Способ преобразования периодического электрического сигнала в код и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Область преимущественного применения - цифровые фазочувствительные вольтметры, используемые при поисках рудных месторождений, залегающих на глубинах до 1,5-2 км. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости преобразования, Для этой цели по способу, заключающемуся в периодической выборке сигнала, в отборе тех пар соседних выборок, для которых отношение абсолютной разности этих выборок к меньшей из двух выборок по абсолютной величине меньше относительного допустимого порога сравнения, и нахождении медианной выборки из отобранных выборок, осуществляются отбор пар выборок при увеличивающемся относительном допустимом пороге сравнения, начиная с его заведомо заниженного начального значения, определение наименьшего порога сравнения, при котором число отобранных выборок не меньше заданной части от всех выборок, и нахождение медианной выборки для отобранных пар выборок, для которых порог сравнения превосходит в заданное число раз определенный наименьший порог сравнения . В устройство для осуществления способа, содержащее блок кодирования, первый, второй и третий регистры памяти, элемент И, блоки вычитания, определения минимального значения, сравнения, управления , введены счетчик импульсов, постоянное запоминающее устройство, блок задания минимального числа отобранных отсчетов, блок умножения, коммутатор кодов , m счетчиков, m блоков сравнения, m блоков выделения медианы, шифратор, коммутатор кодов, формирователь импульсов и автогенератор. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил. (Л о 00 GJ СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

ig

Сд)

Сп (21) 4702202/24 (22) 06.06.89 (46) 07.10.91. Бюл. № 37 (71) Институт геофизики Уральского отделе ния АН СССР (72) Н.С.Иванов, А.И.Человечков, В,B.Êîðмильцев и С.В,Байдиков (53) 681.325 (088.8) (56) Человечков А.И. и др. Аппаратура для электроразведки методом вызванной поляризации с измерением скорости спада. — В кн. Геофизическая аппаратура, Л.: Недра, 1978, ¹ 65, с. 178-183.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1575906. кл. Н 03 M 1/60, 1988, (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА В КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУ ЩЕ СТВЛ Е Н ИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, Область преимущественного применения — цифровые фазочувствительные вольтметры, используемые при поисках рудных месторождений, залегающих на глубинах до 1,5-2 км. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости преобразования, Для этой цели по способу, заключающемуся в периодической выборке сигнала, в отборе тех пар соседних

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может найти применение при разработке аппаратуры для электрических, акустических и т.д, исследований, Область преимущественного использования устройства — цифровые

Я(:„1683175 А1 (505 Н 03 М 1/,10, а 0 (V 3/08 выборок, для которых отношение абсолютной разности этих выборок к меньшей из двух выборок по абсолютной величине меньше относительного допустимого порога сравнения, и нахождении медианной выборки из отобранных выборок, осуществляются отбор пар выборок при увеличивающемся относительном допустимом пороге сравнения, начиная с его заведомо заниженного начального значения, определение наименьшего порога сравнения, при котором число отобранных выборок не меньше заданной части от всех выборок, и нахождение медианной выборки для отобранных пар выборок, для которых порог сравнения превосходит в заданное число раз определенный наименьший порог сравнения, В устройство для осуществления способа. содержащее блок кодирования, первый, второй и третий регистры памяти, элемент И, блоки вычитания, определения минимального значения, сравнения, управления, введены счетчик импульсов, постоянное запоминающее устройство, блок задания минимального числа отобранных отсчетов, блок умножения, коммутатор кодов, mсчетчиков,,m блоков сравнения, m блоков выделения медианы, шифратор, коммутатор кодов, формирователь импульсов и автогенератор. 2 с. и 2 з.п, ф-лы, 5 ил, фазочувствительные вольтметры, применяемые при поисках рудных месторождений, залегающих на глубинах до 1,5 — 2 км.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости преобразования.

1683175

Па способу при измерении периодического входного сигнала Ux(l) осуществляются выборки 0ь каждая из которых представляет собой, например, интеграл от модуля за каждый период входного сигнала, -де i — номер выборки, Процесс получения выборок продолжается до тех пор, пока не будет получено заданное число выборок.

Для каждой пары U и Он-1 полученных выборок проверяется неравенство

«д, (")

Выборки, соответствующие этому неравенству, отбираются, число отобранных выборок подсчитывается, а выборки, не удовлетворяющие этому неравенству, бракуются. Причем бракованные выборки в первоначально полученном наборе выборок не утрачиваются, а сохраняются для использования на дальнейших этапах обработки.

Вначале значение относительно допустимого порога сравнения д задается заведомо заниженным, равным до, так чтобы при первой отбраковке выборок отбиралось заведомо мало выборок. После проверки всех пар выборок и подсчета числа отобранных пар выборок проверяется, меньше ли число отобранных выборок заданной части первоначально полученных выборок, например, четверти. Если число отобранных выборок меньше этой доли, то величина д увеличивается по какому-то закону, например по закону д =до 18к

I 9 где К последовательно принимает значения

1, 2, 3„. (т.е. К вЂ” это номер повторения процедуры, иначе номер итерации). Процедура попарнай проверки всех первоначально полученных пар, отбраковки выборок, подсчета отобранных выборок, сравнения числа отобранных выборок с заданной частью первоначально полученных выборок и увеличения д повторяется, пока число отобранных выборок будет меньше заданной доли первоначальна полученных выборок;

После очередного увеличения д число отобранных выборок равно или больше заданной доли первоначальна полученных выборок, Тогда д увеличивают в последний раз в заданное число раз, не в такое, как при очередной итерации, а, например, в 3 — 4 раза, в последний раз повторяют процедуру отбора выборок и по числовым значениям отобранных выборок находят медианное значение - медианную выборку. Полученная величина и является оценкой измеряемого сигнала, Описанную выше последовательность действий в предлагаемом способе можно реализовать и несколько пс-другому, Выше проводили отбор всех пар при

5 одном значении д, потом д увеличивали, отбор пар из всех первоначально полученных выборок повторяли и т,д, Можно действовать и несколько по-другому, Для каждой пары производить проверку при увеличиваю10 щемся па заданному закону значении д.

Проверять отдельно для каждого значения д, выполняется ли для данногс значения д неравенство (1) и, если оно выполняется, помещать эту пару выборок в последова15 тельность отобранных выборок, свою для каждого значения д, с подсчетом числа отобранных выборок при данном значении д, Для следующей пары выборок процедура увеличения д, начиная с д,, повторяется и т.д, После проверки последней пары будет столько наборов отобранных выборок, через сколько значений проходил д, В этих наборах находится наименьший по числу членов из тех, в которых членов не меньше, чем величина заданной части первоначального числа выборок. Затем определяется набор, который получился при д в заданное число раз большим, чем найденный с наименьшим числом членов, и в этом последнем наборе определяется медианное значение, Пусть, например, д изменяется па закону

35 пусть последнее д получают увеличением в

3 — 4 раза и пусть заданная часть первоначально полученных выборок равна четверти.

Пусть набор отобранных выборок, в котором число отобранных выборок минимально, но не менее четверти первоначально полученных выборок, был получен при каком-то Р-м значении д, .т,е.

P 1 д = д * 1,8, Тогда для получения ме45 дианы следует использовать набор отобранных выборок, полученный при Р+2 значении д -до.1,8

P — 1+2, так как при получении этого набора использовалось значение

I 2 д, увеличенное в 1,8 раза, т.е, в 3,24 раза.

В устройстве способ реализован в этом последнем варианте.

На фиг.1 представлена блок-схема уст55 раиства; на фиг.2 — временная диаграмма его работы, на фиг.3 показаны блок определения минимального сигнала и распредели-. тель импульсов; на фиг.4 и 5 — графики, отображающие результаты математического моделирования помехоустойчивости для, известного и предлагаемого способов.

1683i/5

Устройство содержит блок 1 кодирования, первый 2, второй 3 и третий 4 регистры памяти, блок 5 определе-,i :,;,. :;,i има:«.,нога сигнала, блок 6 сравнения. элемент И 7 автогенератор 8, блок 9 аычигания, коммутатор 10, счетчик 11 импульсов., постоянное запоминающее устройства(ПЗУ) 12, блок 13 задания минимального числа отобранных отсчетов, группа счетчиков 14, группа блоков 15 сравнения, группа блоков 16 выделеНИЯ меДианы, шифаатар 17, коммутатор 18

КороВ, фОрмироВатель 19 импульсов, блбк

20 умножения, блок 21 управления, содержащий задающий генератор 22, первый элемент 23 задержки, элемент И 24, счетчик 25 времени, распредели ель 26 импульсов, инвертор 27, второй элемент 28 задержки, Один из вариаьтов блока 5 и ааспределителя 26 импульсаа изображены на фиг.3. В блок 5 входят блок 29 сравнения кодов и коммутатоо 30;toäc,:;, a B распредел 4тель 26 импульсов — триггер 31, второй 32 л третий

33 элементы и1, Устройство работает следующим образом.

В блоке 1 кодирования периодический электрическ:é .сигнал!!х(т) преобразуется а пропорциональные отношения частоты с дальнейшим преобразованием этих отклонений эа каждыЙ период Г входного сигнала в код Ni (кодовое слово), Синхронизация (запуск) рабаты блока 1 кодирования осуществляется передними фронтами прямоугольных имп /Fit cos (ô÷ã.281., поступающих .- перва.;о в* хада блока: правления

Кодовое слово К представляет собой величину, пропорциональную интегралу от модуля Входного сигнала зг nepyoä 1.

Коэффициент пpoiiopLlëoíaëüíocòè выбирается таким, чтобы Ni пои отсутствии помех было численно равнО амплитуде сигнала Б, При отсутствии г.омех кодовые слова за любой период ВхОДно;О сиГнала без учета погрешности преобразования должны быть раВ 4i= ; Mew / co6oA. Наличие импульсных помех приводит к значите-.ьнаму раэбросу кодавь;х слов, Первое кодовое слово Nl, с выхода блока 1 кодирования поступает на информационные входы первого 2 и второго

3 регистров памяти. Передним фронтом NMи jjllLca фиг.2 г), поступаю гцеГО с ВтарОГО Выхода блока управленггя на Вход упаааления (записи), код Nl записывается а первый регистр 2 памяти, Второе кодовое слово К2 с выхода блока 1 записывается во второй аегистр 3 памяти г1ередним фрачтом импульса (фиг,2Д) пас-ргпающега с третi e,"o выхода блока упраалейия. КОДОвые слава Ni и М!+1, записанные в регистрах 2 и 3, для наглядности изображены а виде прямоугольных импульсов (фиг,2з,и). Выходные коды Nl и N;

-;-. г. г.; p c: 2:.". 3 n;:ctónaþò на информацион,, 1е-. яковы . :,лаy.; = ) вычитания и блока 5 an.„ ":;,;;--лен=-я w,;-,; ..:альнога слгнала. На вход управления бг: -:з 9 вы«итания поступает ,мпульс (фиг,. ; с третьего выхода блока у..равленля. Задним фронтом этого импульса разрешается ппределение абсолютной

10 разности Л N; — Nl-N2(в блоке 9 вычитания, Содержим".i;-;;М>-N блока вычитания г;одается на пера....й вход блока 6 сравнения.

В блоке 5 опред ления минимального сигнала определяе --.я из двух кодовых слов Nl

15 и N2 меньшее п,,i абсолютной величине

Гремин 1 = min Nl j 2 )

Меньшее из кодовых слов Nl, N2 поступает на первый вход блока 20 умножения.

Передним фронтом импульса (фиг.2ж), по20 ступающего с четвертого выхода блока управ ения, счетчик 11 импульсов ,ста;;авливается в нулевое состояние, Этот же импульс разрешает прохождение импуль -oB (фиг.2Н) автогенератора 8 на инфор25 мационный вход счетчика 11 импульсов. В течение интервала времени. A tl импульсы (фиг,2н) с выхода автогенератора 8 изменяют последовательно содержимое счетчика 1 импульсов с нуля до максимального зна30 . :-гия К = ът1/Т; (фиг.2л), где Tl — период следования импульсов автогенератора 8.

Выходной код счетчика 11 импульсов я: ."":.ÿ:åòñÿ адресом величин

6 ==-.".:- 1 8 (фиг,2м) в ПЗУ12, где д,— . Вчальнае значение относительно допустимо о порога сравнения; К вЂ” номер импульса, пос,vnaio«его с автогенератора 8 на счетчик i1 импульсов с момента времени tl (на,=Fia импульса Atl) (фиг.2ж, н).

В блоке 20 умножения осуществляется умножение г4мин = гл л (N1), Й2 } на переменный выходной код д =-= до 1,8 ПЗУ12 (фиг.2м). Выходной к- пеРемечный кад ЙГд1 =Ммин! да 1 Я поступает на второй вход блока 6 сравнения, в котором осуществляется сравнение кодов абсолютной разности ANl

И Nmi.

При выполнении неравенства

ЛК1< Nmt на выходе блока 6 сравнения в момент времени 11 возникает сигнал логической "1", который разрешает прохождение первого импульса с автогенератора 8 через элемент И 7. Первый импульс, прошедший через элемент И 7, поступает на вход коммутатора 10. На вход управления коммутатор=- 10 со счетчика 11 импульсов поступает код, который соответствует записанному

1683175 второго счетчика 14 и на установочный вход второго блока 16 выделения медианы. Передним и задним фронтами второго импульса содержимое второго счетчика 14 увеличивается на три, а коды М1, N> записываются во ьторой блок 16 выделения медианы.

Е ли выполняется нестрогое неравен- ство Л N i N -, то на выходе блока 6 сравнения будет низкий погенцMBfl, который запрещает прохождение второго импульса через элемент И 7 и коммутатор 10 на информационный вход второго счетчика 14 и установочный вход второго блока 16 выделения медианы. В этом случае счетчик остается в нулевом состоянии, а коды К, Ng не записыва отся в блок 16 выделения медианы.

Поскольку в начальный момент времени, i> величина äp задается заведомо заниженной, то величина Nm1, как правило, меньше

it N1 и импульс на вход первого счетчика 14 50 и установочный вход первого блока 16 выделения медианы с коммутатора обычно не г.оступает. С приходом второго импульса с автогенератора вероятность появления импульса на соответствующем выходе коммутатора увеличивается и т.д.

В конце концов при определенной величине К = Р1, где 1 Р1 Кл, обязательно выполняется неравенство

h,N> и Nz записываются в первый блок

16 выделения медианы, Если выполняется нестрогое неравенСТВО Л И1 Nm1, òî Íà BÛÕÎäe áËOÊà 6 Ñðàçнения будет низкий потенциал, который запрещает прохождение первого импульса через элемент И7 и коммутатор 10 на информационный вход первого счетчика 14 и установочный вход первого блока 16 выделения медианы. В этом случае первый счетчик 14 остается в нулевом состоянии, а коды Nl u

Nr не записываются в первый блок 16 выделения медианы, В результате сравнения в блоке 6 сравнения выполняется либо неравенство h N> (Nmz, либо h N> N«2, При выполнении неравенства

AN> < Nm2 на выходе блока 6 сравнения будет сигнал логической "1", который разрешает прохождение второго импульса с выхода автогенератора 8 через элемечт И 7 и коммутатор 10 на информационный вход

25 этом случае на выходе блоха 6 ",равнения для всех К Р1 будет сигнал логической "1", который разрешает прохождение импульсов с автогенератора 8 через элемент И 7 и коммутатор 10 на информационные входы счетчиков 14 и на установочные входы блоков 16 выделения медианы. Выходной код счетчика 11 импульсов является управляющим для коммутатора 10, т,е. для импульса, поступающего на счетчик 11 импульсов с автогенератора 8, к ..ыходу элемента И 7 подключается К-выход коммутатора 10, а следовательно, к выходу элемента И 7 подключается информацинный вход К-го счетчика 14 и установочный вход К-го блока 16 выделения медианы. В результате за интервал времени Лт1 в счетчиках 14 с номерами

К Р1устанавливаются коды, соответствующие числу два, а в блоках 16 выделения медианы с теми же номерами записываются коды N1, й2. Для К< Р в счетчиках 14 остаются нулевые коды, а в блоках 16 не записываются коды N>, Nz.

В регистры 2 и 3 памяти из блока 1 кодирования записывается следующая пара кодовых слов N3 N4 (фиг,2 з, и). В блоке 9 вычитания вновь определяется аосолютная разность ЛК2 = jNg — N4l, а в блоке 5 меньший код min (Мз, )Nqj), 4 четвертого выхода блока управления на входы счетчика 11 импульсов и автогенератора 8 поступает следую ций (вгорой) импульс длительностью

Лт,,фиг.2ж), Передним фронтом этого импульса счетчик 11 импульсов устанавливается в нулевое состояние, и разрешается поохождение импульсов в течение интервала времени с автогенератора 8 на информационный вход счетчика 11 импульсов (фиг,2н). Эти импульсы изменяют последовательно содержимое с нуля до максимального К = Л t)/T1 (обозначения те же).

Текущий код счетчика 11 импульсов также является адресом текущих кодов д =до 1,8, записанных в ПЗУ12, В блоке 20 умножения осуществляется умножение содержимого блока 5 гл п (Мз/. jN /) на величину д = до 1 8, т.е. выходК вЂ” 1 ной переменный код Nmg блока 20умножения определяется из выражения

М„2 -— — гпмнп(jNзlI, I) до 1,8,Код

Nmg поступает на второй вход блока 6 сравнения, При определенной величине

К = Р2, 1 Р2 Km, выполняется неравенство

A Nz < min (j N3j, йл() ор 1,8, К Рг.

В этом случае для всех К.:- Р2 на выходе блока 6 сравнения будет сигнал логической

"1, а для всех К Рг — сигнал логического

1683175

"0". Сигнал логического "0" запрещает прохождение импульсов с автогенератора 8 через элемент И 7, а сигнал логической "1" разрешает прохождение импульсов с автогенератора 8 через элемен- И 7 и коммута- 5 тор 10 на информационные входы счетчиков

14 и на установочные входы блоков 16 выделения медианы. В результате за интервал времени Лtl в счетчиках 14 с номерами

К > Р2 коды увеличиваются на две едини- 10 цы, а в блоках 16 записываются коды N3, N4.

Далее в регистры 2 и 3 памяти поступают следующая пара кодовых слов Ng, Мв и т.д.

Процесс поступления кодовых слов в регистры 2 и 3 памяти заканчивается после по- 15 ступления пары кодовых слов N>-1, Й„ где и — четное число кодовых слов, поступающих с блока 1 кодирования в регистры 2 и 3 памяти, за интервал времени At = nT, За интервал времени At = nT (фиг.2в) в 20 счетчиках 14 будут записаны соответственНО КОДЫ nl П2, „,, Пкщ, КОДЫ Пl, П2...Д nKm показывают количество кодовых слов Й, записанных соответственно в блоках 16 выделения медианы, причем величины nl, 25 ..., пк„,таковы, что должны выполняться нестрогие неравенства 0 nl n2((... пК,„= и. Коды nl... nKm поступают на первые входы соответственно блоков 15 сравнения и входы управления блоков 16 выделения медиан. На вторые входы блоков поступает код nm = n/4, записанный в блоке 13 задания минимального числа отобранных отсчетов, В результате сравнения кодов п1, ..., пк и кода и на выходах блоков 15 будут сигналы логической "1" при выполнении строгого неравенства п«п и. Выполнение этого неравенства показывает, в каких из счетчиков 14 записан код, который меньше четверти всех отсчетов, поступающих с блока 1 кодирования за интервал времени Лс = пТ. Выходные потенциалы блоков сравнения поступают на старшие входы с четвертого по (Кт+3)-й 45 шифратора 17, На младшие входы шифратора 17 по окончании интервала времени Atl поступает сигнал логической "1" с пятого выхода блока управления. В результате номер входа К+3 в шифраторе 17 поступает на вход управления коммутатора 18 кодов и разрешает прохождение выходного кода с (К+3)-го блока 16 выделения медианы через коммутатор 18 кодов к информационному входу третьего регистра 4 памяти. В (К+3)-м 55 блоке 16 выделения медианы из четного числа nK+3 отсчетов, записанных в нем, определяется медиана как полусумма двух серединных кодовых слов, Управление этим блоком 16 осуществляется колом пк, эзписанным в (К+3)-м счетчике 14.

Положительным перепадом выходного импульса Длител:.ностью А1„- Т, поступающего с пятого .гыхода блок"-. 21 (фиг.2к). в формирователе,9 импульсов формируешься положительный импульс дли1ельносгью меньше At2, Задним фронтом этого импульса, поступающего на вход управления (записи) третьего регистра 4 памяги, записывается выходной медианный код (К+3) ro блока 16 через коммутатор 18 кодов в третий регистр 4 памяти. Код, записанный в ре гистр,4, поступггт на выход устройства.

Задним фронтом импульса (фиг.2к) счетчики 14 сбрасываются в нулевое состояние и процесс нелинейной фильтрации в предлагаемом устройстве повторяется и т.д.

Блок 21 устройства работает следующим образом.

Задающий генератор 22 вырабатывает прямоугольные импульсы (фиг.2а) с периодом следования Т. Задними фронтами этих импульсов запускается первый элемент 23 задержки, который формирует прямоугольные импульсы (фиг.2б), Эти импульсы поступают на элемент И 24 и счетчик 25 времени.

Счетчик 25 времени формирует положительные импульсы длительностью At — nT u отрицательные импульсы At2 =- т (фиг.2в).

Элемент И 24 выделяет п импульсов, поступающих с первого элемента 23 задержки. С выходов распределителя 26 импульсов снимаются импульсы, следующие через два периода входного сигнала (фиг.2г,д), Задним фронтом импульсов (фиг.2д) второй элемент

28 задержки формирует импульсы длительностью A tl (фиг,2ж), с вblхода инвертора 27 снимаются положительные импульсы длительностью At2 = т (фиг.2к). Выходные импульсы задающего генератора 22 поступаю1 на первый выход блока 21, а выходные сигналы второго и первого выходов распределителя 26 импульсов, второго элемента 28 задержки, инвертора 27 — соответственно на второй, третий, четвертый и пятый выходы блока 21.

Моделированием на ЭВМ проверялась работа способа, используемого в прототипе (при различных значениях относительного допустимого порога сравнения д), предлагаемого способа и известных способов обработки электроразведочного сигнала; среднего арифметического (прямого накопления), медианы Ходжеса-Лемана и медианы.

При моделировании заданный сигнал а повторялся определенное число раз. Сигнал все время суммировался с небольшой флюк1683175 туацион ной помехой с приблизительно нормальным центрированным распределением

К (О, о11, но иногда с вероятностью я на сигнал дейстВОВала аномальная импульсная помеха, име 01цая гораздо большую, 2 2 чем (T) дисперсию f, В электроразведке аномальные помехи не всегда имеют симметричную плотность распределения, Поэтому в части опытов использовалась 10 аномальная помеха с симметричным нормальным распределением N (О, с3 ), а в части Опытов указанная помех" бралась по модулю ее величины, т.е. имела антисимметричную форму распределения, искажая значение сигнала только в одном направлении.

Получаемые выборки сигнала обрабатывались по всем гроверяемым способам, лг

HP33BMCMI BO K3X

Опыт повторялся 50 р33 при заданной величине сигнала а, фиксированных al, pg, E M числе выборок. Проводилась статобработка получаемых оценок сигналов отдельно для каждого способа, В качестве показателя помехоустойчивости каждого способа использовалось среднее квадратическое отклонение оценок

30 l,(а; — а)" где 3! — оценка сигнала 3 п0 данному спосо5 в -м Опыте.

На фиг,4 изображены типичные полученные результаты для симметричного, а фиг.5 — для антисимметричного распределеoMÿ аномальной импульсной помехи, По вертикали отложено среднее квадpагическое отклонение оценки Й, нормиро40

ВВННО6 K ВЕЛИЧИНЕ СИГНЗЛ3 3, П0

I"0pMç0èT8ëM E — вероятность искажения Bb борки аномальной импульсной помехой, (ривые 34, 35, 36 относятся ";.Оответственно к известным способам среднего арифмети. ческого, медианы Хождеса-Лемана и медианы при постоянном сигнале 8, 01 = 0,1 3, О = 2 8 и 32 обрабатыВаемых выборках.

Результаты работы и рототипа сильно

50 зависят от задаваемой оператором величины д относительно допустимого порога сравнения допустимого расхождения значений впаре,,Оказалось, что наилучший pe- .„„.

:llynbT3T получается, если д2(2 — 4)аъба, Объясняется это тем, что для отбраковки выборок, пораженных импульсной аномальной помехой, д нужно брать как можно меньшей, но такой, чтобы выборки, искаженные небольшой флюктуационной помехОй, не отбраковывались. указанная величина д и отвечает этим требова;;;., . Результаты моделирования дл д =За /а изображены кривыми 37 на фиг,4 и 5, Если д увели,ить, то отбраковка аномальных выборок прекращается, и результаты приближаются к результатам метода медианы, слиВаясь F1 рМ 60llbLL х д кривой 3. Если уменьшить д, то начинают браковаться пары выборок, Не затронутые аномальными помехами, и результаты резко ухудшаются в силу необоснованного уменьшения используемого числа выборок. Так, кривыми 38 на фиг,4 и 5 показаны результаты моделирования для д = 0,5 IT1/3 . ВидH0, !TQ в зависимости от задаваемой оператором д помехоустойчивость способа, используемого в протот :::пе, и помехоустойчивость устройства-прототипа может меняться очень сильно (кривые 36, 37, 38).

При оптимальном д (кривая 37) способ, применяемый в прототипе, превосходит способы среднего арифметического, медианы

Ходжеса-Лемана и медианы. Но при неудачном выборе д(кривая 38) способ, используемый в прототипе, проигрывает, например, способу медианы, иногда до 5 раэ.

При практическом использовании способа ни Величина сигнала, ни дисперсия флюктуационной помехи заранее не известны. Поэтому грименяя прототип и использу6I:lI.-.IM в нем способ можно получить как

cMil ный выигрыш, так и заметный проигры, в помехоустойчивости.. Используя предлагаемый способ определения д, получают д, леж" ùåå в оптимальных пределах, если аномальных помех сравнительно мало (е <0,3), и значение д, немного превышаю,цее оптимальное значение, но близкое к нему, ec;- . аномальных импульсных помех много. Действительно кривые 39 на фиг.4 и 5, Отображающие результаты ма;;.елирования предлагаемого способа, на начальном участке совпадают с кривыми 37, для которых д специально для используемых при моделировании о ",, а подобрано оптимальным, и идут недалеко от кривых 37 и ниже кривых 36 (способ медиан) при я > 0,3, Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить устойчивый выигрыш в помехоустойчивости, не зависимый от величины сигнала, искусства оператора, дисперсии флюктуационной помехи. Моделирование при других с, а, другом числе выборок и другом распределении аномальной помехи (равномерном, всгнутом) дало аналогичные результаты.

Формула изобретения

1. Способ преобразования периоди-геского электрического сигнала в код, заклю13

1683175 чающийся в последовательных выборках электрического сигнала пу:е; с:-г аналогоцифрового преобразования, срав-1ении Qседних выборок и отборе из них пар, отношение абсолютной разности величин 5 которых к меньшей из них по абсолютной величине меньше относительного допустимого порога сравнения, и выделении медианной выборки из отобранных пар для формирования результата преобразования, 10 отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости преобразования, сравнение выборок и их отбор осуществляют поэтапно, увеличивая на каждом этапе значение относи гельного допустимого 15 порога сравнения да минимального, соответствующего моменту, когда число отобранных выборок равно или больше заданной части всех выборок, а выделение медианной выборки осуществляют прл уве- 2О личении в заданное число раз минлмального относительного допустимого порога сравнения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что относительный,„îïóñòèìûé .порог 25 сравнения вь бирают равным д =до 1Як ", где К=1,2,3, ..., m; дав начальное значение, заданную часть отобранных выборок — равной четверти всех выборок, а заданное число -- равным трем или четырем, 3. Устройства преобразования периодического электрического сигнала в код, содержащее блок кодирования, информационный вход;-cToporo является входной шиной, управляющий вход соединен с первым выходам блока управления, второй и третий выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго регистров памяти соответственно, информационные входы которых соединены с вь|ходом блока кодирования, а выходы соединены с саответствующлми лнформационными входами блока определения минимального сигнала, блок сравнения, выход которого подключен к первому входу элемента И, блок вычитания, управляющий вход которого объединен с управляющим входом второго регистра памяти, третий регистр памяти, коммутатор кодов, счетчик импульсов, о т л v ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости преобразования, в него введены постоянное запоминающее устройство, блок задания минимального числа отобранных отсчетов, блок умножения, коммутатор, группа из m счетчиков, группа из гл блоков сравнения, группа из m блоков выделения медианы, шифратор, формирователь импульсов и автогенератор, выход которого подключен к информационному входу счетчика импульсов к входу управления блока умножения и к второму вход ; лэмента И, выход которого соединен с ин :армацианным входом коммутатора, вы"==...»„û которого подключены к инфармацио ным входам соответствующих гп счетчиков группы и к установочным входам m блоков выделения медианы группы, выходы которых соединены с информационными входами коммутатора кодов, входы управления соединены с выходами m счетчиков группы и объединены с первыми входами т блоков сравнения группы соответственно, а первые и вторые информационные входы — c выходами первого и второго регистров памяти соответственно, выходы блока определения минимального сигнала и постоянного запоминающего устройства соединены с информационными входами блока умножения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, а вход пастояннога запоминающего устройства подключен к выходу счетчика импульсов и объ динен с входом управления коммутатора, причем выход блока задания минимального числа отобранных отсчетов соединен с вторыми входами m блоксв сравнения группы соответственна, выходы которых подключены к старшим с четвертого по (m+3)-й входам шифратора, выход которого соединен с входом управления к014мутатара кОдОВ, ВыхОд катарага подключен к информационному входу третьего регистра памяти, вход управления которого через формирователь импульсов объединен с младшими с первого по третий входами шифратора и с установочными входами m счетчиков группы, а четвертый выход блока управления подключен к установочным входам автогенератора и счетчика импульсов, пятый выход — к входу формирователя импульсов, первый и второй информационные входы блока вычитания соединены с соответствующими выходами первого и второго регистров памяти, а выход подключен к второму входу блока сравнения. выход третьего регистра памяти является выходной шиной, 4. Устройство по п.3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок управления выполнен на задаю цем генераторе, первом и втором элементах задержки, элементе И, счетчике времени, распределителе импульсов и инверторе, вход которого обьединен с выходом счетчика времени, с установочным входом распределителя импульсов и первым Входом элемента И, второй вход котороrî объединен с входом счетчика времени и подключен к выходу первого элемента эа1683175 держки, вход которого соединен с выходом задающего генератора, выход элемента И соединен с входом распределителя импульсов, первый выход. которого подключен к входу второго элемента задержки, причем выход задающего генератора, второй и первый выходы распреды;ит,:.",л и .-:пулсов, выход второго злемен а;-адар. ;:.:ки и выход инвертора являю вся соотeeTc;.венно первым, вторым., тре."...м. четвер5 тым и пятым выход",ми блока управления.

1683175

1683175

035

Фыя.Х

Составитель В. Махнанов, Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал . Корректор М. Кучерявая

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3421 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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