Дискретный статистический анализатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Севетскик

Сециаиистичесии и

Республик ()657368 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 0103.76 (2l) 2328918/18-21 с присоединением заявки 34(23) Приоритет(6!) М. Км.

G 01 R 23/16

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 150479. Бюллетень М 14

Лата опубликования описания 1804.79 (53) УДК 621. 317. . 761 (088. 8) (72) Автор: изобретении

В. И. Якименко (5 4) ДИСКРЕТНЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для исследования случайных электрических сигналов в реальном масштабе времени, например в технической и медицинской диагностике, акустике, гидр ол о к ации °

Известен анализатор, состоящий из коррелятора и Фурье-преобразователя.

Корреляционная функция сигнала, прошедшего входной преобразователь, вычисляется в первом арифметическом устройстве и накапливается в запоминающемм устройстве.

Спектр вычисляется как Фурьепреобраз ов ани е коррекционн ой функции, поступающей на регистр умножения и на другое арифметическое устройство, на вторые входы которого подается ряд S1n /со — сигналов. от генератора функции.

Полученные произведения поступают в другое запоминающее устройство, в котором формируются ординаты энергетического спектра (1).

Однако этот анализатор обладает значительной сложностью измерения, так как он содержит сложный программный блок, а при исследовании электрических сигналов этим анализатором необходимо формировать ряд (100-500) тригонометрических функций в спектральном генераторе или функциональном преобразователе.

Известен также анализатор, в котором блок хранения и преобразования информации выполнен в виде блоков сложения и умножения на регистрах сдвига. Первые входы первого и второго регистров сдвига через ключ подсоединены к первому входу блока управлени я, вторые входы регистров сдвига соединены со вторым выходом блока управления, причем второй вход второго регистра сдвига блока умножения соединен с блоком задания констант, а входы третьего регистра блока умножения соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управлени я (2 ) .

Однако сложная процедура обработки сигнала в анализаторе и использование блока задания констант и умножителя на регистре сдвига ограничивают верхнюю частоту анализа и соответственно диапазон частот анализа °

Цель изобретения — расширение диапазона част от ан али з а.

Это достигается тем, что в дискретный статистический анализатор, со65736 держащий генератор гармонической функции, последовательно соединенные входной блок и блок управления, последовательно соединенные регистр сдвига, импульсный модулятор, коммутатор и накопитель, допОлнительно введены формирователь импульсной по- 5 следовательности, включенный между блоком управления и регистром сдвига, амплитудно-импульсный преобразователь, входы которого пддключены к выходам входного блока и блока управле-)0 ния, а выход — к второму входу регистра сдвига,при этом регистр сдвига выполнен в виде последовательно соединенных чередующихся и секций и ключей, один выход каждого из ключей связан с входом соответствующей секции и с входами импульсного модулятора, а другой — с входом последующей секции импульсный модулятор выполнен в виде и элементов совпадения и и ключей, при этом каждый элемент совпадения соединен последовательно с соответствующим ключом, а выходы п ключей подсоединены к соответствующим входам коммутатора, и дополни- . тельного ключа, вход которого соединен с выходом n-ro ключа регистра сдвига, вторые входы всех ключей импульсного модулятора связаны с вы .ходом генератора гармонической функции и вторым выходом входного блока, а вторые входы элементов совпадения— с вторыми выходами формирователя импульсной последовательностями а коммутатор выполнен в виде и цепочек ключей и двух дополнительных ключей, 35 при этом каждая из и цепочек ключей состоит из двух последовательно соединенных ключей и одного параллельного, а вход второго дополнительного ключа связан со входами вторых из 40 двух последовательно соединенных ключей цепочек ключей.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого дискретного статистического анализатора; на фиг. 45

2 — временные диаграммы, поясняющие работу этorо анализатора.

Данный дискретный статистический анализатор содержит генератор 1 r армонической функции, последовательно соединенные входной блок 2 и блок управл ени я 3, посл едоват ел ьн о соеди, ненные регистр сдвига 4, импульсный модулятор 5, коммутатор 6 и накопитель 7, а также формирователь 8 импульсной последовательности, вклю- 55 ченный между блоком.3 и регистром сдвига 4, амплитудно-импульсный преобразователь 9, входы которого подключены к выходам блока 2 и блока .управления 3, а выход — ко второму 60 входу регистра сдвига 4.

Регистр сдвига 4 состоит из последов ат ел ь н о со еди н ен ных ч ер едующи хс я секций 10-1-10-п и ключей 11-1-11-п.

Один выход каждого из ключей 11-165

8 4

11-п связан со входом соответствующей секции 10-1-10-п и с входами модулятора 5, а другой — со входом последующей секции .

Импульсный модулятор 5 состоит из элементов совпадения 12-1-12-п и ключей 13-1-13-п, при этом каждый элемент совпадения соединен последовательно с соответствующим ключом

13-1-13-п а выходы ключей 13-1-13-п подсоединены к соответствующим входам коммутатора 6. Кроме того, модулятор 5 содержит дополнительный ключ

14, вход которого соединен с выходом ключа 11-п регистра сдвига 4. Вторые входы всех ключей 13-1-13-и и ключа

14 импульсного модулятора 5 связаны с выходом генератора 1 и вторым выходом входного лока 2, а вторые входы элементов совпадения 12-1-12-п подключены ко вторым выходам формирователя 8.

Коммутатор 6 состоит из цепочек ключей 15-1-15-п и двух дополнительных ключей 16, 17. Каждая цепочка ключей 15-1-15-п состоит из двух последовательно соединенных ключей 18-1-.

18-и и 19-1-19-и и одного параллельного ключа 20-1-20-n .Âõîä дополнительного ключа 17 связан со входами ключей 19-1-19-п.

Данный дискретный статистический ан али з атор работает следующим образом.

Перед началом работы все блоки анализатора устанавливаются в исходное состояние. Ключи 11-1-11-и устанавливаются в одно положение, а ключи 18-1-18-п, 19-1-19-и и 20-1-20-и закрыты.

На второй управляющий вход элементов совпадения 12-1-12-и подается от блока управления 3 постоянный потенциал, при этом открываются ключи

20-1-20-п коммутатора 6, затем выполнение последовательности преобразований сигнала (при измерении корреляци.онной функции и () ) производится статистическим анализатором в соответствии с алгоритмом Стильтьеса: исследуемые электрические сигналы х(т.) и (1) подаются на вход входного блока 2, с первого выхода которого сигнал преобразуется в дискретную

Форму, а со второго выхода в непрерывной форме поступает на информационный вход импульсного модулятора 5.

В амплитудно-импульсном преобразователе 9 в дискретные моменты времени

m ht амплитуда сигнала преобразуется в эквивалентное количество импульсов д,, которые поступают в Регистр сдвига 4, и с выхода каждой секции

10-1-10-и после ключей 11-1-11-п подаются на первые управляющие входы модулятора 5. Каждый короткий импульс из серии импульсов на короткое время открывает соответствующий ключ 13-113-п, осуществляя выборку из непре65736 рывного сигнала, поступающего на информационный вход импульсного модулятора 5.

Дельт а-модул яци я осуществл яетс я одновременно во всех каналах анализатора, после чего эти выборки через открытые ключи 20-1-20-п коммутатора 5

6 поступают в накапливающие ячейки накопителя 7, формируя в нем ординаты

A(q лЛ ) корреляционной функции в реальном масштабе времени.

Далее осуществляется измерение )p оценок спектра: энергетического ч (j) или амплитудного А(Х) спектров сигнала. В первом случае на вход анализатора с его выхода подается функция R(q aX), предварительно сформиро- 15 ванная в -ячейках накопителя 7 ° В другом случае осуществляется Фурье-преобразование непосредственного сигнала

x(t) или y(t) . Так как процедура измерения спектра одинаковая, то рассмотрим для наглядности случай

x(t) A(f) .

Исел еду емый н епрерывный си гн ал

x(t) подается на входной блок 2, в котором осуществляется его предварительная обработка (ограничение по частоте, дискретизация,... ) и передача на вход преобразователя 9, в котором формируются пачки импульсов ) где q — номер пачки импульсов ив

I 30 количество импульсов в q-ой пачке (фиг. 2,а; 2,б) .

Первая выборка сигнала х(0 At) с выхода преобразователя 9 поступает в виде пачки импульсов Эоп, которые по аются на вход регистра сдвига 4.

Включается генератор 1, постоянный времяразрешающий потенциал подается от блока управления 3 на второй управляющий вход элемента совпадения 12 — 1 импульсного модулятора 5, а также для 40 открывания ключа 18-1 и всех ключей

19-1-19-п коммутатора 6 .

По достижении непрерывной функцией соя 2ЖЕ Т своего максимального значения она начинает подвергаться дельта- 45 модуляции короткими импульсами Эо„, поступающими на вход секции 10-1 регистра сдвига 4 и одновременно через первый управляющий вход элемента совпадения 12 — 1 на управляющий вход ключа 13-.1 импульсного модулятора 5. Результат модуляции через ключ 18-1 поступает на общую шину коммутатора 6 и через все открытые ключи 19- 1-19-и одновременно во все ячейки накопителя

7. э5

По окончании продвижения импульсов

Эод выборки х(0 d t) в секцию 10-1 ре- . гистра сдвига 4 разрешающий потенциал на втором управляющем входе элемента совпадени я 12-1 отключается, закрываются все ключи коммутатора 6.

Последующие выборки х (1 b t), х (2 b.t),..., x (n - st), представленные пачками импульсов 1д, продвигаются в РегистРе сдвига 4 с частотой Гс, 65

6 задаваемой формирователем 8 импульсной последовательности. После заполнения выборками сигнала всех секций

10- 1-10-и регистра сдвига 4 по команде от блока управления 3 все ключи

11-.1-11-п переключаются в другое положение

Первый и последующий циклы и э мер ения спектра (q =l,n) производятся с использованием различных частот импульсов (частота обратно пропорциональна номеру цикла — q), поступающих от формирователя 8.

Каждый цикл; ) 1 начинается с включения соответствующей частоты импульЕ сов Fg = (фиг. 2,в; 2,r), подаваемых с выхода формирователя 8 на второй управляющий вход соответствующего ((n + 1) = q) канала импульсного модулятора 5 и открывания ключа 18-1-18-и этого же канала коммутатора б. По достижении непрерывной функции сов 2Я Е„ьь своего максимального значения начинается циркуляция пачки импульсов в кольце: выход секции

10-1 — 10-п, ключ 11 — 1-11-и и вход секции 10-1-10-и соответственно, благодаря чему осуществляется дельта-модуляция непрерывной функции в течение каждой иэ (n 1) циркуляций.

Результат модуляции после одной циркуляции поступает через соответствующий открытый ключ 18-1-18-п коммутатора б на общую шину и через открытый ключ 19 — 1-19-n — в ячейку накопителя 7 (фиг.2,е), а затем соответствующий ключ 19 — 1 — 19-и закрывается, а после второй циркуляции — через открытый другой ключ 19-1-19-и во вторую ячейку накопителя 7 и т.д. до п-ой ячейки .

После последнего цикла q = n измерений спектра, осуществляемого при помощи секции 10 — 1, ключа 11 — 1 и первого канала анализатора, управляемого

Fg импульсами частоты F и в накопителе 7 формируется сумма дельтамодулированных выборок, представленная выражением

И N (д

A(K)=К Е Е х(с at.)cos 2% с па г < =О П=1

f д1 Гд где =1 = — з аданн ая частоо 2п та гармонической функции, К т — масштабный коэффициент шкалы частот.

Данный анализатор расширяет диапазон частот анализа в несколько раз благодаря дискретной форме представления результатов промежуточных преобразований, получае ых с выхода импульсного модулятора 5 и распределяемых коммутатором б в накопитель 7, использованию генератора 1 только одной гармонической функции fä и диск657368 ретной последовательности импульсов требуемых частот.

Формул а и з о бр ет е ни я

1. Дискретный статистический анализатор, содержащий генератор гармонической функции, последовательно соединенные входной блок и блок управления,. последовательно соединенные регистр сдвига, импульсный модулятор, коммутатор и накопитель, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона частот аналиэй, в него дополнительно введены формирователь импульсной последовательности, включенный между блоком управления и регистром сдвига, амплитудно-импульсный преобразователь, входы которого подключены к выходам входного блока и блока управления, а выход — к второму входу регистра сдвига.

2. Анализатор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что регистр сдвига выполнен в виде последовательно соединенных чередующихся и секций и и ключей, один выход которого иэ ключей связан со входом соответствующей секции и с входами импульсного модулятора, а другой — со входом последук щей секцич.

3. Анализатор по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что импульсный модулятор выполнен в виде и элементов совпадения и пключей,,при этом каждый элемент совпадения соединен последовательно с соответствующим ключом, а выходы п ключей подсоединены к соответствующим входам коммутатора, и до5 полнительного ключа, вход которого соединен с выходом п-ro ключа регистра сдвига, вторые входы всех ключей импульсного модулятора связаны с выходом генератора гармонической функции р и вторым выходом входного. блока, а вторые входы элементов совпадения— с вторыми выходами формирователя импульсной последовательности °

4. Анализатор по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что коммутатор выполнен в виде и цепочек ключей и двух дополнительных ключей, при этом каждая из п цепочек ключей состоит из двух последовательно соединенных ключей и одного параллельного, а вход второго дополнительного ключа связан со входами вторых иэ двух последовательно соединенных ключей цепочек ключей.

28 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Проспект японской фирмы TEAC"" 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

30 Р 382091, кл. G Об F 15/34, 1973.

65736 8

Tф

Составитель С. Лунинская

Техред Э .Чужи к Корректор О. Билак

Редактор Т. Янова

Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ ГосудаРственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Закаэ 1785/44

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная; 4