHopмалыых случайных процессов, среднеквадратичных отклонений, условных математических ожиданий и коэффициентов линейчой |регрессии. От известных оно отличается тем, что в нем второй, вход |схемы сравнения связа|н c,èlñточ ником постоянного напряжения, а ее выход подключен к управляющему входу аналогоцифрового преобразователя и ко входу временIIo1 о селектора |через |узел репул|и|р|уе|мой задержки, выход которого также соединен с подви?кным контактом,пер вой линии трехлинейного дв ухпол |ооното переключателя. Оди н неподвижный контакт этой линии связан с выходом схемы сравнения, |подв|пжный .ковта|кт

5 LTOpOA HHHH 1ICpeH. IO 1BTC H COC 1IHCH CO входом схемы сравнения, IlclplBbIII |неп|зд вижный коита кт |под .<лючен ко Bxoëiío ì ó зажнему исто-IIHHK3 второго случайнолч IITlpoULcà, а втаpoII иепО|д|в и?кный конта|кт соединен co JBTIolpbIAI

1Q непод|зиж?1ьп1 |конта|ятом третьей тин|ги, IIIclpвый не|ггодвиж ный кс|нтапст которой под|ключен ко .вх одно м|у:3 а жиб1 истОччник а и ер|во го слфчай|ного |пр,оцееса, а ее |подв|и?KIHûé конта|кт связал через одноп|олюсный вы|ключатель lco

15 входами |м<одулыной с емы и дис1К|рииыатора зна|ка. Выходы ди|с|крс|м ината|р а |пр|и,соед|и нены

1е|р е з двухл и н е йн ы и |пер ек л ю-1 а тел ь,ко входам схе,м со|впа|деиий.

Бл о|к-|схема vc Bpio HIBTIB B H BO6pa?I; eH a c I a чОр20 теже.

Устройство содержит входной зажим 1 источника первого случайного процесса, пе|рвый центрирующий фильтр 2, модульную схему 3, аналого-цифровой преобразователь 4, схемы

25 совпадений 5 и б со входами 7 — 9 и 10 — 12 соответстве|нно, реверсивный счетчик импульсов 18 с суммирующим входом 14 и вычитающим входом 1о, дискриминатор знака 16,,входной зажим 17 источника второго случайного

ЗО |процесса, второй центрирующпй фильтр 18, 285368 схему сравнения 19, источник, постоянного напряжения 20, временной селектор 21, делитель частоты (пересчетную схему с регулируемым коэффициентом 1пересчета 22, триггер 28, замыкающую кнопку 24 с самовозвратом, уз л регулируемой задержки 25, двух1полюсный трехлинейный переключатель 26 с подвижными контактами 27 — 29 и парами ноподаижных контактов 30,и 81, 82 и 88, 84 и 35, однополюсный выключатель 86, зажим 87 для подключения внешнепо генератора импульсов, двухполюсный двухлинейный переключатель 88 с подвижными контактами 89 и 40 и,парами неподвижных контактов 41 и 42, 43,и 44.

При измерении условного математического ожидания схема работает следующим образом.

Переключатель 26 устанавливают в положение, обратное 1показанному HB чертеже, т. е. замыкают контакты 27 и 31, 28 и 83, 29 и 35.

Выключатель 86 замкнут. Замкнуты также контакты 89 — 42 и 40 — 44 переключателя 38, Напряжение реализации первого исследуемого случайного процесса, подводимое к зажиму 1, минуя цецтрирующий фильтр 2, попадает,в модульную схему 8, .на выходе которой получается модуль напряжения реализации

<первого, процесса. Это напряжение поступает в аналого-цифровой преобразователь 4, где преобразуется в импульсы, число которых 1пропо;?Lfkfollÿëbkfo выходному напряжению модульнон схемы в момент запуска преобразователя.

С выхода преобразователя,импульсы подаются на,входы 7.и 10 схем;совпадений 5 и 6. Если при этом с дискриминатора знака 16.подается

Ilоложите IbHbf f1 с11гн31л HB fB.

:.овпадений 6, через последнюю импульсы могут поступить на вычитающий вход 15 счетчика 18. Прохождение импульсов в счетчик возможно при наличии разрешающсго напря?кения на .входах 9 и 12 схем, совпадений 5 и 6, что имеет место, когда три1тер 28 находится в еди1нич<иом положении. Исходное положение триггера нулевое; при этом обе схемы совпадений закрыты.

Напряжение реализации второго случайного процесса, стационарно связанного с первым, подводится через зажим 17 к одному входу схемы, сравнения 19,,на другой BKQJ, которой подается ?т источника 20 постоянное 11апря?1<е1 ие, относительно которого определяется c;I0HfH0e математическое ожидание. 1(orpa HBпряжение .реализации второго процесса принимает значения, равные установленному постоян<ному .напрям<ени10, на выходе схемы срав fe,ния 19 появляется имлульс, залускающий аналого-цифровой преобразователь 4. ОТ;10шение числа, сосчитанного реверсив.1ым счетчиком импульсов 13 за интервал измерения, к числу выборок, т. р. импульсов, возника1ощих на выходе схемы сравпсния 19 в течение того

5?

65 же интервала, дает оценку условного математического ожидания. Количество выборок (продолжительность измерения) задается устройством, состоящим из временного селектора 21, делителя частоты (пересчетной схемы) 22, триггера 28 и кнопки 24.

До начала, измерений триггер 28 находит=я в нулевом положении. При этом на входы 9 и

12 схем совпадения 5 и 6, а также на временной селектор 21 подается «запрещающий» потенциал. После нажатия кнопки 24 .первый выходной импульс схемы сравнения 19,перебрасывает триггер 28 в единичное, положение; на схемы совпадений 5, 6 и в1ременной селектор 21 поступает «разрешающее» напряжение

С этого момента создается, возможность, передачи выходных импульсов àналопо-цифрового преобразователя 4 через,схемы совпадений

5 и 6.в реверсывный счетчик 13.

Пока григгер 28 пребывает в единичном положении, импульсы, образующиеся на выходе схемы сравнения 19, поступают через временной селектор 21 в делитель частоты 22, представляющий собой пересчетную схему, коэффициент,пересчета которой выбран таким, что обеспечивается прямой отсчет.

После поступления импульсов в количестве, равном коэффициенту пересчета (это число достаточно велико), на вы:<оде 1елителя частоты .возникает импульс, перебрасыв1110щий триггер 23 в,нулевое положение. В,результате снимается «разрешающее» напряжение со схем совlf;f+clHIIII 5, 6 н,временногO селектора 21. На этом цикл измерений при данном

3Hlf CkI k1 I< 113 п1?яжеH HH HCTO IHII KB 20 за каH Iивается.

Для того чтобы описываемое устройство измсряло функции корреляции, необходи;10 установить переключатель 26 в положение, пзK333HHOL HB IePTÑ?KC, T. e. 3RA)I

27 и 30, 28 и 82, 9 и 84, в результате чего включаются I3 схему узел регулируемой задержки 25 и центрирующие фильтры 2 и 18.

IcpcK:fIoH 1TE . Ib .?8 0 тается в 1 0M ?1<0,110ложсnuu: замкнуты контакты 39 и 42, 40 и 44. ,При измерении нормирован-Iof< ф нкцпи корреляции выключатель 86 замкнут. и на вхо IHOII зажим 17 подается н11пря?1<ение Ipckfлизации исследуемого нормального 1гауссового) стационарного случайного процесса, обладающего эргодическим,свойством. 113 схему сравнения 19 подается от источника 20 определенное напряжение (оптимальное значение равно увеличенному в 1,41 раза сред11еквадрати 1 11ому .отклонению). В узле регулируемой задер?кки 1 с13113вливает .я треб\ емос значеkk1fe аргумента функции корреляции.

Так как теперь аналогo-цифровой прсобразoватель 4 за пускается выходным и,им 11ульсами схемы сравнения 19, задср?ка:1ными Hkl установленный интервал, то схема определяет условное среднее значение задержанного с:1гнала относительно значения постоянного нап1?я?кения. Ее р300ТВ протекае1 выше. Показа;1пс реверсивного счетчика,в конО

285368 це цикла измерений пропорционально оценке нормированной функции корреляции исследуемого случайного процесса. Если установить определенный коэффициент, пересчета делителя частоты 22 (это число достаточно велико), то коррелометр полу гнтся прямопоказывающи м.

При измерении, коэффициента линейной регрессии размыкается выключатель Зб (положения Остальных переключателей сохраняются неизменными), Напряжение реализа цин первого случайного процесса подводится к зажиму 1, а напряжение второго случайного процесса — к зажиму 17. Задержка равна .нулю.

В конце цикла измерения показание реверсивного счетчика пропорционально коэффициенту линейной регрессии. Надлежащий выбор коэффициента пересчета делителя частоты позволяет получить прямой отсчет.

Взаимная корреляционная функция двух. нормальных стационарных процессов, обладающих эргодическим,свойством, измеряется нри Тсх же положениях перекл10чятелей и по

ToIi же методике, что и коэффициент линейной уегрессии,.но в каждом цикле измерений устанавливают требуемую величину задержки. Показание счетчика в конце цикла измерения пропорционально произведению оценки нормированной функции взаимной корреляции на отношение среднеквадратичных отклонений первого и второго случайных процессов.

Величи,ны среднеквадратичных отклонений измеряются тем же устройством. Для этого нужно подключить к зажиму 37,внешний генеря.гор импульсов (на чертеже не показан), оставить переключатель 2б в положении, показанном;на i÷åðòåæå, переключатель 38,перевести .в положение, при котором подвижный контакт 40 замкнут .на неподвихкный контакт

43, а подвижный контакт 39 соединен с непоконтактом 41. При этом Hìf1 f Ibcы, образующиеся на выходе я,налого-,цифрового

:преобразователя 4,:могут проходить только I3 суммирующий вход 14 реверсивного счетчика 13 через схему совпадений 5. Вы нзтяющий вход 15 счетчика 18 закрыт, тяк как ня вход 11 схемы совпадений б,напряжение нс подается, Напряжение реализации первого случайно10 процесса подводится к зажиму 1. Центрнрованное фильтром 2 и выпрямленное модульной схемой 3 напряжение превращается пре.образователем 4 в импульсы, которые после нажатия кнопки 24 поступают через схему .. овпядсний 5 в c÷cò÷èê 18. По истечении зяданного чис1а выборок (запусков преобразоьателя 4 импульсами генератора) показание счетчика 18,пропорционально среднеквадратичному отклонению первого случайного Ilpo5 цесса. Затем на входной зажим 1 подается на,пряжение реализации .второго случайного процесса, и цикл измерений повторяется. Если задать определенным число .выборок при эгом ,измерении, показание счетчика даст непосред10 ственно отношение среднеквадратичных отклонений первого и,второго процессов.

Подключение .внешнего генератора импульсов к зажиму 37 дает, возможность измерять и обычное среднее значение случайного про15 цесса.

Предмет из о бр ете ння

Устройство для измерения вероятностных характеристик случайных процессов, содержа20 щее первый центрирующий фильтр, связанный через модульную схему с аналого-цифровым преобразователем, схемы совпадений, дискриминатор знака, реверсивный счетчик импульсов, схему сравнения, источник постоянного

25 напряжения, второй центрирующий фильтр, соединенный с одним из двух входов схемы ,сравнения, узел регулируемой задержки, временной селектор, делитель частоты, триггер и кнопочный выключатель, отличающееся тем, 30 что, с целью увеличения числа измеряемых параметров, .в,нем второй, вход схемы сравнения связан с источником постояннога напряжения, а ее выход подключен .к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя и ко вхо35 ду временного селектора через узел регули.руемой задержки,,выход которого также соединен с подвижным контактом первой линни трехлинейного двухполюсного переключателя, причем Один неподвижный контакт этОЙ линни

40 связан с выходом схемы сравнения, подвиж.ный контакт второй линии переключателя соединен со входом cxLìû сравнения, .первый ,неподьижнь|й контакт подключен ко входному зажиму источника второго случайного процес45 са, а.второй неподвижный контакт соединен со вторым неподвижным контактом третьей линии, первый неподвижный контакт которой подключен ко,входному зажиму источника первого случайного процесса, а ее подвижный

50 контакт связан через однополюсный выключатель со входами модульной схемы и дискриминатора знака,,выходы дискриминатора присоединены через двухл и не Йны и переключатель ко гходам схем совпадений.

285368

Составитель В. )Ковннскнй

1ведактор Б. 6. Федотов Техред Т. П. Курнлко Корректор Л. А, Царькова

Заказ 8107 Тираж 480 Подписнее

Е НИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушокая наб., д. 4/5

Областная типография Костромского управления ко печати