Метод измерения по относительному времени пребывания

При определении данным методом удобнее измерять не зна­чения фигурирующие в формуле (8.5), а значения характери­зующие время пребывания реализации X(t) выше уровня х (рис. 8.2, а). Поэтому экспериментально определяется функция

 

(8.13)

 

Из рис. 8.2, а видно также, что для определения по форму­ле (8.6) необходимо измерять и значения , характеризующие время пребывания реализации X (t) выше уровня . При этом

 

 

Анализаторы и , реализующие данный метод, могут быть аналоговыми и цифровыми. В качестве примера на рис. 8.3 приведена

 

Рис 8.2. Временные диаграммы, поясняющие работу ана­лизатора распределения вероятностей по относительному вре­мени пребывания:

а- реализация случайного сигнала и уровни, образующие дифференциальный коридор; б - напряжение на выходе ФУ1; в – напряжение на выходе ФУ2; г – напряжение на выходе схемы вычитания

 

Рис. 8.3. Структурная схема аналогового анализатора рас­пределения вероятностей.

 

структурная схема аналогового анализатора. С помощью ВУ (аналогичного приборам других видов) обеспечивается уровень x(t), необходимый для нормальной работы последующих функциональных узлов. Компараторы К1 и К2 выполняют функции амплитудных се­лекторов и имеют уровни срабатывания х и соответственно. Эти уровни задаются регулятором РУ и могут изменяться при одно­временном обеспечении . Таким образом, сигналы на вы­ходах К1 и К2 имеют характер импульсов, длительности которых равны соответственно и С помощью ФУ1 и ФУ2 форма и амплитуда импульсов стандартизируются, и мы получаем напряже­ния U₁ и U₂ (рис. 8.2, б, в), позволяющие измерять и .

При измерении осуществляется усреднение (интегрирование) напряжения U₁, а при измерении с помощью схемы вычитания образуется разностное напряжение U₃ (рис. 8.2, г), которое затем также усредняется. Вид ИУ определяется конкретным назначением анализатора. Например, в панорамных анализаторах управление уровнями срабатывания К1 и К2 осуществляется автоматически и синхронно с разверткой осциллографа, позволяющего наблюдать и регистрировать графики функций и .

Рассмотренному методу измерения присущ ряд ограничений и прежде всего ограниченное число уровней и значительная ширина дифференциального коридора. С учетом инструментальных погреш­ностей анализаторов метод оказывается эффективным при анализе распределения вероятностей сигналов в частотном диапазоне, не превышающем нескольких десятков килогерц.

Метод дискретных выборок

Суть данного метода также заключается в сравнении напряже­ния реализации X(t) с фиксированными напряжениями, соответствующими уровням анализа х и . Однако теперь это сравнение осуществляется в дискретных точках, которые задаются стробирующими импульсами (импульсы опроса) с периодом следо­вания Т₀. Значение Т₀ определяет шаг дискретизации при преобра­зовании аналоговой реализации X(t) в дискретную. Если подсчитать число выборок п за интервал времени пребывания реализации X(t) выше уровня х (при определении ) или в пределах дифференци­ального коридора (при определении ), то в формулах (8.6) и (8.13) и . Обозначив Т = NT₀, где N — общее число импульсов опроса за время анализа Т, получаем окончательно

(8.14)

 

Анализаторы и , реализующие метод дискретных выборок, являются цифровыми приборами. Варианты схемного решения их могут быть самыми разнообразными. Современные типы анализато­ров статистических характеристик, как правило, — многофункцио­нальные приборы и с помощью одних и тех же функциональных узлов позволяют измерять функции распределения вероятностей и корреляционные функции. В связи с этим работу анализатора и по методу дискретных выборок рассмотрим совместно с работой коррелометра, а здесь отметим, что результаты измерений дискрет­ных значений могут быть использованы для определения энтропии

где т — число суммируемых значений (например, m = 100), и коэффициента качества шума