Способ спектрального анализа сигналов

(19) 111)ы 15 5 9, абцб 4 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРИ ГКНТ СССР ИТЕТРЫТИЯМ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ А ВТОРС(56) Отнес Р., Эплиз временных ря л.20льщнков8)оксондов. М. Л. При : Мир,кладнои ана, с. 331.ОГО АНААЛ тся к и к виЦел ие бы а фоне измерительбрационной ью изобре. стрг действияпериодичесУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ СПЕКТЛИЗА СИГНАЛОВ(57) Изобретение относной технике, в частностдиагностике механизмовтения является повышенспектрального анализа н ких случайных помех. Устройство, реализующее способ, содержит блок 1 накопления сигналов блок 2 преобразования фурье, блок 3 сравнения, запоминающее устройство 4 и блок 5 управления. В устройстве периодическое подавиение колебаний на не- информативных частотах в текущей усредненной секции сигнала приводит к периодическому исчезновению в пернодограмме последней из соответствующих спектральных составляющих. В предложенном способе спектрального анализа сигналов это обстоятельство используется для обнаружения и подавления неинформативных спектральных с оста вл я ющи х. 2 ил,г(за 01 етсние Огоситс к измсритсльной т(хнике, в цыл носи к внбрационной дид"- Ностнкс МЕХаНИЗМОВ.Цель изобретения - повышение быстродействия спектрального анализа сигнала на фоне периодических и случайных помех.113 фиг. 1 предстдвпены врем нные диаграммы способа анализа; на фиг 2 блок схемы устройсва для его реализации.Для получения спектральной оценки не- ОГодмо 1 рсдвари с,ьное линсйное усреднен 11 отде,1,ы сек ий сигнала во времен ной 06.1 сти .,1 01 лсдукиее Гре 061);1 зовдцие (Рурье цолуц(", ного результата Выбирая сс. Огне)ствуюШм образом величиЮ литель ОСт 1 ;с.1,1,Х СЕКЦИЙ СИГНЫЛ М(жШ;оесц цть синхронное (когереГ;11 1 коп 1:.Ин(. нсс)р"Гинных с пектпы.ьн, став. , 11 спс 1 х с 1 ны 1 1. 1,1 я этОГО необ 0;н,10 вы )однее сг 1онего равен твы:2 (,Г ,С (," .и НЬ С.В Г ИС. 1 11),11131ЧИ 1 1 а(.Г) Е 11), В (.(;1 И;ЦИНК ИНЫЛа;11 (ТГНОВНдя ЦДСТ 11 . 1 1 Д 1 НОННформытинных ыстгЕ нм(рырм - ники (-1;, чды еифс)рмытвны; цас:тот, р и : 1о, . у 1 х;1 р я л ытЫ 1 р;1 З;1:т,Т 1.1 ЦЕ С 1 ЕКТРЫ.111 ой СС( 11 В,1(11сн 1 з. а,1 КОЛ 1 ССТНО СРЕ (1(Ы. СоЦИ,ц л сы м ко ГО р и ГО я В. ,отс я (1 ре 3 к с и ) ус; дь с одинаковой дл(гель;отно 1цдстотЙ 1, но с. рызлцными фы:101 в:и двиГым 1 (:1 1).(1( при цнле членов (с;(га.;11, , довл. творяюшем условиюП 1-)Л- 1 (и. = 2,3, ). 1 1( тбрыщаетси в нуль. Это приводит к перно диескому подавлению этих составляющиМ в усредненной секции сигнала. На фиг. 16, в н; представлены отрезки синусоидальных колеба ни й дл ительностью Т, с ч астота и и сс= - 1,25,; с;=-1,5), и с(=1.15( соответственно. Из приведенных на фиг, 1 графиков видно, что подавление в усредненной секции сигнала колебаний с частотами о)1=1,25(01 и сс,=1,75(с, будет осуществляться через каждые 4, а колебаний с частотой ( = =-1,5( - через каждые 2 цикла усреднения. В обц(м случае минимальное число циклов усреднения и, необходимое для подавления в усредненной секции сигнала неинформативной частоты со и ее гармоник, определяется из выражения1).(,Ги; ицеское )одывленнс Олебынийы с".П(формативны астотдх в скуцей усред 1 енной сек Гии с гна.д приводит к периодическому исчезновению в периодограмме ,о: лсдней соответс снующих спек) рдлыых состчляОцих. В н; едлыыс мдм способе . ек)ыльного дны.1 зы сигналов это обстоя. "с ьство используется для обн:(р, жения и по- ,1 д В.ения неинформ ыти вных с пек Гральных СО- -Ы ВЛ и К) ИИХ.Устр .ц;ао ПО фи . . сосс 1 т из блокалкопения сиГна "д, Олокд" 11;еоб 1)дзоВзниЯ )ье, блока 3 сравненЯ, зыпсми:дк)шео срс)ис вд 4 и блока 5 упр влгния. 11 ервый вход блока 1 соедине, с инфомыц)с иным .хосустройства, а его вт )рс)й вход и выод подклю Гены соответств(нн: к 1 ервому Выходу бл)кы 5 и первому .:Кс у б) ка 2.ОРОй ВХС Д И ВЫХОД КОТОРОГО ПОДКЛЮЧЕНЫ1 1 ТВЕ) сТВеННО К ВтОрОМу ВЬ. ХГду бЛОКа 5(рвом Входу блока 3, Второй вход и Вы эд которого;шдклюцен соотвегственно к .,)еьему выходу блока 5 н первому входу блока 4, выход 1 вто)ой Вход орого гое- ,ИНЕНЫ Сос)ВЕТСТВЕННО С ВЫ,:ОД М УС" РОйСтна и етыер) ым выходом блока 5, ых.д которого 1 Одключен к управляющему Входу устройства.(,иГнал, постпаюший на ифОрмаионный вход устройства, псдвергыет.я рискре, цыцнн 10 времени н квантованию по уров в блоке 1. Г 1 ри этом период дн:кретиза.:н Т гигн;ла Выбирается таки .: - бы дли,;)ЬН(ОТ. (.ДЕ)ЬНОй СГ-.И( С (Гвыы: Г, (Врв(я 1 Гле, Овагельног ано,н,с:, ячеек ,ЫяИ 6.10 ка 1 ОСц(."13 МИ С 1) )Ы,13 равна периоду основной чд(.Осы ., гармо .сс,ГО ряда ицформативных цыс от. Это с Оние можно запис 11.(Дедуон . виде: Г,с , 1 ер:с, днгретизациц с; ны;(ы ; х - ооъем 1 ам, ти блока 110 ФГму ы изобретения 3)а процедура реализуется авоматичес си в блоке 5, на вход которого с управляющего входа устройства поступан)т импульсы синхронизации. Импульсы синхрониззции умножаются с помощью умножителя часто. ты в блоке 5 и поступают на первый выход последнего. Програм мируя коэффициент у чножения умножителя частоты ь соответствии с кинем атичес кой схемой механизм а, мож но выделить при спектральном анализе В качества информативного любой ряд гармонических составляющих в сигнале . Импульсы, нннсиирующие дискретизацию и квантование сигнала поступают на второй вход блока 1 При этом в блоке 1 осуществляется кодиро в, нне м гновен ного значения сиснала, обра б тка и запись н соответствующую ячейку памясн. Обрзб)ткз сигнала заключзс Гся в линеином усреднечи секций сигнала. РЕЗУЛЬТЗТ ВЫЧИСЛЕНнй ЗаПИСЫНЗ сс.Я В . к) ячейку памяти блока 1, з такжсчитывается в блок 2. ьлок 2 иод управни ч с Г. :. алон, поступающих с второго выл;, ".о. кз , Осущестнляет дискретное прсбразо ванне Фурьсвычисляет к Ва сц) з т "од, )НЗЧНОЛ; ЧЕННОГС С 1 КТРа С 1 Р -.с:, рамму для кзж)с)й текуц й усредн. ной СЕКЦИЗ СЧсиаза, ЗНаЧЕНИЯ КОТОРОЙ Пс. тУПЗЮт с выхода блока 1. Значения каждой полу ченнсй пернодограммы с вы)одз бл кз 111 с тпзот нз псрВы Й ВОд бскз .Нана ч., На ПЕРВОМ таПЕ В тЕЧЕНЕ ЗЗ",ЗН с ГС Чс лз с, циклов усреднения зна ения каждои ткущей перод огра м мы нег осрдсвс.сно и рес)исьВзк)тся с Выода блок; 2 ч рез 1 с к каждое В соот нетстнующую ячйку,ам я Гн блока 4 По оконгни пересодпгс) учзс;ка процесса измерения, когда днспер "ня спкгрзльных Оцен):; чжс не прнышас: з,.1 ной величины, непосредственная перписннй Текущих лриадограмм закзнчва.т;я. При этом, третьего Выхода блока з 1 одзсти у 1Влясознй сигнал нз втсрон Вхо-с блока 3. который из прво О режима НО РДСТВННОй ПЕРДаЧИ На СВСтй ВЫХД КО ,сон, нос тупа)ощих нз го первый Вх), , реводится Вс Второй режим работы. В этом 1 р жнмс блок 3 эсуществляет гранани кзждсГО 1-Гс значения теку 1 цей лсрнс)с)Гр ммы, поступающего с выхода блока 3, 1;отупак)цсим по днунаправленной спине одеркимым -й ячейки памяти блока 4 и перепись В 1 к ячейку блскз 4 меньшего из срзнниВас мых значении, Таким образ )м, н те:нК никло:1 "среднеия во все ячейки пзмяи блока 4. ь Смн 1 ек, соответсть" юших и нформативным частотам, будут записаны знасения, не превышающие величины дисперсии. По окончании второго этапа содержимое ячеек памяти блока 4 сравнивается в блоке 3 с заданным значением дисперсии и В те ячей;,и;амяти блока 4, соепжимое ко, )рых превыша, указанное значение, переписываются со, ветствуюшие значения ( К+1) -й тнусцей пег иодограм мы, поступающие с выхода блок; 2. В остальные ячейки памяти блока 4 при этом записываются УЛЕВЫЕ ЗНГ,;., И. На ЭтоМ 1 РОССС СПЕК- тр;.,;Нно: анализагнала (1) заканчиВатся.;.1 ос б сп 1 а.1 ного ан,лиза сигналов, .1 н. си аакц,йс ". н том, чтс сгнал разбиваю нз эт.).;ьныреализации одинаковой - н Г.,.н, сти, кратной периодам информа.инной;екральной составляющей и ее гар ;ник сиределяюс текущую усредненную ;:лиза,1 о сизла путем циклческого у .;:1 ния теку нй пс зли" зции и результата , .,нения пр дыдуцих рализзций, затсмсгв заданного исаа цньлс)в усрднени 11 :с, От спектральную плоти сть чошностн 1 Г,.лз, отличи щиссся тем, что, с целью Гссн бытродейстння знз,иза сигнала,1 с дин н я Г рзи:,з ци й, обне ч ива юз ,анно значение дисперсии Оценки спе;трзльной ГГ 1 гнос Ги мощности, для каж,;с)й 1 сстс дус 1 цеЙ усредненной реалзацнн ; н; нала нзмряют с ценку спектрально )лот. н мо 1 ц 1 тн ( .ПМ 1, срзннинают сООтствуншс .1 ня гку 111 1 ргулы- руюцсей прдыдушй оцнкн:пектральной ,ЛОтНОСтн МОЦсСТН Н ИЗ МИНИМаЛЬНЫХ ЗНа. .ннй по,1 дннх формирук)т результирую 1 укекусцую Оценкх, зн чния которой зз. тм раннннают с соотнтстнующими знаи ичч пос;дую,ей Оценки спектральной ,.Отос) н мос,ности для формированнч из мннма,.Вх 3 на 1 ен и й 110 след 11 их резуль Гируюшей Нос)адующей оцнкн, затем определяюГ значння аргумента, при которых значс 1 я К й (К размсрность оценки спек- Грал Гн . плотности моцности по зргументч) р;зул,тируюшей оценки СПМ првышают згтзнное наение,сисперсии нз значс -1. 1- , й,)цнкн ссс: трзльнс й плотно 1 ,1; ССЗЗ 111 НЗЧ 11 аР 1 УМ.Н 1 ССЧ 1"СГ.СОН Сф.11,." СЦф НКУ С 1"; - ,; а., 1 ., . з Г ч 1 с;ти сгнала.567944 4 йпйг тс А 5 ФигП роизнодств Составитель Е. Губановлемеш Техред И. ВересТираж 492арственного комитета по изобретениям3035, Москва, Ж - 35, Раушскаяно-издательский комбинат Патент, г Редактор М. К Заказ 3811 ИИГ 1 И Госуд Корректор АПодписноеи открытиям пнаб., д. 4/5Ужгород, ул.