Анализатор распределений вероятностей временных интервалов между соседними выбросами случайных процессов

Патент 746317

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii 746317 (61) Дополнительное к авт. сви (22) Заявлено 04. 03, 77 (21) (51) М. Кл. с присоединением заявки ¹

01 R 23/02 г

G 06 7/52

Гооударстееииый комитет (23) Приоритет

СССР по делам иэооретеиий и открытии

Опубликовано 07.07. 8

Дата опубликования о (53) УЛК 68 ..3 (088,8) И. А. Малевич, Б. П. Устинов и В. М. Баранчиков (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем Белорусского государственного университета им. В. И. Ленина (71) Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ВЕРОЯТНОСТЕЙ

ВРЕМ ЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ МЕЖДУ СОСЕДНИМИ

ВЫБРОСАМИ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники,, может быть использовано для оператив-, -ного, анализа законов статистических распределений между выбросами случайных процессов и анализа вероятностных харак5 теристик флуктуаций радиоэлектронных систем, По основному авт.свид. Уе 515998 известен анализатор плотности вероятности длительности между выбросами случайных процессов, содержащий блок определения временного положения выброса, соединенный с входом линии задержки и с первым входом время-ампли35 тудного преобразователя, подключенного выходом к многоканальному амплитудному анализатору, делителю частоты, и блоки формирования эталонных временных сдвигов, причем выход линии задержки соединен с первым входом блока формирования прецизионных временных сдвигов, второй вход которого подключен к выходу многоканального амплитудного анализатора, а выход соединен через делитель час= тоты со вторым входом время-амплитудного преобразователя.

Недостатки известного анализатора заключаются, во-первых, в низкой точности измерения быстропеременных процессов, так как при регистрации гистограммы плотности вероятности с предельным разрешением имеют место пропуски быстрых компонент реализации процесса

1 флуктуации которых превышают диапазон интерполяции в силу того, что размерность интерполяционной измерительной шкалы устройства в процессе измерения постоянна и фиксирована. Это приводит к искажению истинного закона регистрируемого распределения за счет искусственной и фильтрации быстрых компонент, а следовательно, и к снижению точности измерения распределений; во-вторых, в низком быстродействии измерения параметров регистрируемых распределений плотности вероятности измеряемых ïðîцессов из-за необходимости последова746317

3 тельного подбора диапазонов устройства

or более грубого к более точному для получения максимального правдоподобия гистограммы при наивысшем разрешении, а это связано с большими затра1 тами времени на анализ исследуемых процессов.

11елыо изобретения являются повыше- . ние точности и уменьшение времени анаJIBE, 0

С этой целью в анализатор распре-. делений вероятностей временных интервалов между соседними выбросами случайных процессов, дополнительно введены два ключа, преобразователь аналог -код, д буферный регистр, блок сравнения, счет чик, блок управления и блок задания параметра статистической точности, при этом выход блока управления соединен с первыми входами первого и второго 20 ключа и с входом блока задания параметра статистической точности, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого сое-" динен с выходом буферного регистра, пер- 25 вый вход которого соединен с выходом второго ключа, второй вход соединен с входами делителя частоты, с первым входом время-амплитудного преобразователя и подключен к выходу счетчика, вход ко- З0 торого соединен с выходом блока срав нения, выход время-амплитудного преобразователя подключен ко второму входу буферного регистра и к входу преобразователя аналог-код, выход которого соеди- 35 нен со вторым входом второго ключа и с выходом делителя частоты, выход первого ключа соединен с входом блока определения временного положения выброса. 40

Блок-схема анализатора представлена на чертеже.

Анализатор содержит первый ключ 1, блок 2 определения временного положе45 ния выброса, прецизионную линию 3 задержки, времяамплитудный преобразователь 4, многоканальный амплитудный анализатор 5, синхронизирующий СВЧ-генератор 6, делитель 7 частоты, фильтр

8 верхних частот, блок 9 управления частотой, рециркуляционный генератор

10, фильтр 11 нижних частот, блок 12 управления, блок 13 сравнейия, второй ключ 3.4, буферный регистр 15, счет55 чик 16, блок 17 задания параметра статйстической точности, преобразователь аналог-код 18, блок 19 формирования аталонных временных сдвигов, 4

Работает анализатор следующим образом.

Исследуемый случайный процесс через первый ключ подается на вход блока

2, где из исследуемой реализации выделяются экстремальные выбросы (максимумы и минимумы) случайного процесса и вырабатываются стандартные по дли- тельности и амплитуде выходные импульсы, временное положение которых соответствует установленному пороговому уровню входного дискриминатора блока 2 ° Таким образом, на выходе блока 2 формируется последовательность временных интервалов виэм И tèüìIÍ+3"âeëè÷èíà которых определена расйоложением экстремумов. исследуемого процесса, Для осуществления непрерывйого цикла анализа последовательного ряда следующих друг за другом интервалов

П), из (и+1)производится задержка во времейи последовательности сформированных интервальных импульсов при помощи прецизионной линии задержки на время, необходимое для окончания каждого цикла измерения.

Начало цикла измерения интервала иэ (8) осуществляется при подаче на прецизионную линию задержки и времяамплитудный преобразователь 4 последовательности интервальных импульсов, сформированной в блоке 2. Выходной сигнал прецизионной линии задержки, задержанный на время Э, необходимое для окончания предыдущего цикла измерения1 (п-1),осуществляет запуск рециркуляционного генератора 1Î,,В результате этого в фазе с выходным сигналом "старт" прецизионной линии задержки в рецнркуляционном генераторе

10 генерируется измерительная серия импульсов, которая является аталонной, причем ее начало совпадает с задержанHh1M на время интервальным импульсом исследуемого процесса., Для стабилизации измерительной серии и исключения аффекта накопления флуктуаций в рециркуляпионном генераторе используется принудительная син хронизация его периода по фазе синхронизируюшего эталонного СВЧ-генератора 6 в режиме деления частоты. В результате этого происходит синхронизация момента срабатывания рециркуляционного генератора по фазе сигнала синхропизирующего эталонного СВЧ-генератора 6. B этом случае стабильность периода измерительной серии полностью

5 74631*.7 6 определяется исходной стабильностью син- устройстве выбор диапазона измерения дехрониэирующего эталонного СВЧ-генера- лителя 7 частоты и синхронно с ним диа-. тора 6, назона преобразователя 4 время-амплиИэмерительная серия импульсов рецир- туда производится автоматически по мекуляционного генератора 10 поступает на s ре адаптации функциональных возможносвход делителя 7 частоты измерительной тей структуры анализатора в процессе серии, räå происходит формирование пос- накопления статистических данных слеледовательности опорных интервалов о дующим образом. путем пересчета измерительной серии, Цикл адаптации анализатора начинаетВ фазе с выходными импульсами бло- 1О ся при появлении в исследуемой реализека 2 параллельно с поступлением сиг- ции процесса быстрых компонент. При нала на прецизионную дискретную линию этом в анализаторе производится иэ ус E задержки 3 запускается время-амплитуд- ловий требуемой статистической точносный преобразователь 4 и начинается про- ти (которая задается через блок 12 упцесс измерения интервала 1 „(n).Bñëåä >> равления блоком 17 в виде количества за этим ближайший импульс последова- допустимых выходов временных кодов бутельности опорных интерваловделителя7, ферного регистра 15 за диапазон аналисоответствующий окончанию измерения, за, зафиксированный в блоке 13 сравнепоступает на второй вход время-ампли- ния), определение размерности временной тудного преобразователя 4 и выключает 20 шкалы, его, оканчивая тем самым процесс иэ- По команде блока 12 управления о мерения интервала At (ï) . С выхокрываются по управляющим входам ключи да время-амплитудного преобразователя 11 и 14,вслед за чем исследуемая реа4 сигйал, амплитуда которого пропорцио- лизация поступает на входной блок 2 и нальна измеренному интервалу р4 (pj, далее полученная в процессе измерения подается на вход многоканального ампли- кодовая комбинация с выхода преобразотудного анализатора 15, в котором каждо- вателя аналог-код 18 и одновременно му значению амплитуды соответствует выходная серия делителя частоты регистсвой дискретный канал запоминающего рируются буферным регистратором 15, устройства, Выходной сигнал многоканаль- о после чего ключ 14 вновь закрывается. ного анализатора подается на первый вход Записанная в буферный регистр кодовая импульсного рециркуляционного генера- посылка К является мерой, которая датора 10, где производит блокировку лее в блоке 19 сравнения сравнивается (срыв колебаний) измерительной серии с эталонным бланком 1, поступившим иэ импульсов. Число импульсов последователь-35 блока 17 формирования параметра станости L e оoп оoрpнn ы х x иHнHтTеeр вaаeл оeвe, уклады- тистической точности. В случае, когда вающихся в измеряемый интервал < (д) размерность кодовой посылки К > укас выхода делителя 7 и интервал задержки ладывается в размерность аталонного регистрируются параллельно при каждом бланка Б, результат измерения фикцикле измерения, 4О сируется в памяти многоканального ана истограмма, зафиксированная в па- лизатора 5 и начинаетсЯ новый цикл мяти многоканального анализатора 5 яв- анализа. ПРи выходе за диапазон сРавляется исчерпывающей характеристикой, нения оценки ф уктуац (кодовои понения оценки фгуктуации, которая позволяет получить необходимые вЂ .. сылки )(2 ) исследУемого пРоцесса на выходе блока 13 сравнения появляется

Л, Недостаточность априорных сведений импульс (И ), которыи фиксируется (сумоб исследуемых процессах при снятии гис миРУетсЯ) счетчиком 16, вслед за чем тограмм приводит к необходимос и по е- срабатывает (сбрасывается) буферный ре накопления информации .вЂ”.„оиз оди ь Регистр 15 и следУющаЯ кодоваЯ комв т 50 в прототипе переключение диапазона де- бинациЯ с выхода преобразователЯ аналителя частоты измерительной серии 7 и изменять разрешение npeobðàço „гистром 15 в качестве новой мерь дл время-амплитуда с целью наиболее дос- сРавнениЯ и далее циклыанализа повтотоверной реги р гистограмм с наи- ряются до достиже""я "д иной стати большей возможной точностью измерения (наибольшим алектрическим разре- При превышении заданного. числа вышением), что приводит к снижению точ- ходов (я„) за диапазон (цикл й) ности и быстродействия. В предлагаемом счетчиком 16 (определяется флуктуацй.

7463 ями измеряемого процесса) происходит перестройка размерности временной шкалы анализатора, Т.е. при переполнении счетчика 16 происходит адаптация анализатора и переключение на следующий 5 (более "грубый диапазон) делителя частоты измерительной серии и синхронно преобразователя 4. На данном диапазоне делителя частоты и преобразователя время-амплитуда вновь последователь- 0 но осуществляется ряд циклов измерения в блоке сравнения, в затем вновь переключается диапазон блока 7 (если входной процесс сильно фпуктуирует). Данный процесс адаптации последователь!

5 но повторяется.

Таким образом, адаптивный цикл получения гистограммы плотности распределения длительностей между соседними выбросами случайных процессов заключается в следующем. Из априорных сведений об исследуемом процессе X (Ц блоком 12 управления через блок 17 задается число выходов за диапазон интерполяции анализатора, что эквивалентно

25 заданию уровня "пьедестала" (ширины данного рас пределе ния) регистрируем ых распределений. В исходном состоянии устанавливается диапазон анализа с мак30 симальным разреыением (минимальные предполагаемые .флуктуащш) . Максимальное число выбросов случайного процесса определяется предельными возможностями памяти многоканального анализатора Б, Если флуктуации исследуемого процесса малы, т.е, число заданных выходов эа диапазон не превышается, то процесс набора гистограмм прекратится при достижении в одном из каналов

40 заданного числа накоплений. Если флук-. туации-процесса значительны, то число выходов эа диапазон превышает заданное из условий статистической точности и вслед за атим происходит автоматический

45 переход на следующий поддиапазон набора с большей ширины пьедестала распределения. При удовлетворении на этом диапазоне условию заданной статистической точности набор прекращается аналогично

50 вьппеописанному. При невыполнении производится адаптация, т.е. переход на следующий более широкий (грубый) диапазон и так последовательно до последнего диапазона. Если же условия требуемой статистической точности не выполняются и на последнем диапазоне, то произво. дится остановка анализа и возвращение в исходное состояние анализатора (мак17 8 симальное разрешение), вносятся новые условия статистической точности или индицируется факт, что флуктуации исследуемого процесса выходят эа предельные возможности анализатора и не могут быть им измерены с заданной статистической точностью.

При автоматическом переходе с диапазона на диапазон дпя удовлетворения требования статистической точности многоканальный анализатор 5 регистрирует последовательный ряд гистограмм с максимальным разрешением, С точки зрения предельных возмо>кностей анализатор регистрирует: диапазон флуктуаций (при сохранении электрического разрешения) в пределах допустимого числа каналов анализатора, и любой широкий диапазон флуктуаций с ухудшением электрического разрешения при условии выхода флуктуации за диапазон числа каналов анализатора, т.е. в последнем случае для сохранения всего пьедестала распределения

1 необходимо увеличить шаг квантования, что эквивалентно ухудшению электрического разрешения.

В процессе адаптации при переходе с поддиапазона на поддиапазон в многоканальном анализаторе 5 производится сти- . рание предшествующих накоплений (гистограмм), квк не отвечающих заданным условиям, Таким образом, адаптивный цикл измерения плотности распределения длительности между выбросами случайных процессов происходит автоматически без участия оператора до тех пор, пока не будут удовлетворены условия требуемой статистической точности при максимально возмо>кном дпя этого случая электрическом разрешении.

Возможный диапазон измерения адаптивного анализатора простирается от

0,5 Мкс до нескольких секунд при алек- l O трическом разрешении 1.10 .

Использование новых элементов вЂ” буферного регистратора, управляемой схемы сравнения, преобразователя аналог-код, детектора, схемы сравнения, программатора и датчика статистической точности вЂ” обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества:

-исключает выполнение оператором в процессе измерений большого числа вычислений; не требует присутствия оператора в процессе долговременных измерений.

А нализатор распределений вероятностей временных интервалов между выбросами случайных процессов по авторскому свйдетельс т ву М 515998, о т л и- ч а ю шийся тем, что для повышения точности и уменьшения времени анализа в анализатор дополнительно введены два ключа, преобразователь аналог-код, буферный регистр, блок сравнения, сче чик,блок управления и блок задания параметра . статистической точности, при этом выход блока управления соединен с первыми входами первого и второго

Применение подобных анализаторов даст возможность снизить стоимость научных экспериментов.

Формула изобретения

746317 10 ключа и с входом . блока задания параметра статистической точности, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом буферного регистра, первый вход которого соединен с выходом второго ключа, .второй вход вЂ” объединен с входом делителя частоты, с первым входом время-амплитудного преоб10 разователя и подключен к выходу счетчика, вход которого соединен с выходом блока сравнения, выход время-амплитудного преобразователя подключен ко второму входу буферного регистра и к вхо15 ду преобразователя аналог-код, выход которого соединен со вторым входом второго ключа и с выходом делителя частоты, выход первого ключа соединен с входом блока определения временного по20 ложения выброса.

И Заказ 3932/32

10 19 Подписное иал ППП Патент, род,ул.Проектная,4