Устройство для распознования и контроля непрерывных сигналов
О П HC A Í È Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советсиик
Социалистичесни к
Республик
<п>995348 (61) Дополнительное к авт. саид-ву 9 930704 (22) 3аявлеио08.04.81 (21) 3273054/18-09 (Я}М.КП.З с присоединением заявки М
Н 04 В.З/46
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет —. (53) УДК б21.391. . 832 (088. 8) Опубликовано 0702.83. Бюллетень М 5
Дата опубликования описания 07 ° 02. 83.И.A.Êðàñíoâ, Б.Д.Кудрявцев, П.П.Кузь
Ю.В.Юдин, Г.Ç..Ильин и В.Н.Кучинский (72) Авторы ,изобретения
Ленинградский институт водного трансп и Ленинградский институт точной механ и оптики (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ И КОНТРОЛЯ
НЕПРЕРЫВНЫХ СИГНАЛОВ
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для распознавания непрерывных сигналов, ха-, рактеризующих параметры различных технических объектов °
По основному .авт.св. Р 930704 известно устройство для распознавания и контроля непрерывных сигналов, содержащее блок дифференцирования, вход и выход которого соединены с первым и вторым входами аналого-цифрового преобразователя, первый и второй выходы которого соединены с-первым и вторым входами блока записи и многократного считывания, к третье-., му входу которого подключен первый выход блока управления, второй и третий выходы которого соединенысоответственно с первыми входами сум-матора и селектора минимальной амплитуды сигнала, первый и.второй- - выходи блока записи и многократного считывания соответственно через первый и второй дешифраторы соединены с соответ ствуюшимн входами соответственно первой и второй индикаторных матриц, объединенные управляющие входы которых соединены с четвертым выходом блока управления,.оптические выходы первой и второй .индикаторных матриц соединены с оптическими вхо-. дами соответствующих элементов И, на объединенные первые входы которых подано напряжение питания, вы-. ходы элементов И соединены с вторым входом сумматора,а каждый элемент .И выполнен в виде последовательно. соединенных фотодиода и резистора (11, Недостатком данного устройства является ограниченная точность распознавания реальной характеристики и ее производной, меняющих знаки в течение интервала распознавания.
Цель изобретения — повышение точности распознавания путем уменьшения диапазона изменения распознава-. емого сигнала при заданном числе уровней квантования.
Поставленная цель достигается тем, что в .устройство дпя распозна- . вания и контроля непрерывных сигналов введены выпрямитель, включенный между выходом блока дифференци рования и входами аналого-цифрового
2S преобразователя, блок определения знаков, включенный между дополнительными вХодами блока записи и многократного считывания и выходом блока дифференцирования, вход которого. сое
ЗО динен с другими входами выпрямителя
995348 и блока определения:знаков, три блока дополнительных элементов И, выполненных в виде последовательно соединенных фотодиода и резистора, выходы которых подключены соответственно к третьему, четвертому и пятому входам сумматора, четыре элемента ЗАПРЕТ, включенные между выходом источника, напряжения питания и объедюненными входами элементов И соответствующих блоков элементов И, два 1О блока сравнения знаков, первые входы которых соединены с дополнительными выходами блока управления, а вторые входы соединены с дополнительными выходами блока записи и многократно» го считывания, причем выходы блоков сравнения знаков подключены к другим входам. соответствующих элементов ЗАПРЕТ, а фотодиоды дополнительных элементов И оптически связаны с оптическими выходами соответствующих элементов индикаторных матриц.
На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для распознавания и контроля не- 25 прерывных сигналов.
Устройство содержит последрвательно соединенные источник 1 непрерывного сигнала и блок 2 дифференцирования, выходы которых подклю- 30 чены к входам блока 3 определения знаков и выпрямителя 4, Первый и второй выходы блока 3 определения знаков непосредственно, а первый и второй выходы выпрямителя 4 через 35 аналого-цифровой преобразователь 5 подключены соответственно к первачу, второму,: третьему и четвертому входам блока 6 записи и многократБОГО считываниями к пятОму ВХОду КО- 40 торого подключен первый выход бло» ка 7 управления. Соответствующие выходы блока 6 записи и многократного считывания подключены к входам соответствующих дешифраторов 8 и 9 и к первым входам соответствующих блоков 10 u ll сравнения знаков, к вторым входам которых подключены второй и третий выходы блока 7 управления 1-й выход дешифратора 8 (i = l,n} подключен к одному койцу индикаторных элементов 12 i-ой строки индикаторной матрицы 13, а . j-й выход дешифратора 9 (j = Г;ш) к одному концу индикаторных элементов 14 j-ой строки индикаторной И матрицы 15. К вторым концам индика торных элементов м -ro u jl-ro столбцов.(/а = 1, и, М = l,m) индикаторных матриц 13 и 15 подключен четвертый выход блока 7 управления. Индика- Я торный элемент 12; оптически связан с фотодиодами 16у и 17. элементов И18 и 19-t соответственно первогои второго. блоков элементов И ((= l,п-l; ф =2,2п о(=(1-,Цф=(1+/я)3, Я
Индикаторный элемент 14 . 1 опти1 чески связан, например световодом, с фотодиодами 20> и 21,„ элеменгов
И22 и 23,„соответствейно третьего и четвертого блоков элементов И
fp=l,m-l М = 2,2m; (=(3- Ql;
ы =(j+ Q )). (Например, на чертеже показаны оптические связи индикаторных элементов 12 „1 и 14„1 с фотодиодами соответственно 16> „ и
21 }. Элементы И18 0 и 220 отсутствуют. Аноды фотодиодов 16, 17, 20, и 21 подключены соответственно к выходам элементов ЗАПРЕТ 24-27, к входам которых подключен выход источника 28 напряжения:питания.. Первый и второй выходы блока 10 сравнения знаков подключены к управляющему входу соответственно элементов ЗАПРЕТ
24 и 25. Первый и второй выходы блока
ll сравнения знаков подключены к управляющему входу элементов ЗАПРЕТ
26 и 27. Код фотодиода 16 через весовой резистор 29д элемента И18 (, вес которого равен eL, подключен к первому входу сумматора 30. Катод фотодиода 20> через весовой резистор 31р, элемента И22, вес которого равен 6, подключен к второму входу сумматора 30. Катод фотодиода
17 .через весовой резистор 32 элемента И19 „ вес которого равен, подключен к третьему входу сумматора 30. Катод фотодиода 21,цчерез весовой резистор 33 элемента И23ю, вес которого равен ы подключен к четвертому входу сумматора 30,выход, которого соединен с первым входом селектора 34 минимальной амплитуды сигнала, к второму. входу которого и к пятому входу сумматора 30 подключены соответственно пятый и шестой выходы блока 7 управления.
Устройство работает следующим образом.
Вначале на элементы устройства подается питание. В исходном состоянии сумматор 30 устанавливается в нулевое состояние. Снимается выходная характеристика .6 исследуемого источника 1 непрерйвиого сигнала, которая затем дифференцируется в блоке 2 дифференцирования. Выходные сигналы исследуемого источника 1 К< и блока 2 дифференцирования KP подаются на соответствующие входы блока 3 определения знаков и выпрямителя 4. Выпрямленные значения 8 „и Ер} и (Й - с выхода выпрямителя
4 подаются на соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя 5, с выхода которого в такты времени (k=1,2,...,N), соответствующие частоте квантования 1 „ по времени, снимаются выраженные в определенном числовом коде импульсы уровня аналоговых сигналов, соответствующие дискретному отсчету сигналов ®Р! и
995348
)E. 1 в данном такте — )ЕpI(t ) и
1 Ep! (tg)
Выходные сигналы аналбго-цифрового преобразователя 5, представляющие последовательность цифровых кодов, отображающих величину сигналов (бр()) и lkp(t)l в моменты времени . записываются в б .оке. 6 записи и многократного считывания.Одновременно в моменты времени t. с выходов блока 3 определения знаков в блоке 6 записи и многократного считывания записываются знаки величин jp(t+) и Qp(tg) т.е., если, например, ар(ЬФ) в момент времени меньше нуля, то в блоке б записи и многократного считывания записывается знак минус, а в противном случае " знак плюс.
Затем с первого и второго выходов блока 6 записи и многократного считывания в моменты времени последовательно считываются равноотстоящие ординаты распознаваемой кривой )gp(t<)l и ее производной
)Eр()1, а с третьего и четвертого выходов блока 6 — сигналы, соответствующие знакам величин Sp(tg) и Sp(tg). Следовательно, в момент времени =1 с блока 6 записи и многократного считывания считываются сигналы, равные соответственно кодам чисел i u j (i = l,п,.j = l,m), которые подаются на. входы соответствующих дешифраторов 8 и 9, где и и m — - максимальное число уровней квантования сигналов соответственно
1 Вр()) и 10. ()( кроме того, в момент времени
t=tg с блока 6 записи и многократного считывания считываются сигналы, соответствующие знакам- величин
8р() и Яр (,), которые подаются на первые входы соответствующих блоков 10 и 11 сравнения знаков. При
t.-=t4, на i-oM u j-ом выходах дешифраторов 8 и 9 появляются сигналы, которые подаются соответственно на один конец индикаторных элементов 12 i-ой строки индикаторной матрицы 13 и на один конец индикаторных элементов 14 j-ой строки индикаторной матрицы 15. Блок 7 управления начинает работать по первой программе, подавая в моменты времени tg на вторые концы индикаторных элементов 12 и 14 соответственно- и
r-wo u q-ro (r = l,n, q = l,m) столбцов индикаторных матриц 13 и 15 сигналы, соответствующие значениям 4a(tg j 1 ) C„,(t g)) ° где а,() и Eq>(t) - первая эталонная характеристика исследуемого объекта (источника 1 непрерывного сигнала) и ее производная.
Рассмотрим два случая.
1. Пусть. сигналы fp(t>) и E
В моменты времени =1, блок 7 управления с второго и третьего .выходов подает на вторые входы блоков
10 и 11 сравнения знаков сигналы, соответствующие знакам величин
8 j>(tg) и Еqy(tg) Так как знаки величин Kp(tq) и g„ (t.>) в момент времени t = t) (аналогично совпадают и знаки величин Cp(tg) и E1$t@ то на первых выходах блоков 10 -и ll
15 сравнения знаков сигнал не равен нулю, а на вторых выходах этих блоков сигнал равен нулю. Сигналы с первых выходов блоков 10 и 11 сравнения знаков, подаются на управляющие
2О входы соответственно элементов ЗАПРЕТ.
24 и 26, на входы которых подается напряжение питания с выхода источника 28. Элементы ЗАПРЕТ 24 и 26 открыты, 25 и 27 закрыты.
При подаче сигналов с четвертого выхода блока 7 управления íà вторые концы индикаторных элементов 12 и
14 r-го и q-ro столбцов индикаторных матриц 13 и 15 и при подаче сигналов с i-го и j-го выходов дешифраторов 8 и 9 на первые концы индикаторных элементов 12 и 14 1-ой и j-ой строк индикаторных матриц 13 и 15 загораются индикаторные эле35 менты 12;,. и 14 <, которые оптически соединены соответственно с фотодиодами 16, 17 j, 20р и 21, где с(=(i-r(; y=(i+r); р = ) 3-я) м =(j+q) . данные фотодиоды освеща-
Щ ются. Так как напряжение с выхода источника 28 напряжения через открытые элементы ЗАПРЕТ 24 и 26 пода ются на аноды только фотодиодов 16 (, и 20р, то сигнал с выхода 28 источ45 ника проходит через элемент ЗАПРЕТ
24, открытый фотодиод 16,у, весовой резистор 29, вес которого равен сР единицам, и подается на вход сумматора 30. Аналогично сигнал- с выхода
5О источника 28 проходйт через элемент ЗАПРЕТ 26, открытый фотодиод
20@, весовой резистор 31, вес которого равен р< единицам, и подается на вход сумматора 30. Сумматор 30 . запоминает сигнал, величина которого равна q,j=(i-rf +(j )2.
2. Пусть сигналы Еp(t) и f z(t) . имеют разные знаки в момент времени t tp(Л= 1, N; Л pk). Аналогично и сигналы kp(tp ) и K В момент времени = Л блок 7 управления с второго и третьего выходов подает на вторые входы блоков 10 и 11 сравнения знаков сигналы, е5 соответствующие знакам величин 995348 11э (,1) и Е1э(Р) . Так как знаки величин fð(t) и K1>(t) при. t различны (аналогично различны знаки величин f<(tp) и E1 (tp), то на первых выходах блоков 10 и 11 сравнения знаков сигнал равен нулю, а на вторых выходах блоков 10 и ll сравнения знаков сигнал не равен нулю.-Данные сигналы подаются на управляющие входы соответственно элементов ЗАПРЕТ 25 и 27, на: входы которых подается напряжение с выхода источника 28. Элементы ЗАПРЕТ 24 и 26 закрыты, а 25 и 27 открыты. При подаче сигналов с четвертого выхода блока 7 управления на вторые )5 .концы индикаторных элементов 12 и 14 r-го и q-го столбцов индикаторных матриц 13 и 15 и при подаче сигналов с l-го и j-ro выходов дешифраторов 8 и 9 на первые концы индика-, торных элементов 12 и 14 1-ой и j-ой строк индикаторных матриц 13 и 15 загораются йндикаторные элементы 12 „,, и 14 с, которые оптически соединены соответственчо с 2б фотодиодами 16С(, 17> и 20 р и 21(,). Данные фотодиоды освещаются ° Так как напряжение с выхода источника 28 через элементы ЗАПРЕТ 25 и 27 подается на аноды только фотодио- 3() дов. 17- и 23„„, то сигнал с выхода ,источника 28 проходит через открытый j фотодиод 17, через весовой резисf y тор 32 г, в .с которого равен единицам, и подается на вход суммато-З ; ра 30. Аналогично сигнал с выхода источника 28 проходит через открытый фотодиод 21 „ весовой резистор 33,,„ вес которого равен иРединицам, и подается на вход сумматора 30. Сумматор 30 "àïîìèíàåò сигнал, величина которого равна = (;+ )2. (;+ 2 Подобным образом. устройство работает s другие моменты времени t. (k = 1,2,..,„N). После N циклов работы в сумматоре 30 запоминается величина и «() „),, Я) К"-1 При t, =t на вторые входы суммато ра ЗО и на йятый вход блока 6 sanucu и многократного считывания с первого и пятого выходов блока 7 .Ф управления подаются сигналы. Блок 6 записи и многократного считывания возвращается в исходное состояние. При t =-t с сумматора 30 считывается число Ч „, аоторое подается на вход селектора 34 минимальной амплитуды. сигнала; где он запоминается. Запоминается и номер распознаваемого класса сигнала, т.е. номер программы (У1). 65 Блок 7 управления начинает работать по второй программе, выдавая в моменты времени сигналы, прспорционапьные 2 э(1 ) E2y (tg) . Затем процесс определения стейени сходиF P(t), ЕP (t) Е 2э() и 2э() повтоРЯетсЯ, Выходной сигнал сумматора 30 М2 подается на вход селектора 34. Если 92 аЧ,, то в селекторе 34 минимальной амплитуды сигнала стирается значение 91 и запоминается значение 9 и номер класса распознаваемого сигнала (Р2), Если V2 >9„, то сигнал V2 не запоминается, а если (ф = 1, то в селекторе 34 минимальной амплитуды сигнала остается записанной величина ф„, но запоминается и номер программы (92). Процесс сравнения в селекторе 34 повторяется N раз. После окончания процесса распознавания с блока 7 управления на второй .вход селектора 34 подается сигнал. На его выходе появляется сигнал, равный а также класс или классы дефектов, 9;„соответствует которым. Таким образом, в предлагаемом устройстве вдвое повышается точность распознавания реальных непрерывных сигналов и их производных, имеющих как положительные, так и отрицательные значения. Формула изобретения Устройство для распознавания и контроля непрерывных сигналов по авт.св. Р 930704, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности распознавания путем уменьшения. диапазона изменения распознаваемого сигнала при заданном числе уровней квантования, в него введены выпрямитель, включенный меж-, ду выходом блока дифференцирования и входами аналого-цифрового преобразователя, блок определения знаков, включенный между дополнительными входами блока записи и многократного считывания,и выхОдом блока дифференцирования, вход которого соединен с другими входами выпрямителя и блока определения знаков, три блока дополнительных элементов И, выполненных в виде последовательно соединенных фотодиода и резистора, вы ходы которых подключены соответственно к третьему, четвертому и пятому входам сумматора, четыре элемента ЗАПРЕТ, включенные между выходом источника напряжения питания и объединенны ы входами элементов И соответствующих блоков элементов И, два блока сравнения знаков, первые входы которых соединены с дополни9 -995348 10 Составитель Б.Гальцов Редактор М.Рачкулинец ТехредЛ.Пекарь Корректор И.Шароши Заказ Б 72/47 Тирам 675 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеиий и открытий 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 Филиал ППП Патент, r. Уигород,-ул. Проектная, 4 тельными выходами блока управления, а вторые входы соединены с дополнительными выходами блока записи и многократного считывания, причем выходы блоков сравнения знаков подключены к другим входам соответствующих элементов ЗАПРЕТ, а фотодиоды дополнительных элементов И оптически связаны с.оптическими выходами соответствующих элементов индикаторных матриц. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе l. Авторское свидетельство СССР Р 930704, кл. Н 04 В Э/4Б, 1980 (прототип).
