Способ преобразования аналоговых сигналов

СОЮЭ СОВЕТСНИХОСЦМИИаеСНИМРЕСПУБЛИН НЮ (Щ у 59 С 06 К 9/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ И ОТКР(71) Институт горного дела АНКазахской ССР(56) 1. Авторское свидетельство СССРк 647701, кл. С 06 К 9/00, 1970.2. Авторское свидетельство СССРУ 737966, кл. С 06 К 9/00, 1971.3. Авторское свидетельство СССРф 254897 ф кл. Я 10 Ь 1/02, 1969.(54)(57) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯАНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ, включающийвыбор точек измерения, сравнение величин сигналов в смежных точках,а также интервалов, разделяющих смежные точки измерения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения помехоустойчивости при обеспечении относительной обратимости преобразования, сравнение величин сигналов в точках измерения, а такжесравнение интервалов, разделяющихэти точки, производят попарно всехмежду собой, причем при сравненииопределяют лишь знак разности сравниваемых величин, а выходные величиныпредставляют в виде значений логической переменной соответственнознакам разностей сравниваемыхвеличин.Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано при автоматизации переработки информации и в системах распознавания.5Способ предназначен для первичной обработки аналоговых сигналов различных датчиков первичной информации,Известен способ преобразования полутонового изображения в двухградационное, основанный на преобразо" вании изображения в видеосигнал и выделении сигналов "белого" и. "черного" уровней, в котором видеосигнал текущего уровня преобразуют в сигнал переменной частоты, а выделение сигналов "белбго" и "черного" уровней производят путем пороговой демодуляции сигнала переменной частоты 1 .10Однако способ обладает низкой информативностью, не передавая всего многообразия формы входного аналогового сигнала, и не позволяет обрабатывать изображение, представленное в виде пространственно распределенного сигнала.Известен также способ преобразования телевизионных изображений путем сканирования входного изобра- З 0 Эжения и сравнения с эталоном 21.Данный способ обладает низкой разрешающей способностью по уровню сигнала в случае малого количества опорных уровней. 35Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ распознавания речевого сигнала, основанный на его представлении в виде непрерывно меняющегося уровня 40 напряжения, определении экстремальных значений амплитуд и временных интервалов между этими значениями амплитуд, в котором по выделенным экстремальным значениям амплитуд речевого 45 сигнала измеряют разности упорядоченных смежных значений амплитуд сигналов, фиксируют упорядоченные значения разностей смежных значений амплитуд и смежных временных интервалов, а50 из полученных последовательностей данных отношений выделяют группы отношений, каждая из которых смещена относительно предыдущей и последующей на одно отношение, и сравнивают их 55 с аналогичными группамн отношений разностей смежных значений амплитуд и временных интервалов речевых сигналов, принятых за эталоонные, 3 . Известный способ имеет низкую стабильность прн наличии различныхпомех в аналоговом канале, а такжене обеспечивает обратимости исходногосигнала.,ФЦелью Ьобретення является увеличение помехоустойчивости при обеспечении относительной обратимости преобразования.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу преобразования аналоговых сигналов, включающему выбор точек измерения, сравнениавеличин сигналов в смежных точках,а также интервалов, разделяющихсмежные точки измерения, сравнениевеличин сигналов в точках измерения,а также сравнение интервалов, разделяющих эти точки, производят попарновсех между собой, причем при сравненииопределяют лишь знак разности сравниваемых величин, а выходные величиныпредставляют в виде значений логичес"кой переменной соответственно знакамразностей сравниваемых величин.Смысл сравнения пар величин сигнала и пар интервалов, разделяющихточки измерения, в отличие от существующего способа заключается в определений ранжира сравниваемых величин,т.е. порядка их следования по величине,Введение ранжировки всех величинсигнала в точках измерения, а такжеранжировки всех временных интервалов между точками измерения, и представление результатов ранжировки вцифровом виде позволяет добитьсяследующих положительных качествпредлагаемого способа.Для любых преобразований, прикоторых сохраняется ранжир точекизмерения, т.е. порядок их следования по величине сигнала, а такжеранжир интервалов, выходное цифровоемножевство остается неизменным,В связи с тем, что в предлагаемом ,способе производят сравнение величин сигнала и интервалов попарно всех между собой или по крайней мере информативных пар и представляют результаты сравнейий в виде цифрового набора, представляется возможным восстановитькон 4 агурацию первоначального аналогового сигнала из этого набора, располагая точки в новом аналоговом сигнале согласно ранжиру, зафиксированному в цифровом667 4Для вычисления следующего значения интервала преобразоввтель 10 сбрасывается в ноль дополнительно задерманным после блока 11 задержки импульсом. Полученные таким образом величины амплитуд и интервалов попарно сравнивают с помощью дифференциальных усилителей 12, выходные величины которых дискретизируются с помощью триггеров шмитта 13, получая при этом выходной цифровой набор. Порог срабатывания триггеров Бмитта устанавливается таким, чтобы переключение происходило при равенстве аналоговых входных величин дифференциального усилителя.Ранжир представляется в виде набора логических переменных, где логические единицы и нули означают соответственно превышение одной иэ сравниваемых величин над другой,Использование предлагаемого способа аналого-цифрового преобразования сложных сигналов обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимуществаф выделение цифрового множества, инвариантно характеризующего форму входного аналогового сигнала при изменениях его интенсивности и протяженности во времени и пространстве; устойчивость к нелинейным искажениям в аналоговом тракте- системы, т.е. искажениях при преобразовании первичной физической величины в электрическую, усилении сигнала и его передаче; воэможность обратного восстановления формы аналогового сигнала из цифрового набора.1 Э 1096наборе, и соединив их интерполирующей линией, Это соответствует относительной обратимости предлагаемогоспособа.На чертеже представлена блок-схема одного из вариантов устройства,реаЛизующего способ преобразованияаналогового сигнала.Устройство содержит датчик 1,блока 2 выбора точек измерения, 10дифференЬирующую цепь 3, нуль-орган 4,регистр 5 амплитуд, регистр 6 интервалов, блок 7 задержки, ключи 8 и 9,преобразователь временной интервал .напряжение 10, блок 11 задержки, 15дифференциальные усилители 12,триггеры Шмитта 13.Входной аналоговый сигнал снимаютс датчика.1 н подают в блок 2 выбораточек измерения, За точки измерения 2 Овыбраны экстремальные значения аналогового сигнала. Они выделяются спомощью дифференцирующей цепи 3 инуль-органа 4. Последний выдаеткороткий импульс при достижении аналоговым сигналом экстремума (нуляпервой производной). Прямой импульс1 .с выхода нуль-органа 4 сдвигает наодин разряд величины, записанные врегистре амплитуд 5 и регистре интер-щвалов 6, а задержанный в блоке 7 задержки импульс нуль-органа 4 открывает ключи 8 и 9. При этом в регистр5 амплитуд записывается очередноезначение величины сигнала в точке35измерения, а в регистр 6 интервалов, записывается значение очередного интервала между точками измерения,полученное с помощью преобразователявременной интервал - напряжение 10.1096667 Составитель В. СухановРедактор Анд. Шандор Техред С.Легеза Коррект каз 382 Подписно Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 699 Государственного елам изобретений сква, Ж, Раушс ВНИИПИ по 113035, комитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5