Устройство для контроля стационарности нормального случайного процесса

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<н970383 (6 )) Дополнительное к авт. свид-ву

Р М К з

G F 15/36 (22) Заявлено 2404.81 (21) 3283128/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

{53) УДК 681. 323 (088. 8) Опубликовано 30.1082. Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 30.10.82 (72) Авторы изобретения

Г.Г ° Прошкин, А.A. Зыков и И.Н. Колзеев (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТАЦИОНАРНОСТИ

НОРМАЛЬНОГО СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА .

Изобретение относится к устройствам для измерения статистических характеристик случайных процессов и может быть использовано в измерительной технике в интересах различных отраслей народного хозяйства.

Известно устройство - электронный коррелятор. Он предназначен для исследования процессов с любым законом распределения амплитуд и содержит цифровой преобраэователь,усилитель, сравнивающее устройство, генератор пилообразного напряжения, генератор импульсов опроса, элементы задержки, схемы совпадения, триггеры, делитель частоты и ревер-i сивный счетчик. Устройство измеряет корреляционную функцию случайного процесса непосредственно через знаковую моментную функцию связи между значениями исследуемого случайного процесса в момент времени t и знаками случайного процесса Х (t} в моменты t + С(1).

Известен другой коррелятор, который измеряет корреляционную функцию путем оценки вероятности знаковых совпадений.

Устройство соотоит иэ модулятора

АИМ, преобразующего сигнал в равномерную случайную последовательность.

Этот сигнал поступает на амплитудный селектор. Импульсы, превысившие 1 порог селекции (среднее значение сигнала), возбуждают одновибратор, формирующий стандартные импульсы.

Эти импульсы подаются на схемы совпадений и в линию задержки. На выходе схемы совпадения сигнал появляется только при одновременном появлении импульса с одновибратора и дифференцирующей цепи (линии задержки).Общее количество импульсов подсчитывают счетчики (2).

Рассмотренные устройства измеряют корреляционную функцию процесса на его отдельных, участках. Оценку стационарности в широком смысле осуществляют ручным способом путем срав» нения графических значений математическбго ожидания и корреляционных функций для различных участков про цесса. Естли математическое ожидание (m ) и корреляционная функция „)

25 на йнтервале t — .сз равны соответственно математическому ожиданию

m > и корреляционной функции Rg на хъ интервале t — t4., то процесс считают стационарньвл в широком смысле.

ЗО При этом учитывают погрешности

970383 (статистический разброс) получения .m> и R>„

Описанные устройства обладают ,рядом недостатков, основным из которых является невозможность оценки и контроля стационарности.

Из теории, известно, что среднее число совпадений N,,(т„,m ) положи« тельных выбросов на уровйе среднего значения двух незайисимых нормальных стационарных процессов совпадает со средним числом положительных выбросов одного из этих процессо :

1 „М ун где N< (п ) — среднее число положиф. тельных выбросов одного из процессов на уровне среднего значения процесса;. вторая производная нор0 мированной корреляционной функции процесса, Для двух некорреляционных участков одного и того же процесса, т.е. Г.Ь,7 C

Ю ("кор= j "к()И С. (2) о

Учитывая (1) и (2) среднее число совпадения пОложительных выбросов на уровне среднего значения для двух некоррелиронанных участков нормального стационарного эргодического процесса равно среднему числу положительных выбросов на одном из участков.

Следовательно, несовпадение (неРавенство) N (mg m ) с Б (m< ) . свидетельствует о том, что нормальный процесс нестационарен в широком смысле..

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля стационарности нормального случайного процесса, содержащее первый блок усреднения, вход которого является входом устройства, а выход подключен к первому входу первого усилителя-ограничителя, блок задержки, элемент И,, выход которого подключен к первому входу реверсивного четчика, в устройство введены торой блок усреднения, второй усилитель-ограничитель, компаратор, формирователь строб-импульсов, и второй и третий элементы И, первые входы которых подключены к соответствующим выходам формирователя строб»импульса, вход которого является синхронизирующим входом уст,ройства, вторые входы второго и третьего элементов И соединены с

Компаратор 5 соединен с выходом реверсивного счетчика, Блок 6 задержки соединен входом с входами блока 1 усреднения и ограничителя 2, а выходом с первьм входом усилителяограничителя 7 и через второй блок

11 усреднения с вторьм входом усилителя-ограничителя 7 °

Усилитель-ограничитель 7 соединен первьм входом с выходом блока 6 задержки, выходом второго блока 11 ус55 реднения, а выход - с входом элемента И 8, который соединен входом с выходом усилителя-ограничителя 7, а выходом с входом элемента И 9, который входами соединен с выходом

60 элемента И 8 элемента И 3, входом реверсивного счетчика 4, а выходом с вторьм входом реверсивного счетчика 4.

Блок 10 формирования импульса

65 соединен выходами с элементами И 3

25 .30

40 выходами первого и второго усилителей-ограничителей соответственно, второй вход первого усилителя-ограничителя и вход блока задержки подключены к входу устройства, выход блока задержки соединен с входом второго блока усреднения и с первьм входом второго усилителя-ограничителя, второй вход которого подключен к выходу второго блока усреднения, выход третьего элемента И соединен с первьм входом первого элемента И, второй вход которого объединен с вторьм входом реверсивного счетчика, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход ко" торого является установочным входом устройства.

На чертеже дана блок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 Усреднения, усилитель-ограничитель 2, элемент И 3, реверсивный счетчик 4, комнаратор 5, блок 6 задержки, усилитель-ограничитель 7, элементы

И 8 и 9, блок 1.0 формирования стробимпульса. Блок 1 усреднения соединен входом с входом блока 6 задержки и входом усилителя-ограничителя

2, а выходом с входами первого 2 усилителя-ограничителя. Первый усилитель-ограничитель 2 соединен первым входом с входами блока 1 усреднения и блока б задержки, вторым входом с выходом блока 1 усреднения, а выходом с входом элемента И 3, который входом соединен с выходом усилителя-ограничителя 2, а выходом с первьми входами реверсивного счетчика 4 и элемента И 9.

Реверсивный счетчик 4 первым входом соединен с выходом элемента И 3 и первым входом элемента И 9, вторьм входом с выходом элемента И 9, а вы ходом с. входом компаратора 5, 970383 и 8. Блок ll усреднения соединен входом с выходом блока 6 задержки, а выходом с входом усилителя-ограничителя 7.

Устройство работает следующим образом.

Продолжительность измерения задается блоком 10 выработки временного строба, открывающего через элементы И 3 и 8 поступление в течение времени импульсов на элемент H 9 и реверсивный счетчик 4. Блок 10 может быть выполнен как триггерная схема,. на оба входа которой через кнопку 12 подаются запускающие импульсы.

Измеряемый случайный сигнал с нормальным законом распределения поступает на вход интегратора, на входе которого образуется среднее значение сигнала. Одновременно из. меряемый сигнал поступает на-первые входы первого и через линию задержки второго усилителей-ограничителей.

Задержка по времени выбирается исходя из условия Г рд 7 Гк р . Этим обеспечивается некоррелированность двух исследуемых участков процесса.

На вторые входы усилителей-ограничителей поступает напряжение, пропорциональное среднему значению реализации.

Усилители-ограничители выделяют положительные выбросы сигнала на уровне средних значений, преобразуя их в прямоугольные импульсы.

Через элемент И 3 с выхода первого усилителя-ограничителя импульсы поступают на вход реверсивного счетчика и схемы совпадений. На второй вход схемы совпадений импульсы поступают через элемент И 8 с выхода второго усилителя-ограничителя 7.

В схеме совпадений происходит процесс совмещения импульсов по времени их появления. На второй вход реверсивного счетчика проходит только количество совпавших импульсов.

В реверсивном счетчике образуется разность импульсов, полученных от схемы совпадения, т.е. число совпадений положительных выбросов на уровне среднего значения для двух некоррелированных участков и импульсов, образованных положительники выбросами для одного из участков.

Полученная разность импульсов поступает в компаратор 5, где она сравнивается с допустимьик значением, обусловленным аппаратурной и методической погрешностью измерений.

Укаэанная совокупность признаков позволяет проводить оценку и осуществлять автоматический контроль стационарности нормального эргодического процесса. При этом быстродействие контроля повышается в 10 -10 в раз и становится возможник его осуществление в темпе проведения испытаний, в том числе и в реальном времени.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 200892, кл. G 06 F 15/36, 1967.

2. Прянишников В ° А. Установка для измерения коэффициента корреляции.- Электросвязь, 1964, 9 8.

Формула изобретения . Устройство для контроля стацио15 нарности нормального случайного процесса, содержащее первый блок усреднения, вход которого является входом устройства, а выход подключен к первому входу первого усилите;ц ля-ограничителя, блок задержки, элемент И, выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,, с целью повышения быстродейстр5 вия, в него введены второй блок усреднения, второй усилитель-ограничитель, компаратор, формирователь строб-импульсов, второй и третий элементы И, первые входы которых подключены к соответствующим выходам формирователя строб-импульса, вход которого является синхронизирующим входом устройства, вторые входы второго и третьего элементов

И соединены с выходами первого и второго усилителей-ограничителей соответственно, второй вход первого усилителя-ограничителя и вход блока задержки подключены к входу устройства, выход блока задержки соединен

40 с входом второго блока усреднения и .с первьал входом второго усиллтеляограничителя, второй вход которого подключен к выходу второго блока усреднения, выход третьего элемен45 та И соединен с первым входом первого

i элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом реверсивного счетчика, выход которого подключен к первому входу компаратора, 5Q второй вход которого является установочнич входом устройства.