Мультипликативный способ выделения сигналов из шумов и устройство для его осуществления

 

1. Мультипликативный способ выделения сигналов из шумов, включающий последовательный прием и обработку п временных выборок значений амплитуд сигнала с шумом и последуюш.ий вывод результатов на графический терминал, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения времени эксперимента. принятые значения амплитуд сигнала с шумом последовательно запоминаются и перемножаются друг с другом п раз, а регистрация сигнала производится путем сравнения выходной дисперсии сигнала с шумом относительно выходной дисперсии шума. 2. Устройство для мультипликативного выделения сигналов из шумов, содержащее приемник, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), умножитель, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и графический терминал, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ) и блок количества умножений, причем выход приемника соединен через АЦП с первым входом умножителя , выход умножителя соединен со счетным первым входом ОЗУ, первый выход которого соединен с вторым входом умножигЛ теля, второй вход ОЗУ соединен с выходом блока количества умножений, а второй выход ОЗУ - с входом ЦАП, выход которого соединен с входом графического К терминала. СО J со |

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 G 01 N 24/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ принятые значения амплитуд сигнала с шумом последовательно запоминаются и перем ножа ются друг с другом и раз, а регистрация сигнала производится путем сравнения выходной дисперсии сигнала с шумом относительно выходной дисперсии шума.

2. Устройство для мультипликативного выделения сигналов из шумов, содержащее приемник, аналого-цифровой преобразователь (ALIH), умножитель, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и графический терминал, отличающееся тем, что оно допол нительно содержит оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ) и блок количества умножений, причем выход приемника соединен через АЦП с первым входом умножителя, выход умножителя соединен со а счетным первым входом ОЗУ, первый выход которого соединен с вторым входом умножителя, второй вход ОЗУ соединен с выходом блока количества умножений, а вто- С„ рой выход ОЗУ вЂ” с входом ЦАП, выход которого соединен с входом графического Я терминала.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 37288?2/24-25 (22) 07.03.84 (46) 15.11.85. Бюл. № 42 (71) Коломенский педагогический институт (72) Г. К. Семин, А. А. Богуславский, В. В. Печенов, М. В. Симонов и Г. Я. Шапиро (53) 539.2.21 (088.8) (56) Петухов С. А. Накопитель сигналов

ЯКР. Изв. АН СССР; Сер. физическая, 45, 1981, с. 573.

Скольник М. Введение в технику радиолокационных систем, М.: Мир, с. 504—

509, 1965. (54) МУЛЪТИПЛИКАТИВНЪ|Й СПОСОБ

ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ ИЗ ШУМОВ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛ ЕНИЯ. (57) 1. Мультипликативный способ выделения сигналов из шумов, включающий последовательный прием и обработку п временных выборок значений амплитуд сигнала с . шумом и последующий вывод результатов на графический терминал, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения времени эксперимента, „„SU„„1191797 д

1 191797

Составитель С. Рыков

Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец

Тираж 896 Подписное

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 7! 50!40

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к радиоспектроскопии и примыкающим к ней областям радиофизики, связанным с выделением сигналов из шумов.

Цель изобретения — повышение чувствительности и уменьшение времени эксперимента.

На чертеже представлена блок-схема устройства для выделения сигнала из шумов.

Мультипликативный способ основан на нелинейном увеличении дисперсии сигнала с шумом по сравнению с дисперсией шума.

Резкое увеличение дисперсии на выходе устройства, реализующего предложенный способ, свидетельствует о наличии сигнала.

Если увеличение реальной чувствительности при реализации способа накоплений происходит в /н раз, то при реализации мультипликативного способа — в (8/„„+1) ã.-з раз, 20 где и — число накоплений (выборок);

S — амплитуда полезного сигнала; р,„— математическое ожидание шума.

Устройство, реализующее предложенный способ, состоит из приемника 1, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2, умножителя 3, оперативно-запоминающего устройства (ОЗУ) 4, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 5, графического терминала 6, блока 7 количества умножений. В предлагаемом устройстве выход приемника 1 соединен с входом АЦП 2, выход которого подключен к первому входу умножителя 3. К второму входу умножителя 3 подключен первый выход ОЗУ 4, а выход умножителя 3 соединен с входом

ОЗУ 4. Выход блока 7 количества умножений соединен с разрешающим входом

ОЗУ 4. Второй выход ОЗУ 4 соединен с входом ЦАП 5, выход которого подключен к графическому терминалу 6.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с шумом поступает с приемни- 40 ка через АЦП, преобразующего амплитуду сигнала с шумом в цифровой код, на первый вход умножителя, а от него - в ОЗУ.

Второй сигнал с шумом (вторая выборка) поступает на второй вход умножителя, где происходит перемножение, результат 45 которого переносится в ОЗУ. Следующая выборка через АЦП поступает на первый вход умножителя, на второй вход поступает информация с выхода ОЗУ и повторяется операция умножения. Блок количества умножений отсчитывает необходимое число перемножаемых выборок и выдает разрешение на прохождение полученного произведения из ОЗУ на ЦАП, который преобразует цифровой код в амплитуду. С ЦАП результат выводится на графический терминал или индикаторное устройство.

Пример. Способ и устройство выделения сигнала из шумов был применен для выделения сигнала ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) CE в хлорате калия. В качестве приемного устройства использовался импульсный спектрометр ЯКР

ИСШ вЂ” 2. Образец хлората калия массой

0,2 r помещался при 293 К в контурную катунску спектрометра (коэффициент заполнения 0,01). Возбуждение спиновой системы производилось импульсной последовательностью 90 — 180 . Длительность возбуждающих импульсов составляла т|=10 мкм, т2=20 мкм, высокочастотное напряжение на контуре 2 кВ, частота генератора плавно изменялась в диапазоне 28 — 29 МГц.

Период повторения серии импульсов равнялся Т=100 мс. Сигнал спинового эха на выходе приемника не наблюдался.

Для выделения сигнала из шумов выход приемника спектрометра ЯКР подключался к предлагаемому устройству, в котором производилось последовательное перемножение ряда и временных выборок значений амплитуд сигнала с шумом. Количество перемножаемых выборок составляло

n=100. Результат выводился на графический терминал ЛКС вЂ” 4. Был зарегистрирован сигнал ЯКР с отношением сигнал

/шум 3.10 .

Для сравнения со способом и устройством-прототипом был выделен сигнал

ЯКР от того же образца при равных условиях методом накоплений и методом автокорреляции. При реализации способа накоплений выход приемника спектрометра ЯКР подключался к цифровому накопителю ЯКР-сигналов. Количество накоплений равнялось и= 100. Зарегистрирован сигнал ЯКР Cf с соотношением сигнал/

/шум равный 5.

Для реализации способа автокорреляции к выходу приемника спектрометра

ЯКР подключался анализатор сигналов

HistomatS», включающий в себя блок коррелятора. Число выборок составляло п=100.

На выходе коррелятора зарегистрирован сигнал ЯКР СР с отношением сигнал/

/ш ум 12.

В результате установлено, что п редл агаемый способ позволяет сократить время эксперимента по сравнению со способомпрототипом в 3.10 раз, Способ и устройство опробованы также при исследовании выделения сигналов ЯКР в соединениях NaCCOa, HgCE и парадихлорбензола.