Коррелятор

сОюз сОВетснихсоцидлистичеснихРЕСПУБЛИН 4 С 06 Р5/336 ОБРЕТЕН ГОсудАРстВенный КОмитетпо изОБРетениям и сщп цтиямпРИ Гиит сссР ОПИСАНИ(71) Институт прикладной ФизикиАН СССР(56) Авторское свидетельство СССРЯф 525959, кл, 0 06 Р 15/336 1975,(57) Изобретение. относится к измерительной технике и может быть использвано в Физических экспериментах по ьизучению сложных процессов в течения жидкости и газе, различных распределенных автоколебательных системах,Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей за счет обеспече"ния возможности вычисления корреляционных сумм. Коррелятор содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2вычисления модуля разности, блок 3задержки, генератор 4 тактовых импульсов, делитель частоты 5, сумматор 6,регистры 7 и 8 и блок 9 вычислениявероятности. Изобретение вычисляеткорреляционные суммы сигналов с большим числом степеней свободы в реальноммасштабе времени, 3 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано н физических экспериментах по изучению сложных (в том числе и турбу 5лентных) процессов в течениях жидкос"ти и газа, различных распределенныхавтоколебательных системах (СВЧ генераторов и лазеров) и т.д,Цель изобретения - расширение Функ циональных возможностей за счет обеспечения возможности вычисления корреляционных сумм.На фиг,1 изображена структурнаясхема коррелятора; ка фиг,2 - структурная схема блока опроса памяти ипреобразования данных; на Фиг.3 структурная схема блока адресуемыхсчетчиков.Коррелятор содержит аналого-цифроной преобразователь 1, блок 2 вычисления модуля разности, блок 3 задержки, генератор 4 тактоных импульсов,делитель частоты 5, сумматор 6, первый 7 и второй 8 регистры, блок 9вычисления вероятности, состоящий издешифратора 10, первого счетчика 1.1,мультиплексора 1 2, блока 13 опроса памяти и преобразования данных, блока 14адресуемых счетчиков,30На фиг.2 приведена структурная схе-.ма блока опроса памяти и преобразова-ния данных, состоящего из первого 35и второго 16 регистров, логарифмического цифроаналогового преобразователя 3 7 тактового генератора 38, вто"рого 1 9 и третьего 20 счетчиков исумматора 2,1,На Фиг.З приведена структурнаясхема блока адресуемых счетчиков, со-фстоящего из сумматора, 22, регистра 23, муньтиплексора 24 и блока 25оперативной памяти.Корреляционная сумма Сд(1) определяется как вероятность Рд(1) того, 45что расстояние между векторами/Х- Х/1, где 1 - некоторое число; усреднеНием по времени числа парвекторов, удовлетворяющих условиюФ50/Г - Х/ (1, осуществляют вьщеление в реальном масштабе времени принадлежащих одной реализации сигналавеличин Х и Х(т-т), которые являются статистически независимымипри условии что Тмного большевремени корреляции Х(с). При этом величина, полученная суммированием дпоследовательных значений /7(С+шт)/,где 7 =Х(С)-Х(-Т ), ш = 0,1 д,Т - время, задаваемое блоком эадерж"ки, Т - время квантования, задаваемое генератором тактовых импульсов,и имеющая ннд:уц(с) = /7(е)/+/7(+т)/+,.+/хх /Ч(+(д)т)/,является расстоянием между д-мернымивекторами+/д)т,а корреляционной суммой Сд(1) исходного сигнала Х(С) является вероятность Рд(с) того что /Х (С)/1Для того, чтобы измерить корреляционную " размерность, сигнала Х(1),величина которой равна 1, необходимо, чтобы порядок д корреляционнойсуммы Сд(1) был больше 4, Тогда значение 1 можно определить соотношением 4:/1 пСд(1)/1 п 1/.Максимально измеряемое значение 4(следонательно, и число незанисимыхстепеней снободы сигнала) таким образом определяется максимальным значением д, П. Величина Э определяется объемом памяти запоминающегоустройства в матрице адресуемых счетчиков, при этом коррелятор обеспечивает одновременное высисление Рд(1)(для каждого значения 1 (д (Р).Устройство работает следующим образом,В аналого-цифровом преобразователе 1 непрерывный входной сигнал Х(С)преобразуется н дискретнуюпоследовательность выборок с периодом Т,задаваемым генератором 4 тактовых импульсов, Сигнал выхода аналого-цифро"ного преобразователя 1 поступает наблоки 2 и 3. В блоке 3 сигнал задерживается на время Т,= пт, а н блоке 2 реализуется функция вычитаниявыходных сигналов блоков 1 и 3:/7/=/Х(1)-Х/-Т )/, Полученныйсигнал поступает на второй вход сумматора 6, на первый вход которого поступает сигнал с его выхода н предшествующий момент времени, хранящийся в регистре 7, Этот момент времени определяется моментом прихода нарегистр 8 предыдущего импульса генератора 4, причем запись н регистр 8осуществляется передним фронтом импульса, а запись н регистр 7 иэ регистра 8 - задним фронтом, что обес 1448347печивает накопление в регистре 8 Й последовательных сумм (где Й - число импульсов генератора 4 в течение одного цикла накопления сумм) и поступ 5 ление на вход блока 9 сигнала- 1 ЧЮ (+(г.-Т)(Ч. --(Й)Т)/.Накопление сумм происходит да тех пор, пока на регистры 7 и 8 не поступил обнуляющий их импульс с делителя 5, период импульсов которого за" дает максимально возможное число последовательных сумм /Ч(Т)/, т,е, мак 15 симальный порядок величины УЙ(С) (период импульсов делителя частоты 5 равен РТ).Для вычисления вероятности РЙ(1) сначала находится вероятность 11 попа20 дания сигнала 7 (С) в интервал значений от 1, до 1;, т. е, вероятность того, что 1;У,1; , (з. - номер интервала разбиения значения 1 на Ь частей). Для этого используют сигнал Ус(С) для формирования дешифратарам 10 в матрице 14 адреса, соответствующего индексу 1. Дешифратор 10 в каждый момент времени определяет но"30 мер старшего разряда сигнала У(й) в двоичном представлении, При таком алгоритме работы дешифратора 1 О интервал 1 значений сигнала У(1) разбивается на Ь частей, длины которых д 1;231,при увеличении 1 вазрас- ЗБ тают в экспоненциальном масштабе с основанием 2, т,е, 31;, = 231;, Номерстаршего разряда сигнала У (г.) по шиве А, поступает на мультиплексор 12, который в режиме вычисления 40 ИС 1 передает его по шине С на блок 14. Одновременно счетчиком 11 по шине Ав мультиплексор 12 и затем по шине С в блок 14 поступает информация о числе импульсов генератора 4, опреде" 4 ляющих порядок корреляционных сумм(Фиг.3) обеспечивает в режиме обра,щения к ней по адресу с соответствующими индексами 1 и Й прибавление единицы к содержимому адресуемой ,ячейки блока 25 оперативной памяти и тем самым вычисление в каждой ячей ке блока 25 числа попаданий сигнала У,1(С) в интервале 1; - 1,; (т,е.величины, определяющей И).Это обеспечивается тем, что при обращении к блоку 14 по адресным ши нам С и Синформация из адресованной ячейки бгака 25 поступает черезмультиплексор 24 на первый вход сумматора 22, на младший разряд второговхода которого поступает импульс генератора 4, В результате сигнал навыходе сумматора 22 представляет собой увеличенное на единицу содержимсе ячейки блока 25. Этот сигнал передним фронтом импульса генератора 4записывается в регистр 23, а заднимфронтом через мультиплексор 24 записывается по таму.же адресу (блок 25оперативной памяти). Таким образом,каждая ячейка блока 25 выполняетфункцию счетчика числа обращений кданной ячейке,Вычисление РЙ(1) осуществляетсясуммированием значений Ипо всем 1для которых 1,( 1. Мультиплексор 12при зтам находится в режиме обработки информации, а адреса считываемыхс. блока 14 счетчиков задаются счетчиками 19 и 20 блока 13 по шинам В,и В. Вычисление РЙ(1) по Ж ,осуществляется в блоке 13 аналогично тому, как вычислялись последовательныесуммы /ЧЙ(С)/ в блоках 6,7 и 8,при этом данные из блока 14 поступают на вход сумматора 21 по шине Р.Режим работы регистров 15 и 16 задается тактовым генератором 18 (запись в регистре 15 осуществляетсяпередним Франтом импульса, а в регистре 16 - задним фронтом), сбросрегистра 15 и 16 осуществляется свыхода переполнения счетчика 19) .Выходной сигнал сумматора 21 в каждый момент времени соответствует величине РЙ(1=1;), текущее значение Йкоторой определяется счетчиком 20,а текущее значение 1 в . счетчиком 19.Для наглядного представления зависимости корреляционных сумм от параметра 1 величину РЙ(1;) блоком 17 логарифмуют и преобразуют в аналого-, вый вид, При использовании для обработки результатов двухкаардинатна" го регистратора (графопостроителя, осциллографа и т,п.) сигнал с блока 15 подают на У - развертку регист ратора, на синхронизирующий вход - Х, развертки которого при этом подают сигнал с выхода счетчика. 20, В результате на регистраторе.,представляется зависимость 1 ааРЙ(1) (т,е, 1 о 8.СЙ(1) от 1 оя 1. Йаглядное пред5 1448347 6ставление Рй(1) (т,е,Сй(1) позволяет динен с входами тактирования аналого- вычислить и корреляционную размер- цифрового преобразователя, блока вы" ность 1, которая совпадает с накдо- числения модуля разности, блока заном графика 1 оцСй(1) от 1 о 1. держки, первого и второго регистровблока вычисления вероятности и с вхоформула изобретениядом делителя частоты, выход котороХоррелятор, содержащий блок за- го подключен к входам сброса первого держки, выход которого соединен с пер- и второго регистров, выход аналоговым входом блока вычисления модуля 30 цифрового преобразователя соединен с разности, и сумматор, о т л и ч а ю - входом блока задержки и с вторым вхощ и й с я .тем, что, с целью расшире- дом блока вычисления модуля разности, ния функциональных возможностей за выход которого соединен с первым счет обеспечения возможности вычисле- входом сумматора, второй вход которония корреляционных сумм, в него вве го подключен к выходу первого регист" дены аналого-цифровой преобразова" ра, информационный вход которого соетель, информационный вход которого динен с выходом второго регистра, выявляется входом коррелятора, два ре- ход сумматора соединен с информационгистра, делитель частоты, блок вы- ными входами второго регистра и бло- Гчисления вероятности и генератор так О ка вычисления вероятности выход коУтовых импульсов, выход которого сое- торого является выходом коррелятора.1448347Составитель Е,Хуртвв едактор Н,Горват Техред И.Дидик Корректор Г.Реш Заказ 6847/53 Тираж 704 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектнаяг