Устройство для сглаживания периодических случайных сигналов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистииескихРеспублик в 982012(22) Заявлено 16.03.81 (21) 3305599/18-24с присоединением заявки Мо(И) М. Кп.з С 06 Г 15/353 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СГЛАЖИВАНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВИзобретение относится к вычислительной технике, в частности для обработки цифровой измерительной информации, и может быть использовано также при исследовании периодических сигналов, принимаемых в смеси с шумом.Известно устройство, содержащее преобразователь аналог-код, счетчик периодов, счетчик временных интервалов, счетчик результата анализа, устройство деления, вентильные сборки, реверсивный счетчик, триггеры, схемы совпадения, инвертор, элемент задержки 11.Однако данное устройство может лишь частично решать задачу сглаживания периодических зашумленных сигналов, при этом не обеспечивая воэможности регистрации и воспроизведения самой формы исследуемого сигнала.Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее блок управления, триггеры, генератор,элемент И, регистры памяти, сЧетчик, схему сравнения, сумматор и коммутатор, причем первый вход сумматора . соединен с выходом первого регистра, выход генератора соединен с входом элемента И, выход блока управления соединен с входами первого и второго триггеров, управляющими входами первого регистра, коммутатора и счетчика, выход которого подключен к входу схемы сравнения, выход схемы срав. - нения подключен к входу первого триггера и управляющему выходу устройства, выход второго регистра является входом коммутатора (.21Недостатком, этого устройства является низкая точность воспроизведения периодических случайных сигналов.Цель изобретения - повышение точности.Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок управления, первый выход которого .соединен с первыми входами триггера и первого счетчика, коммутатор, первый вход которого подключен к выходу первого регистра, второй регистр, выход которого соединен с первым входом сумматора, введены усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, блок деления, преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный, блок индикации, второй и третий счетчики, генератор перестраиваемой частоты и формирователь импульсов, причем выход усилителя черезаналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу второго регист,ра, выход коммутатора соединен совторым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу блока памятивторой вход которого через третий счетчик соединен со вторым выходом )блока управления, выход блока памятиподключен к первому входу первого регистра, выход которого соединен спервым входом блока деления, второй 1 Овход которого подключен к первомувыходу первого счетчика, выход блокаделения через преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный соединен с первым входом блока индикации, второй вход которого подключенк выходу второго счетчика, третий ичетвертый выходы блока управления соединены соответственно со вторымивходами первого и второго регистров,первый выход генератора перестраиваемой частоты подключен ко вторым вхо"дам первого счетчика и триггера, выход которого соединен со вторым вхо-,дом коммутатора, второй выход генератора перестраиваемой частоты подключен через формирователь импульсовко входу второго счетчика, третий вы-ход - к первому входу блока управления, второй вход которого соединенсо вторым выходом первого счетчика,а также тем, что блок управления содержит дешифратор, первый и второй.триггеры, элемент ИЛИ, формировательимпульсов и счетчик, вход которогоявляется первым входом блока, выходсчетчика соединен с первым входом де-шифратора, выход первого триггеранепосредственно подключен к первомувходу .элемента ИЛИ, а через формирователь импульсов - к первому входу 40второго триггера, выход второго триггера соединен со вторыми входами дешифратора и элемента ИЛИ, второй входвторого триггера является вторым вхо-.дом блока, выход элемента ИЛИ является первым выходом блока, три выхода дешифратора являются соответственно вторым; третьим и четвертым .выхоДами блока.На фиг.1 изображена структурнаясхема устройства для сглаживания периодических случайных сигналов, наФиг.2 - структурная схема блока управления.Предлагаемое устройство содержитблок 1 управления, триггер 2, первыйсчетчик 3, коммутатор 4, первый ивторой регистры.5 и б, сумматор 7,усилитель 8, аналого-цифровой преобразователь 9, блок 10 памяти, блок 1160деления, преобразователь 12 двоичного кода в двоично-десятичный,: блок13 индикации, второй счетчик 14, генератор перестраиваемой частоты 15,формирователь импульсов 1 б.65 Блок управлениясодержит дешифратор 17, первый и второй триггеры 18 и 19, элемент ИЛИ 20, формирователь импульсов 21, счетчик 22. Устройство включает также третий счетчик 23. Принцип работы устройства заключается в следующем.Входной периодический сигнал О(с),принимаемый в смеси с шумом, поступает на усилитель 8, где нормируетсядо необходимой величины и передаетсяна аналого-цифровой преобразователь 9. Здесь производится преобразование непрерывного сигнала в цифровой код. Дискретизация уже преобразованного сигнала осуществляется на втором регистре б памяти, где запоминаются мгновенные значения сигнала с частотой Г р (развертки), Эта частота вырабатывается генератором перестраиваемой частоты 15 и, сформированная в блоке 1 управления, подается навторой регистр б памяти. В начальныймомент регистрации устройство работает в режиме "Без накопления". Вслед - ствие этого триггер 18 переключается в единичное состояние. Второй Формирователь импульсов 21 вырабатывает изперепада импульс и устанавливает триггер 19 в нулевое состояние. Нулевой потенциал дает разрешение дешифратору 17 на прохождение импульсовзаписи на первый и второй регистры 5 и б памяти и через третий счетчик 23 - на блок 10 памяти, а также держит один из входов элемента ИЛИ .20 закрытым. Третий счетчик 23 задаетрежим работы блока 10 памяти "Записьсчитывание". Поступающий по дрУгомУвходу потенциал единицы с выходатриггера 18 передается элементом ИЛИ,20 на первый счетчик 3 и триггер 2.Этот потенциал запрещает .считать первому счетчику 3 и, переключая триггер2, держит закрытым коммутатор 4. Вэтом случае на выходе коммутатора 4присутствует код нуля; Полученныйкод обеспечивает прохождение дискретных отсчетов через сумматор 7 непосредственно на блок 10 памяти. Здесьпроисходит запись всех отсчетов и ихпоочередное .считывание соответственнопо всем позициям. Считываемая информация о сигнале переписывается в первый регистр 5 памяти и подается на блок 11 деления, Поскольку режим регистрации является начальным, то с выхода первого счетчика 3 снимается код единицы,. т.е. деления не происходит. Поэтому. информация сразу поступает на преобразователь 12 кодов, где двоичный код преобразуется в двоично-десятичный и в таком виде подается на вертикальные шины блока13 индикации. Горизонтальные шины егоподключены к второму счетчику 14,в результате чего на экране блока 13индикации формируется изображениеформы сигнала. Второй счетчик 14 работает с постоянной частотой . (воспроизведения), поступающей с генератора перестраиваемой частоты 15 через формирователь импульсов 1 бВ начальном режиме частота развертки Г, поступающая с выхода генератора перестраиваемой частоты 15, распределяется спомощью счетчика 22 и дешифратора 17 на четыре такта, первый из которых осуществляет считы вание информации из ячеек блока 10 памяти, второй - перезапись информации в первый регистр 5 памяти для вывода на блок 13 индикации, третий - запись входной информации, поступающей с аналого-цифрового преобразователя 9, во второй регистр памяти б и четвертый - запись этой информации в блок 10 памяти. Таким образом, в 20 начальном режиме работы устройства преобразованный сигнал записывается в виде дискретных значений и следом считйвается, при этом на экране блока.13 индикации наблюДается осцилло грамма бегущего сигнала.Для получения неподвижного, устойчивого иэображения на экране оператор с помощью кнопки управления изменяет частоту развертки на выходе ге нератора перестраиваемой частоты 15, что соответствует равенству или кратности частоты развертки частоте сигнала, после этого с помощью выносного эадатчики кода устанавливает число 35 периодов накопления на входах предварительной установки первого счетчика 3 и включает режим "С накоплением". В результате триггер 18 переключается в нулевое состояние и за крывает первый вход элемента ИЛИ 20. Вследствие этого на выходе элемента ИЛИ 20 образуется нулевой потенциал, который снимает запрет с первого счетчика 3 и триггера 2. Импульсы 45 конца каждого периода накопления, поступающие с первого выхода генератора перестраиваемой частоты 15, проходят на счетный вход первого счетчика 3 и устанавливают триггер 2 по выходу в единичное состояние. Коммута,тор 4 открывается и считываеьие цифровые отсчеты сигнала, запомненные при начальном режиме регистрации, с выхода первого регистра 5 памяти про-, ходят на сумматор 7. Здесь они.скла дываются с вновь поступающими отсчетами, разнесенными относительно предыдущих ровно на один или несколько периодов входного сигнала. Суммарные значения записываются в блок 10 60 памяти на позиции считываемой информации и хранятся до конуа периода накопления. Далее процедура суммирования цифровых отсчетов повторяется и ,код в первом счетчике 3 растет. Пос ле того, как код в первом счетчике 3 достигнет числа периодов накопления, заранее записанного по установочным входам этого счетчика,.с выхода переполнения его вырабатывается импульс, который поступает в блок 1 управления на триггер 19. Этот импульс переключает триггер 19 в единичное состояние. При этом единичный потенциал передается на выход элемента ИЛИ 20 и блокирует первый счетчик 3 и триг" гер 2, а также запрещает прохождение .импульсов записи на дешифраторе 17, поступающих на вход третьего счетчика 23 и второй регистр б памяти. Нулевой потенциал с выхода триггера 2 закрывает коммутатор 4Поступление импульсов конца периода накопления на счетный вход первого счетчика 3 прекратится и устройство автоматически. перейдет в режим периодическо го вывода на экран отфильтрованного сигнала. При необходимости возобновить процесс фильтрации следует пе- реключить блок 1 управления в режим "Без накопления".Таким образом, возможность установки неподвижного изображения формы сигнала, задание необходимого количества циклов накопления, сложение между собой цифровых отсчетов, разнесенных на один или несколько периО" дов.входного сигнала, и приведение суммарного сигнала к диапазону входного позволяет значительно повысить точность воспроизведения периодических сигналов, принимаемых в смеси с помехой. Последняя может быть пред- ставлена как шумом высокого уровня, так и шумом низкочастотной составляющей. Кроме того, что особенно ваЖно, цифровая обработка сигнала производится в реальном масштабе времени и достигнута возможность внешне регулировать отношение мощности сигнала к мощности помехи с помощью задания оператором числа циклов накопления.Формула изобретения1. Устройство для сглаживания периодических случайных сигналов, содержащее блок управления, первый выход которого соединен с первыми входами триггера и первого счетчика, коммутатор, первый вход которого подключен к выходу первого регистра, второй .регистр, выход которого соединен с первым входом сумматора, о т л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены усилитель, аналого-циФровой преобразователь, блок. памяти, блок деления, преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный, блок индикации, второй и третий счетчики, генератор перестраиваемой частоты и982012 аь Ф А фс ф Заказ 9713/ Подписное ВНИИПИТираж 7 формирователь импульсов, причем выход усилителя через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу второго регистра, выход коммутатора соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу блока памяти, второй вход которого через третий счетчик соединен со вторым выходом блока управления, выход блока памяти подключен к первому входу первого регистра, 10 выход которого соединен с первым вхо дом блока деления, второй вход блока деления подключен к первому выходу первого счетчика, выход блока деле. ния через преобразователь двоичного 15 кода в двоично-десятичный соединенс первым входом блока индикации, второй вход которого подключен к выходувторого счетчика, третий и четвертыйвыходы блока управления соединены со- щпответственно со вторыми входами первого и второго регистров, первый выход генератора перестраиваемой частоты подключен ко вторым входам первого счетчика и триггера, выход триг- .25гера соединен со вторым входом коммутатора, второй выход генератора перестраиваемой частоты подключен черезформирователь импульсов ко входувторого счетчика, третий выход генератора перестраиваемой частоты подключен к первому входу блока управления, второй вход которого соединенсо вторым выходом первого счетчика.2, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок управлениясодержит дешифратор, первый и второйтриггеры, элемент ИЛИ, формировательимпульсов и счетчик, вход которогоявляется первым входом блока, выходсчетчика соединен с первым входомдешифратора, выход первого триггеранепосредственно подключен к первомувходу элемента ИЛИ, а через формирователь импульсов - к первому входувторого триггера, выход второго триггера соединен со вторыми входами дешифратора и элемента ИЛИ, второй.вход второго триггера является вторым входом блока, выход элемента ИЛИявляется первым выходом блока, тривыхода дешифратора являются соответственно вторым, третьим и четвертымвыходами блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 252732, кл. 6 06 Г 15/36, 1970.2. Авторское свидетельство СССРР 744599, кл, 0 06 Г 15/353, 1980