Мультипликативный способ выделения сигналов из шумов и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) И 1) 7 01 М 24/ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н А ВТОРСКОМУ ЕЛЬСТВ туд сигнала с апоминаются и угом и раз, а водится путем сии сигнала с ной дисперсии ский институт Богуславский, Г. Я. Шапир,о сигналов зическая ку ради с, 504 -СПОСОБ ШУМОВ И СУЩЕСТЖ ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) МУЛЪТИПЛИКАТИВНЪЙВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ ИЗУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОВЛ ЕНИЯ(57) 1, Мультипликативный способ выделения сигналов из шумов, включающий последовательный прием и обработку п временных выборок значений амплитуд сигнала сшумом и последующий вывод результатовна графический терминал, отличающийсятем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения времени эксперимента,принятые значения амплишумом последовательно зперем ножа ются друг с дррегистрация сигнала произсравнения выходной диспершумом относительно выходшума.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 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 Ес 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 - с входом ЦАП, выход которого соединен с входом графического терминала.1 191797 Составитель С. РыковТехред И. Верес Корректор М. Максимишинец Тираж 896 Подписное Редактор Н. ШвыдкаяЗаказ 7 5040 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Изобретение 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 10нелинейном увеличении дисперсии сигнала с шумом по сравнению с дисперсиейшума,Резкое увеличение дисперсии на выходе устройства, реализующего предложенныйспособ, свидетельствует о наличии сигнала,Если увеличение реальной чувствительности при реализации способа накоплений происходит в /н раз, то при реализации мультипликативного способа - в(Ь/р. + 1)"раз,20где и - число накоплений (выборок);5 - амплитуда полезного сигнала;р, - математическое ожидание шума.Устройство, реализующее предложенный способ, состоит из приемника 1, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2,умножителя 3, оперативно-запоминающегоустройства (ОЗУ) 4, цифроаналоговогопреобразователя (ЦАП) 5, графическоготерминала 6, блока 7 количества умножений. В предлагаемом устройстве выходприемника 1 соединен с входом АЦП 2,выход которого подключен к первому входуумножителя 3. К второму входу умножителя 3 подключен первый выход ОЗУ 4, авыход умножителя 3 соединен с входомОЗУ 4. Выход блока 7 количества умножений соединен с разрешающим входомОЗУ 4. Второй выход ОЗУ 4 соединен свходом ЦАП 5, выход которого подключен к графическому терминалу 6.Устройство работает следующим образом.Сигнал с шумом поступает с приемника через АЦП, преобразующего амплитудусигнала 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 45которого переносится в ОЗУ. Следующаявыборка через АЦП поступает на первыйвход 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 яденого квадрупольного резонанса (ЯКР) Сг. в хлорате калия. В качестве приемного устройства использовался импульсный спектрометр ЯКР ИСШ - 2. Образец хлората калия массой 0,2 г 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, т 2=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 п временных выборок значений амплитуд сигнала с шумом. Количество перем нож аемых выборок составляло п=100, Результат выводился на графический терминал ЛКС - 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 Стз" с соотношением сигнал/ /шум равный 5.Для реализации способа автокорреляции к выходу приемника спектрометра ЯКР подключался анализатор сигналов Н 181 ота 18, включающий в себя блок коррелятора. Число выборок составляло п=100. На выходе коррелятора зарегистрирован сигнал ЯКР СР с отношением сигнал/ /шум 12.В результате установлено, что предлагаемый способ позволяет сократить время эксперимента по сравнению со способом- прототипом в 3 10 раз,Способ и устройство опробованы также при исследовании выделения сигналов ЯКР в соединениях МаСЮз, НдС 2 и парадихлорбензола.