Устройство для распознавания информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Его использование при определении технического состояния промышленных изделий позволяет повысить точность распознавания за счет уменьшения относительной погрешности дискретизации входных сигналов. Устройство содержит входной усилитель 1, компараторы 2,3, блок 4 задания уровней, элементы 5,6 И, генератор 7 импульсов, интегратор 8 и блок 9 задания временных интервалов. Благодаря введению элементов 10, 11 задержки в устройстве дискретизируются не разностный временной интервал t₁-t₂ (где t₁ и t₂ - время пребывания сигнала соответственно выше нижнего уровня и ниже верхнего уровня), а сами эти интервалы t₁ и t₂ . 2 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для определения технического состояния промышленных изделий.

Известен амплитудный анализатор [1], выполняющий аналогичную функцию. Он содержит электронно-лучевую трубку типа "политрон", генератор пилообразного напряжения, интегратор, усилитель и сумматор, два входа которого соединены с генератором пилообразного напряжения и усилителем, а выход - с горизонтально-отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки - политрон, и интегратор, подключенный к коллекторам трубки.

Недостатками этого устройства являются невысокая точность и сложность.

Известно устройство для распознавания информации [2] , содержащее входной усилитель, блок весовых коэффициентов, блок адаптации и интегратор.

Блок весовых коэффициентов выполнен на электронно-лучевой трубке типа "политрон", горизонтально-отклоняющие пластины которого подключены к входному усилителю, коллекторы к интегратору, а функциональные пластины к блоку адаптации.

Сигнал х(t) усиливается входным усилителем до диапазона развертки политрона и подается на горизонтально-отклоняющие пластины. Преобразованный сигнал с одного из коллекторов поступает на интегратор, по выходной величине S которого, полученной за время интегрирования, можно судить о номере класса сигнала х(t). Оператор преобразования запоминается в виде напряжений на функциональных пластинах с помощью запоминающих интеграторов. Адаптация устройства заключается в подборе такого оператора преобразования, который обеспечивает правильную классификацию сигналов. В качестве признаков используются значения времени пребывания сигнала на разных амплитудных уровнях. Для определения относительного времени пребывания сигнала в соответствующем амплитудном интервале необходимо разбить сигнал на интервалы и подсчитать время его пребывания в каждом из интервалов.

В этом устройстве упрощается конструкция и повышается его надежность. Однако оно не обеспечивает достаточно высокую точность распознавания.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для распознавания информации, содержащее входной усилитель, вход которого является входом устройства, а выход соединен с первыми входами двух компараторов, вторые входы которых подключены к выходам блока задания уровней, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого компаратора, а выход - к суммирующему входу интегратора, управляющий вход которого соединен с выходом блока задания временных интервалов, а выход является выходом устройства, второй элемент И [3].

Недостатком этого устройства является невысокая точность распознавания, связанная с повышенной относительной погрешностью дискретизации входных сигналов. В этом устройстве непосредственно дискретизируется часть сигнала в пределах нижнего и верхнего пороговых уровней срабатывания компараторов. Ввиду малости этой части сигнала относительная погрешность дискретизации получается большой.

Целью изобретения является повышение точности распознавания за счет уменьшения относительной погрешности дискретизации входных сигналов.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для распознавания информации; на фиг.2 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит входной усилитель 1, первый 2 и второй 3 компараторы, блок задания уровней 4, первый 5 и второй 6 элементы И, генератор импульсов 7, интегратор 8, блок задания временных интервалов 9 и первый 10 и второй 11 элементы задержки.

Устройство работает следующим образом.

Поступающий на вход устройства электрический сигнал после усиления усилителем 1 подается на неинвертирующие входы компараторов 2 и 3. Верхний U_п.в. и нижний U_н.п. пороги срабатывания компараторов 2 и 3 устанавливаются блоком задания уровней 4, с выхода которого постоянные напряжения, соответствующие заданным порогам срабатывания компараторов, поступают на их инвертирующие входы.

С выхода первого компаратора 2 снимается последовательность положительных импульсов прямоугольной формы, длительности которых соответствуют времени нахождения сигнала выше нижнего порогового уровня U_п.н.. На время открытия элемента И 5 последовательностью импульсов импульсы счетной частоты, проходя через него, поступает на прямой вход интегратора 8. Количество счетных импульсов N₁ соответствует времени t₁пребывания сигнала выше нижнего порогового уровня U_н.п..

С выхода второго компаратора 3 снимается последовательность положительных импульсов прямоугольной формы, длительности которых соответствуют времени нахождения сигнала выше верхнего порога U_п.в.. Сдвинутая вторым элементом задержки на время, равное половине периода счетных импульсов, эта последовательность поступает на один из входов элемента И 6, на другой вход которого поступают счетные импульсы, сдвинутые первым элементом задержки на столько же. Времена задержек элементов 10 и 11 одинаковы: t_зад.1= t_зад.2= , где Т - период счетных импульсов; t_зад.1 и t_зад.2 - соответственно времена задержек элементов 10 и 11.

Сдвинутые счетные импульсы, проходя через открытый элемент И 6, поступают на реверсивный вход интегратора 8. В результате показание N последнего будет соответствовать разности времени пребывания сигнала выше нижнего t₁ и верхнего t₂ пороговых уровней N=f (t₁-t₂).

Таким образом, производится нелинейное преобразование входного сигнала по выражению у(t)=х(t) Ф (x), где х(t) - входной сигнал.

у(t) - выходной сигнал; Ф(х)=1 при U_п.н. ≅ х ≅ U_п.в. оператор нелинейного преобразования; Ф (х)=0 - в остальных случаях.

Формируется описание входного сигнала на основе его времени нахождения в пределах заданного амплитудного уровня, т.е. осуществляется преобразование сигнала в величину, пропорциональную плотности распределения мгновенных значений его амплитуды. Время работы интегратора 8 определяется блоком 1 задания временных интервалов 9.

Выходная величина однозначно соответствует форме распознаваемого сигнала и используется в дальнейшем как его признак при сравнении с другими анализируемыми сигналами.

Повышение точности в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом происходит следующим образом. Как известно, в прототипе дискретизируется временной интервал t_п, сформированный как разность времени пребывания сигнала выше нижнего уровня t₁ и ниже верхнего уровня t₂:t_п=t₁-t₂. Максимальное значение относительной погрешности дискретизации этого интервала равно δt_п.max= · 100% В предлагаемом устройстве дискретизации подвергаются сами интервалы t₁ и t₂, максимальные относительные погрешности которых определяются δt_1.max= · 100% и δt_2.max= · 100%
Максимальное значение относительной погрешности дискретизации временного интервала t_п=t₁-t₂ будет равно наибольшей из погрешностей δ t_1max и δ t_2max. Поскольку t₂>t_п и t₁>t_п, то результирующая погрешность дискретизации в предлагаемом устройстве будет намного меньше, чем в прототипе. Благодаря этому по сравнению с базовым объектом в предлагаемом устройстве повысится точность распознавания информации.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ, содержащее входной усилитель, вход которого является входом устройства, а выход соединен с первыми входами двух компараторов, вторые входы которых подключены к выходам блока задания уровней, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого компаратора, а выход - к суммирующему входу интегратора, управляющий вход которого соединен с выходом блока задания временных интервалов, а выход является выходом устройства, второй элемент И, отличающееся тем, что, с целью повышения точности распознавания за счет уменьшения относительной погрешности дискретизации входных сигналов, в устройство введены два элемента задержки, входы которых соединены соответственно с выходами второго компаратора и генератора импульсов, а выходы - с входами второго элемента И, выход которого подключен к вычитающему входу интегратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2