Устройство для определения доверительных интервалов

Устройство для определения доверительных интервалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ 940128

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. с вид-ву (22)Заявлено 31.12.80 (2l) 3227382/1821 с присоелинением заявки ¹ г (23) Приоритет

Опубликовано 30,06.82. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 01 0 7 82 (51) M. Кл. 04 F 10/04

//Н 03 К 13/02 твауйарстаеаый комитет

СССР ав делам изобретений н вткрытнй (5Ç) УДК 681 .325.3 (088. 8) (72) Авторы изобретения

M К. Смирнов, А. В. Темногрудов и Г. Г . Шлыков

1 (I

1 .1

Пензенский филиал Всесоюзного научно-йсследоватепьского технологического института приборостроения

) с (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ДОВЕРИТЕЛЬНЫХ ИНТЕ РВАЛОВ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, может использоваться для экспериментальных исследований случайных и детерминированных процессов и предназначено дпя определения

5 интервалов, в которых с некоторой наперед заданной вероятностью находится контролируемый процесс.

Известен измеритель дрейфа цифровых

10 вольтметров, состоящий из источника опорного напряжения, суммирующей схемы, генератора импульсов, узла сравнения кодов, делителя частоты, двух преобразователей числа импульсов В напряж& ние, двух пороговых элементов, реверсивного счетчика преобразователя коднапряжение, делителя напряжения и самопишущего вольтметра. Работа измерителя основана на выделении инфранизко- 20 частотной составляющей из спектра входного сигнала (1) .

Недостатком устройства является низкая точность.

Известно устройство дпя измерения доверитв ьных интервалов, предназначен ное дпя контроля АЦП, состоящее из иоточнпка опорного напряжения, узла суммирования напряжении, узла сравнетшя кодов, коммутатора, управляемых двоичных счетчиков, регистра, реверсивного счетчика, преобразователя код-напряжение, переключателя полярности, делителя напряжения, самопишущего вольтметра, генератора импульсов и делителя частоты (2) .

Недостатком устройства также является невысокая точность.

Наиболее близким по технической сущности к предпагаемому является устройство дпя измерения частоты появления сигналов определенного уровня, которое определяет половину доверительного интервала входного процесса и содержит блок сравнения, вентили, задатчик весовой функции сложения, задатчик весовой функции вычитания, блок вычисления общего итога, шину внешнего генератора, 9401

3 причем прямой выход блока сравнения через вентиль подключен к входу задатчика весовой функции сложения, а инверсный через другой вентиль — к входу задатчика весовой функции вычитания, выход одного задатчика связан с суммируюшим, а другого задатчика с вычитаюшими входами блока вычисления общего итога, выход которого связан с прямым входом блока сравнения и является выходом

t0 устройства, шина внешнего генератора импульсов соединена с разрешающими входами вентилей Е3) .

Недостатками данного устройства являются ограниченные воэможности и невысокая точность, причем эти недостат-, ки взаимосвязаны. Устройство определяет половину размаха доверительного интервала входного процесса. Это ограничивает его возможности контролем только центрированных процессов с симметричным законом распределения.

Цель изобретения — повышение точности и расширение функционалыцлх возможностей. ь

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок сравнения, два вентиля, разрешаюшие входы которых подключены к выходу генератора импульсов, задатчики весовой функции сложения и весовой функции вычитания и бпок вычисления общего итога, причем прямой вход блока сравнения соединен с выходом блока вычисления обшего итога, выход первого вентиля через эадатчик весовой функции сложения подключен к

35 суммируюшему входу блока вычисления обшего итога, выход второго вентиля через задатчик весовой функции вычитания подключен к вычитаюшему входу

40 блока вычисления общего итога, дополнительно введены блок суммирования, блок сравнения, два элемента ИЛИ, эпемент НЕ, инвертор, детектор приращений и блок смешения, причем один вход Йи ка суммирования является входом устрой45 ства, выход блока суммирования подключен к инверсному входу основного и прямому входу доноситель ого блоков сравнения, выходы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого о соединен с входом второго вентиля через элемент HE и с входом первого вентиля непосредственно, выход блока вычисления обшего итога, являюшийся одним из выходов устройства, соедИнен с входом детек- >> тора приращений непосредственно и через инвертор с вторым выходом устройства и инвертпруюшпм входом дополнительного

28 ф блока сравнения, тактируюший вход детектора прирашений соедИнен с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами задатчиков весовых функций сложения и вычитания, прямой выход детектора приращений подключен к суммирующему, а инверсный — к вычитаюшему входам блока смешения, выход которого подключен к второму входу блока суммирования.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предпагасмого устройства; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для определения доверительного интервала содержит блок 1 сравнения, вентипн 2 и 3, задатчик 4 весовой функш и сложения, задатчик 5 весовой функции вычитания, блок 6 вычисления обшего итога, генератор 7 импульсов, блок 8 суммирования, дополнительный блок 9 сравнения, элементы ИЛИ 10 и

11, инвертор 12, детектор 13 приращений, элемент HP 14 и блок 15 задания смешения.

Устройство осуществляет непрерывное отслеживание обеих границ доверительного интервала. Допустим, что входным процессом является случайно изменяющееся напряжение (< J с функцией распределения f Я ) (фиг, 2а) . А > (4 )оценка верхней, а Я, ()- оценка нижней границы искомого интервала, определенные ранее.

Контролируемый сигнал подается на второй вход блока 8 сум .а рования, осушествляюшего смещение $ И } ° С выхода блока 8 суммирования $ (4) = f (C } +

+ U поступает на объединенные прямой вход блока 9 сравнения и инверсный вход блока 1 сравнения. При выходе $ (Ц за пределы доверительного интервала, т.е. при g<(C„.) 4 (Cq} или „(C„)

(< )на выходе одного из блоков

l или 9 сравнения соответственно появляется разрешаюший уровень, проходяший через элемент ИИ 10 на вход вентютя 2, Для упрошения допустим, что си = 0 г.е ; (C} = f (C) ° Если

Н(„.)С ((K„) В(Е;), то разрешаюший уровень устанавливается на выходе элемента НЕ 14 — входе вентиля 3. При приходе на paspetuaMIU3xe входы вентилей тактовых импульсов с генератора 7 на вход задатчика 4 весовой функции слежения при f { „.)),4 (f.) или f (f,. ) ( Д (4.) и иа вход задатчика 5 весовой фуйуцйи вычитания при А {,-)((Е;) (C 4, (f; ) поступают счетные импульсы.

5 9401

Задатчики 4 и 5 весовых функций сложе ння и вычитания — делители частоты с коэффициентами деления К1 и К2, причем

Р++ P = 13 К2.P К1Р, где P+ - задаваемая доверительная вероятность.

К1 + KQ. т.е. соотношением К1 и К2 задается вероятность нахождения контролируемого процесса в искомом интервале. Каждый 10 импульс, поступающий на вход задатчика

4, проходит на суммируюший, а К2-й импульс, цоступаюший на вход задатчика

5, проходит на вычитаюший входы бпока

6 нычиспения общего итога, который ts осуществляет интегрирование импульсных последовательностей, поступаюших с выходов задатчиков 4 и 5, н преобразует результат к виду входного процесса.

Оценка верхней границы доверительного

<О

)О

)О

О (О

0 ческого ожидания и интегральной функции распределения случайных процессов, амплп» тудных значений переменных сигналов любой формы, действующих и средневыпрямленных значений переменных процессов известной формы, величины постоянных напряжений и др. Указанные воэможности устройства распространяются не только на область напряжений, но и на области тока, частоты и т.д.

Использование устройства дпя определения доверительных интетвалов обеспечивает экономический эф(ект, обусловленный автоматизацией определения доверительных интервалов случайных и детерминированных процессов, повышением точности измерения и расширением воэможностей.

Закон распределения погрешности устройств близок к нормальному.

Детектор приращений управляет работой блока 15, добиваясь минимальной однозначной оценки искомого интервала изменением Ue на втором входе блока

8 суммирования. Работа бпока 15 аналогична работе блока 6 вычисления обmего итога.

В случае асимметричного распределеяия $ (Ъ| на выходе блока 15 формируeTc$3 Ugg 11 КоТороМ верхняя R нижняя

43 границы доверительного интервала расположены симметрично относительно оси 0

, (ф г. 2б}. При нецентрированном симметричном распределении ) (4 }О „„компенсирует нецентрированность.

Использование предпагаемого устройSO ства позволяет определять доверительные интеувалы нецентрюрованных процессов и процессов с асимметричным законом распределения, непрерывно следить за изменением двух границ искомого интерКроме того, устройство может быть использовано дпя определения математи28

6 интервала формируется на выходе блока

6 вычисления общего итога и подается на прямой вход блока 1 сравнения, оценка нижней границы формируется на выходе инвертора 12, подключенного входом к выходу блока 6 вычисления. обще о итога, т.е. 4н (f„)=-А 6-(;) и подается на инверсный вход блока 9 сравнения.

Равновесие в системе устанавливается при равенстве импульсных потоков с выходов задатчиков 4 и 5.

Детектор 13 щжращений» тактируемый импульсами с выхода элемента ИЛИ 11, анализирует изменение выходной величины.

В момент появления импульса на выходе одного из задатчиков 4 или 5 на прямом выходе детектора . 13 прирашенпй устанавливается состояние, соответствующее таблице состояний;

Формула изобр ет ения

Устройство дпя определения доверительных интервалов, содержащее блок

9401 28 сравнения, два вентиля, разрешающие входы которых подключены к выходу генератора импульсов, задатчики весовой функции сложения и весовой функции вы читания и блок вычисления общего итога, 5 причем прямой вход блока сравнения соединен с выходом блока вычисления обшсго итога, выход первого вентиля через задатчик весовой функции сложения подключен к суммирующему входу блока вычисления общего итога, выход второго вентиля через задатчик весовой функции вычитания подключен к вычитающему входу блока вычисления общего итога, о т— л и ч а ю ш .е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональнь х возможностей, в него дополнительно введены блок суммирования, блок сравнения, два элемента ИЛИ, элемент НЕ, инвертор, детектор приращений 20 и блок смещения, причем оди. вход блока суммирования является входом устройства, выход блока суммирования подключен к инверсному входу основного и прямому входу дополнительного блоков сравнения, 25 выходы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго в нтпля че-! рез элемент HE и с входом первого вентиля непосредственно, выход блока вычисления общего итога, являющийся однж из Выходов устройства, соединен с входом детектора приращений непосредственно и через инвертор с вторым выходом устройства и инвертируюшим входом дополнительного блока сравнеьия, тактирующий вход детектора приращений соединен с выходом второго элемента

ИЛИ, входы которого соединены с выходами задатчиков весовых функций сложения и вычитания, прямой выход детектора приращений подключен к суммирующему, а инверсный — к вычитаюшему входам блока смешения, выход которого подключен к второму входу блока суммирования.

Источники информации, принятые во внимание прь. эксцертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 494700, кл. Н 03 К 13/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 744965, кл. Н 03 К 13/02, 1978.

3. Патент Японии № 54-16229, кл, Н 03 К 13/02, 1979.

Составитель Ю, Тюпич

Редактор Н. Чубелко Техред Ж. Кастелевич Корректор . Гриценко

Заказ 46 65169 Тираж 427 Подписное

ВНИИПИ Государствен ого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4