Устройство для выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬЩЕЛЕНИЯ СТАЦИОНАРНОЙ И НЕСТАЦИОНАРНОЙ. СОСТАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ по авт. св. № 1051447, отличающееся тем, что, с целью повьшения информативности выделения стационарной и нестационарной составляющих , в него введены первый и второй формирователи ранжированных отсчетов, подсоединенные входами к блоку анализа, сумматор, выход которого подключен к блоку задержки, третий и четвертый блоки сравнения, соединенные первыми входами с блоком оперативней памяти , включенные последовательно счетчик импульсов и третий блок записи, включенные последовательно дополнительный блок усреднения сигнала воспроизведения и пятый блок сравнения , дополнительный блок задержки , первый, второй, третий и четвертый дополнительные вычитающие блоки , первый и второй, делители напряжения и формирователь опорных отсчетов , причем первый дополнительный вычитающий блок соединен первым входом через дополнительный блок задержки с блоком анализа, подключен первым выходом к входу дополнительного блока усреднсния сигнала воспроизведения и подсоединен вторым выходом к первому входу пятого блока сравнения, первый выход которого соединен с первым входом сумматора, подсоединенного вторым входом к первому выходу формирователя опорных отсчетов, который подключен вторым выходом к второму входу первого дополнительного вычитающего блока и соединен с первыми (Л выходами третьего и четвертого блоков сравнения, подсоединенных вторыми выходами к счетчику импульсов, соединенному с вторым выходом пятого блока сравнения, выходы первого и второго формирователей ранжированных отсчетов соединены через второй и третий дополнительные вычитающие блоки с первыми входами соот .ветственно .первого и второго делитеч to , лей напряжения, подсоединенных вторыми входами к выходу четвертого досо полнительного вычитающего блока, вход которого соединен с первым формирователем ранжированных отсчетов , а выходы первого и второго делителей напряжения подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого блоков сравнения .

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з1)4 G 01 R 23/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ N. .-";:6Р57ГАi 1;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1051447 (21) 3750201/24-10 (22) 07.06.84 (46) 07.08.85. Вюл, Ф 29 (72) В.M.ËèòBèí, И.А.Соловьева и

Н,Н.Стегалина (53) 681.84.001.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N- 1051447, кл. G 01 R 23/16, 24. 11.82. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬЩЕЛЕНИЯ

СТАЦИОНАРНОИ И НЕСТАЦИОНАРНОЙ. СОСТАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ по авт. св. Ф 1051447, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности выделения стационарной и нестационарной составляющих, в него введены первый и второй формирователи ранжированных отсчетов, подсоединенные входами к блоку анализа, сумматор, выход которого подключен к блоку задержки, третий и четвертый блоки сравнения, соединенные первыми входами с блоком оперативнай памяти, включенные последовательно счетчик импульсов и третий блок записи, включенные последовательно дополнительный блок усреднения сигнала воспроизведения и пятый блок сравнения, дополнительный блок задержки, первый, второй, третий и четвертый дополнительные вычитающие блоки, первый и второй делители напряжения и формирователь опорных отÄÄSUÄÄ 1171723 А счетов, причем первый дополнительный вычитающий блок соединен первым входом через дополнительный блок задержки с блоком анализа, подключен первым выходом к входу дополнительного блока усредне ния сигнала воспроизведения и подсоединен вторым выходом к первому входу пятого блока сравнения, первый выход которого соединен с первым входом сумматора, подсоединенного вторым входом к первому выходу формирователя опорных отсчетов, который подключен вторым выходом к второму входу первого дополнительного вычи.

Я тающего блока и соединен с первыми выходами третьего и четвертого блоков сравнения, подсоединенных вторыми выходами к счетчику импульсов, соединенному с вторым выходом пятого блока сравнения, выходы первого и второго формирователей ранжированных отсчетов соединены через второй и третий дополнительные вычитающие блоки с первыми входами соответственно,первого и второго делителей напряжения, подсоединенных вторы- ми входами к выходу четвертого дополнительного вычитающего блока, © вход которого соединен с первым формирователем ранжированных отсчетов, а выходы первого и второго делителей напряжения подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого блоков сравнения.

1171723

Изобретение относится к область измерения электрических и магнитных величин, а именно к устройствам для выделения стационарной и нестацио нарной составляющих сигнала воспроизведения.

По основному авт. св. 9 1051447 известно устройство для вьщеления стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения, содержащее последовательно соединенные блок воспроизведения, блок анализа, блок задержки, блок последовательного сравнения и счетчик количества инверсий, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков сравнения, вторые входы которых соединены с раздельными выходами блока опера- 20 тивной памяти, соединенного с выходом блока анализа, первый и второй блоки буферной памяти, подключенные информационными входами к второму выходу блока задержки и соединенные управляющими входами с выходами первого и второго сравнения, блок вычисления характеристик стационарной составляющей сигнала воспроизведения, включенный между 30 выходами первого блока буферной

- памяти и входом первого блока записи, блок вычисления характеристик. нестационарной составляющей сигнала воспроизведения, подключенный к вхо- З5 ду второго блока записи, блок усреднения сигнала воспроизведения и вычитающий блок. Причем первый вход вычитающего блока подключен к первому выходу блока усреднения сигнала 40

;воспроизведения, второй вход — к выходу второго блока буферной памяти и к входу блока усреднения сигнала воспроизведения. Выход вычитающего блока соединен с информативным входом блока вычисления характеристик нестационарной, составляющей сигнала воспроизведения. Второй выход блока усреднения сигнала воспроизведения подключен к входу бло- 50 ка анализа, а .управляющие входы первого и второго блоков буферной памяти соединены с управляющим входом блока вычисления характеристик нестационарной составляющей сигна- 55 ла воспроизведения. Устройство поз воляет обеспечить относительную простоту процесса выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения (1J .

Недостаток известного устройства состоит в малой информативности .вьщеления стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения, так как отсутствует вьщеление импульсных составляющих сигнала воспроизведения.

Цель изобретения — повышение инъ формативности выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения введены первый и второй формирователи ранжированных отсчетов, подсоединен-ные входами к блоку анализа, сумматор, выход которого подключен к блоку задержки, третий и четвертый блоки сравнения, соединенные первыми входами с блоком оперативной памяти, включенные последовательно счетчик импульсов и третий блок записи, включенные последовательно дополнительный блок усреднения сигнала воспроизведения и пятый блок сравнения, дополнительный блок задержки, первый, второй, третий и четвертый дополни- . тельные вычитающие блоки, первый и второй делители напряжения и формирователь опорных осчетов, причем первый дополнительный вычитающий блок соединен с первым входом через дополнительный блок задержки с блоком анализа, подключен первым выходом к входу дополнительного блока усреднения сигнала воспроизведения и подсоединен вторым выходом к первому входу пятого блока,сравнения, первый выход которого соединен с первым входом сумматора, подсоединенного вторым входом к первому выходу формирователя опорных осчетов, который подключен вторым выходом к второму входу первого дополнительного вычитающего блока и соединен с первыми выходами третьего и четвертого блоков сравнения, подсоединен ных вторыми выходами к счетчику импуль— сов, соединенному с вторым выходом пятого блока сравнения, выходы первого и второго формирователей ран-. жированных отсчетов соединены через второй и третий дополнительные вычитающие блоки с первыми входа1171723 ми соответственно первого и второго делителей напряжения, подсоединенных вторыми входами к выходу четвертого дополнительного вычитающего блока, вход которого соединен с первым формирователем ранжированных осчетов, а выходы первого и второго делителей напряжения подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого блоков сравнения.

На чертеже изображен один из возможных вариантов устройства для выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения.

Предлагаемое устройство содержит соединенные последовательно блок 1 воспроизведения, блок 2 анализа, блок 3 задержки, блок 4 последовательного сравнения и счетчик 5 количества инверсий, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков 6 и 7 срав. нения, блок 8 оперативной памяти, певый и второй блоки 9 и 10 буферной памяти, блок 11 вычисления характеристик стационарной составляющей сигнала воспроизведения, блок

12 вычисления нестационарной составляющей сигнала воспроизведения, первый и второй, блоки 13 и 14 записи, блок 15 усреднения сигнала воспроизведения и вычитающий блок

16. Вторые входы первого и второго блоков 6 и 7 сравнения соединены с раздельными выходами блока 8 оперативной памяти, вход которого соединен с выходом блока 2 анализа.

Первый и второй блоки 9 и 10 буферной памяти подключены информационными входами к второму выходу блока 3 задержки и соединены управляющими входами с выходами первого и второго блоков 6 и 7 сравнения.

Блок 11 вычисления характеристик стационарной составляющей сигнала воспроизведения включен между выходами первого блока буферной памяти и входом первого блока 13 записи, Выход блока 12 вычисления нестационарной составляющей сигнала воспроизведения подключен к входу второго блока 14 записи. Первый вход вычитающего блока 16 подключен к первому блоку 15 усреднения сигнала воспроизведения, а второй — к выходу второго блока 10 буферной памяти и к входу блока 15 усреднения сигнала воспроизведения. Выход вычитающего блока 16 соединен с информационным входом блока 12

5. вычисления характеристик нестационарной составляющей сигнала воспроизведения. Второй выход блока 15 ! усреднения сигнала воспроизведения подключен к входу . блока 2 ана10 лиза. Управляющие входы первого и второго блоков 9 к 10 буферной памяти соединены с управляющими входами блока 12 вычисления характеристик нестационарной составляющей сиг15 нала воспроизведения.

Устройство содержит также формирователи 17 и 18 ранжированных отсчетов, подсоединенные входами к блоку

2 анализа, сумматор 19, выход которого подключен к блоку 3 задержки, третий и четвертый блоки 20 и 21 сравнения, соединенные первыми входами с блоком 8 оперативной памяти, включенные последовательно счетчик

25 22 импульсов и третий блок 23 записи, включенные последовательно дополнительный блок 24 усреднения сигнала воспроизведения и пятый блок

25 сравнения, дополнительный блок

30 26 задержки, первый, второй, третий и четвертый вычитающие блоки 27-30, первый и второй делители 31 и 32 нап.ряжения и формирователь 33 опорных отсчетов.

35 Первый дополнительный вычитающий блок 27 соединен первым входом через дополнительный блок 26 задержки с блоком 2 анализа, подключен первым выходом к входу блока 24 усреднения

40 сигнала воспроизведения и подсоедннен к первому входу пятого блока

25 сравнения. Первый выход пятого блока 25 сравнения соединен с первым входом сумматора 19, подсоединен

45 ного вторым входом к первому выходу формирователя 33 опорных оотсчетов.

Формирователь 33 опорных осчетов подключен вторым выходом к второму входу первого дополнительного вычи50 тающего блока 27 и соединен с первыми выходами третьего и четвертого блоков

20 и 21 сравнения, подсоединенных вторыми. входами к счетчику 22 импульсов, соединенному с вторым выходом пятого блока 25 сравнения. Выходы первого и второго формирователей 17 и 18 анжированных отсчетов соединены через второй и третий дополнитель1171723 ные вычитающие блоки 28 и 29 с первыми выходами соответственно первого и второго делителей 31 и 32 напряжения.

Вторые выходы первого и второго де- 5 лителей 31 и 32 напряжения подсоединены к выходу четвертого дополнительного вычитающего блока 30, вход которого соединен с первым формирователем

17 ранжированных отсчетов. При этом выходы первого и второго делителей

31 и 32 напряжения подключены к вторым входам соответственно третьего . и четвертого блоков 20 и 21 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении текущего отсчета из,блока 1 воспроизведения в блок 2 анализа, этот отсчет в нем фиксируется счетчиком количества отсчетов и анализируется постоянство темпа поступления отсчетов. Из блока 2 анализа отсчеты поступают на первый и второй формирователи 17 и 18

25 ранжированных отсчетов, на дополнительный блок 26 задержки, на блок

8 оперативной памяти. В первом и втором формирователях 17 и 18 ранжированных отсчетов по мере накопления опорных отсчетов осуществляется их ранжирование, причем в первом формирователе 17 ранжирование идет от минимума кмаксимуму, а во втором формирователе 18 наоборот-от максимума к минимуму. Далее-ранжи- З5 рованные отсчеты поступают на второй, третий и четвертый дополнительные блоки 28-30 вычитаний, где образуются текущие разности минимального и последующего отсчетов, 4О максимального и последующего отсчетов и разность максимального и минимального отсчетов. Эти разности поступают на первый и второй делители

31 и 32 напряжений и после них íà 45 третий и четвертый блоки 20 и 21 сравнения, на вторые входы которых подаются опорные напряжения, характерные для случайных данных. Если эти отношения меньше исследуемого, анализируемый отсчет поступает через счетчик 22 импульсов на третий блок 23 записи, в противном случае анализируемый отсчет не вьщеляется и дальнейший анадиз отсчетов прек- 55 ращается.

После вьщеления импульсных состав .ляющих оставшиеся после анализа отсчеты разупорядочиваются с помощью формирователя 33 опорных отсчетов и поступают на сумматор 19 и на первый дополнительный вычитающий блок

27, на второй вход которого от дополнительного блока 26 задержки поступают с задержкой на время анализа ранжированных отсчетов последующие текущие значения отсчетов, и каждый отсчет анализируется на принадлежность к импульсным составляющим сигнала воспроизведения; для этого находится значение первой разности этого отсчета с предьдущим и это значение сравнивают со средним значением разностей всех предыдущих отсчетов, Если значение первой разности исследуемого отсчета превышает среднее значение разностей, этот отсчет классифицируется как принадлежащий импульсу и фиксируется счетчиком 22 импульсов и третьим блоком 23 записи. Отсчеты, не выделенные как импульсные составляющие сиг" нала воспроизведения, поступают через сумматор 19 на блок 3 задержки, где каждый отсчет задерживается на время дискретизации и пропускается в блок 4 последовательного срав нения, первый 9 и второй 10 блоки буферной .памяти. В блоках 9 и

10 буферной памяти этот отсчет запоминается. Затем в блок 4 последовательного сравнения поступает следующий текущий результат из блока 1 воспроизведения и в блоке 4 последовательного сравнения сравниваются последовательно каждый предыдущий отсчет со всеми последующими. B результате каждого сравнения формируется сигнал инверсии .-"Лог. 1" если предыдущий отсчет больше последующего, или сигнал инверсии

"Лог. 0", если отсчет меньше предыдущего. Каждое значение текущей инверсии "Лог. 1" .направляется в счетчик 5 количества инверсий, где рассчитывается сигнал текущей инверсии.

Из блока 2 анализа в блок 8 оперативной памяти направляются текущие результаты в виде порядковых номеров и здесь же для каждого порядкового номера рассчитываются значения сигналов минимальной и максимальной инверсий и значение сигнала текущей инверсии, Если в результате сравнения получим,что сигнал текущей HHBBD1171723 сии (сигнал стационарности) находится между значениями сигналов максимальной и минимальной инверсий, считается, что измеренная величина отсчета 5 стационарна. Если же эти условия не выполняются, формируется сигнал нестационарности по минимуму инверсии от первого блока 6 сравнения и сигнал нестационарности по максимуму инверсии от второго блока 7 сравнения.

Имеется реализация с возрастающим трендом, если после сигналов стационарности идут сигналы нестационарности по максимуму инверсии, или реализация с убывающим трендом, если после сигналов стационарности идут сигналы нестационарности по минимуму инверсии.

Последовательное чередование условий появления сигналов нестационарности максимума и минимума по инверсии характеризует колебательный тренд. Наличие нескольких сигналов определяет несколько участков нестационарности реализации. По сигналам нестационарности от- 2 счетов в первом блоке 9 буферной памяти закрывается память (от момента поступления этого сигнала до момента поступления сигнала о стационарности),а все запомннаемые по сигна ЗО лам о нестационарности отсчеты пере- . даются в блок 11 вычисления характеристик стационарной составляющей.

Дополнительно (при сигиалах о нестационарности) на блок 11 вычисления характеристик стационарной составляющей поступают стационаризованные результаты от блока 15 усреднения сигнала воспроизведения.

Второй блок 10 буферной памяти открывается только по сигналам о нестационарности и закрывается по сигналам

/ стационарности. Все запоминаемые данные с второго блока 10 буферной памяти поступают на блок 15 усреднения сигнала воспроизведения и вычитающий блок 16. С выхода вычитающего блока 16 нестационарности остатки разности поступают на блок

12 вычисления характеристик нестационарной составляющей сигнала воспроизведения. Стационариэация отсчетов в блоке 15 усреднения сигнала воспроизведения происходит до тех пор, пока не начинается выполнение условия нахождения сигнала текущей инверсии между сигналами максимальной и минимальной инверсий, т.е. в течение времени, пока будут присутствовать сигналы о нестационарности отсчетов.

Использование изобретения позволяет в значительной степени повысить информативность выделения составляющих сигнала воспроизведения.

1171723

Составитель Ю.-К.В.Розенкранц

Редактор А.Шишкина Техред Т.Фанта Корректор М.Демчик

Заказ 4856/37 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4