Цифровой коррелометр

т 1ф фюнф г ютлтвнФ нясна ОП И АНФГЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Реслублик(23) ПриоритетОпубликовано 15.1 24 21) 271119 б Р 15/31 осударственный хомнтет СССР по делам нзобретеннй н открытнйата опубликования описания 151230(72) Авторы изобретению Андреев, Н.О. Герусов, )0.И и Б.С. Демченко ибанов 11) Заявитель Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени заво электроизмерительных приборов 1 ЗИП(54) ЦИФРО КОРРЕЛОМЕТР Изобретение относится к цифровой электроиэмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления, обработки измерительной информации, технического контроля, технической диагностики и т.д.Известны многоканальные цифровые коррелометры, которые для определения корреляционной функции (КФ) используют некоррелированную выборку.Известен коррелометр, содержащий блок умножения, блок памяти, аналого-цифровые преобразователи 1).Недостатком устройства является погрешность синхронности при обработке процессов с периодическими составляющими.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является коррелометр, содержащий аналого-цифровые преобразователи, регистры сомножителей, блок памяти и обработки, состоящий из матричной схемы умножения, сумматора произведений, эапоминающего устройства, блок синхронизации 12).Известные устройства используют некоррелироваиную выборку с постоянным шагом (интервалом), причем значение шага задержки выбирают равнымдлительности цикла вычислений, Некоррелированная выборка с постоянным шагом обладает существенным недостатком при обработке процессов спериодическими составляющими. В случае, если частота периодической составляющей кратна частоте выборки,то возникает значительная погреш ность, которую называют погрешностьюсинхронности. Эта погрешность неуменьшается с увеличением объема вы"борки (как это имеет место для статистической составляющей погрешност 5 ти) и зависит от фазы между гармонической составляющей и моментамивыборок.Возникновение погрешности синхрон"ности состоит в том, что амплитудно О частотная характеристика (АЧХ) дис-кретного фильтра известных хюррелометров имеет набор боковых полоспрозрачности на частотах, кратныхчастоте выборки, тогда как аналого вый фильтр (идеальное приближениедискретного фильтра) имеет одну полосу вблизи нулевой частоты. Погрешность синхронности максимальна, еслив спектре частот обрабатываемого сигнала юеются частоты, попадакщие на16 15 26 35 10 45 50 5 60 65 боковые полосы прозрачности АЧХ дискретного фильтра (фиг.1).Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения погрешностисинхронности путем организации выборки по случайному закону, задаваемомурпределенным образом,Поставленная цель достигается тем,что в цифровой коррелометр, содержащий гецератор тактовых импульсов,блок синхронизации, первый, второй,третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно суправляющими входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, информационные входы которыхявляются входами коррелометрй, суправляющими входами первого и второго регистров сомножителей и блокаумножения, первый и второй информационные входы которого подключенысоответственно к выходам первого ивторого регистров сомножителей, информационные входы которых подключены соответственно к выходам пер- .вого и второго аналого-цифровых преобразователей, выход блока умножениясоединен со входом блока накопления,дополнительно введены триггер, первый и второй элементы И , и генератор псевдослучайных интервалов, входкоторого соединен с выходом второгоэлемента И, а выход подключен к первому входу триггера, .второй вход которого соединен с шестым выходом блока синхронизации, вход которого подключен к выходу первого элемента И,первые входы элементов И соединены свыходом генератора тактовых импульсов, а вторые - подключены соответственно к первому и второму выходамтриггера.На фиг,1 изображено накоплениебоковых полос прозрачности АЧХ дискретного фильтра до введения случайного интервалафвыборки; на фиг,2алгоритм Кф с некоррелировайной выборкой до введения случайного интервала; на фиг,3 - то же, после введения случайного интервала; нафиг,4 - устранение боковых полос прозрачности при введении случайногоинтервала; на фиг.5 - блок-схемапредлагаемого коррелометра.Информационные входы аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 1 и 2соединены с исследуемыми процессами,выходы АЦП 1 и 2 соединены соответственно со вторыми входами регистровов 3 и 4 сомножителей выходы которых соединенысоответственно совторым и третьим входами блока 5умноженияСоответствующие выходыблока б синхронизации соединены совходами АЦП 1 и 2, регистров 3 и 4сомножителей и блока 5 умножения.Генератор 7 тактовых импульсов (в (ГТИ)соединен с первыми входами элементов И 8 и 9, выход первого элемента И 8 соединен с входом блока б.синхронизации, выход второго элемента И 9 соединен с входом генератора 10 псевдослучайных интервалов,выход которого соединен со вторым входом триггера 11, прямой и инверсный выход которого соединены соответственно со вторыми входами второго и первого элементов И, первый вход триггера 11 соединен с шестым выходом блока б синхронизации. Вы" ход блока 5 умножения соединен со входом блока 12 накопления.В предлагаемое устройство, использукщее для определения Кф алгоритм с некоррелированной выборкой (фиг.2), по окончании каждого цикла до наступления следующего цикла вводится некоторый случайный интервал (фиг.3), при этом моменты выборок задаются по закону+ = 1) д+ Е ф О, (1) где 61 - постоянная составляющая инГервала выборки, равнаядлительности цикла вычислений;случайная составляющая интервала выборки, представляющая собой случайную величину, равномерно распределенную в некотором интервале д 1;0- текущий цикл накопления.Анализ статистических свойств дискретного фильтра, использующего случайную выборку по закону (1), показывает, что АЧХ дискретного фильтра имеет вид, показанный на фиг.4, Коэффициент передачи на боковых полосах прозрачности уменьшается с увеличением объема выборки Н и может быть уменьшен до допустимой величины. Оптимальной величиной д 1 является ь"-дй, дискретность дС равна шагу задержки Кф.дС, т.е. д 1 Ф -:Е дС где фс - случайная величина, равномерно распределенная а диапазоне0,1,2,. ., М)дй.Порядок работы предлагаемого корр елометра циклический, В начале каждого.цикла вычислений триггер 11 ива- ходится в состоянии0 , на вто Ф рой вход элемента И 8 подано Разрешение, на второй вход элемента И 9 подан Запрет. В течение цикла вычислений тактовые импульсы с ГТИ 7 поступают через элемент И 8 в блок 6 синхронизации. По командам с блока 6 в первый такт цикла запускаются АЦП 1 и 2, в регистры 3 и 4 поступают отсчеты входных сигналов Х (1 9),(см), эти отсчеты вводятся в блок памяти и обработки, где получается произведение П)(о) = Х(14) )(1 о), Которое добавляется к суврове а п(,о) (произведений с нулеЬ 1вым сдвигом), полученной в Я) предыдущих циклах вычислений, получается новая сумма, которая запоминается, В течение остальных тактов цйкла н соответствии с алгоритмом некоррелированной выборки запускаются АЦП 1 и 2 и получается набор произведений П 4сдй); )с=1,2,.(щ)Эти произведения добавляются к сум- мам с соответствующими временными сдвигами 2 Ое (1 дФ), полученным в предыдущихциклах вычислений, и получаются новые суммы р, йе (Еа 8) . В течение цикла вычислений счетчик тактов блока б синхронизации подсчитывает число тактов. По окончании цикла вычислений командой Конец цикла с шестого выхода блока синхронизации триггер 11 устанавливается в 1, на второй вход элемента И 8 подается Запрет, на второй вход элемента И 9 подается Разрешение, на генератор 10 псевдослучайных интервалов начинают поступать через элемент И 9 импульсы ТБ аТ от ГТИ 7 и начинается формирование1) в . случайной составляющей интервала выборки. По окончании случайного интервала командой Конец ПСИф с выхода генератора 10 триггер 11 возвращается в 0, на элемент И 8 подается команда Разрешение, на элемент И 9 - Запрет, а в генераторе 10 устанавливается следующее значение псевдослучайного кода, который используется для формирования псевдослучайного интервала в конце сЛедующего цикла вычислений.Далее начинается следующий (1 Г+1)-й цикл, который аналогичен рассмотренному 1)-ому циклу и так далее.Предлагаемый коррелометр выгодно отличается от известных тем, что введение псевдослучайного интервала между циклами вычислений позволяет сущестненно уменьшить погрешность синхронности для некоррелированной выборки обрабатываемых процессов. Формула изобретенияЬфровой коррелометр, содержащийгенератор тактовых импульсов, блоксинхронизации, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно суправляющими входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, информационные входы которыхявляются входами коррелометра, суправляющими нходами первого и второго регистров сомножителей и блокаумножения, первый и второй информационные входы которого подключенысоответственно к выходам первого и 15 второго регистров сомножителей, информационные входы которых подключены соотнетстненно к выходам.первого и второго аналого-циФровых преобразователей, выход блока умноже сия соединен со входом блока накопления, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,с целью повышения точности засчет уменьшения погрешности синхронности при некоррелиронанной выборке,н коррелометр введены триггер, первый и второй элементы И и генераторпсевдослучайных интервалов, нход ко"торого соединен с выходом второгоэлемента И, а выход подключен к первому входу триггера, второй вход ко" Зо торого соединен с шестым выходомблока синхронизации, вход которогоподключен к выходу перного элементаИ, первые входы элементов И соединены с выходом генератора тактовых 35 импульсов,а вторые - подключенысоответственно к первому и второмувыходам триггера.Источники информации,4 О принятые но ннимание при экспертизе1. Авторское снидетельство СССРР 330464, кл. С Об С 7/52, 1971.,2. Грибанон Ю.И. и др. Автоматические цифровые корреляторы, ИЭнергия, 1971, с, 173-177,7 В 8113ад ФиИФ 4 ФФ 4 Ф гофф Йср Редакто Составитель В. Жовинсивич Техред Н,ковалева,Корректор,Г. Решетнйк Эак ал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,54/57 . Тираж 751 ВНИИПИ ГОсударственного по делам иэобретений и 113035, Москва, Е, Ра