Устройство для распознования и контроля непрерывных сигналов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциалистичесникРеспублик и 995348(22) Заявлеио 08.04. 81 (21) 3273054/18-09 с присоединением заявки Мо Н 04 В.З/4 б Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 0702,83. Бюллетень М 5 Дата опубликования описания 07.02. 83 в, Б.Д,Кудрявцев, П,П,КузьмиГ.ЗИльин и В.Н.Кучинский 2) Авторы изобретенияИ.А,Крас ю.в.юдин Ленинградский ини Ленинградский трансп й механ итут водногститут кочоптики(71) Заявит 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ И КОНТРО НЕПРЕРЫВНЫХ СИГНАЛОВе точ- ьшенава-. сле 5 Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для рас" познавания непрерывных сигналов, ха-, рактеризующих параметры различных технических объектовПо основному авт.св. 9 930704 известно устройство для распознавания и контроля непрерывных сигналов, еодержащее блок дифференцирования, вход и выход которого соединены с первым и вторым входами аналого-цифрового преобразователя, первый и второй выходы которого соединены с-первым и вторым входами блока записи и многократного считывания, к третье-., му входу которого подключен первый выхо блока управления, второй и третий выходы которого соединены- соответственно с первыми входами сумматора и селектора минимальной амплитуды сигнала, первый и второй выходи блока записи й многократного считывания соответственно через первыйи второй дешифраторы соединены с соответствующими входами соответственно первой и второй индикаторных матриц, объединенные Управляющие входы которых соединены с четвертым выходом блока управления,.оптические выходы первой и второй .индикаторных матриц соединены с оптическими вхо-.дами соответствующих элементов И,на объединенные первые входы которых подано напряжение питания, вы-,ходы элементов И соединены с вторымвходом сумматора,а каждый элемент .Ивыполнен в виде последовательно. соединенных фотодиода и резистора 11.Недостатком данного устройстваявляется ограниченная точность распознавания реальной характеристикии ее производной, меняющих знаки втечение интервала распознавания.Цель изобретения - повышениности распознавания путем уменния диапазона изменения распоземого сигнала при заданном чиуровней квантования,Поставленная цель достигаетсятем, что в .устройство для распозна- .вания и контроля непрерывных сигналов введены выпрямитель, включенный между выходом блока дифференцирования и входами аналого-циФрового5 преобразователя, блок определениязнаков, включенный между дополнительными вХодами блока записи и многократного считывания и выходом блокадифференцирования, вход которого соеО динен с другими входами выпрямителяи блока определения:знаков, триблока дополнительных элементов И,выполненных в виде последовательносоединенных Фотодиода и резистора,выходы которых подключены соответственно к третьему, четвертому и пятому входам сумматора, четыре элемента ЗАПРЕТ, включенные между выходомисточника, напряжения питания и объедюненными нходами элементов И соответствующих блоков элементов И, два 1 Облока сравнения знаков, первые входыкоторых соединены с дополнительнымивыходами блока управления, а вторыевходы соединены с дополнительнымивыходами блока записи и многократного считывания, причем выходы блоков сравнения знаков подключены кдругим входам соответствующих элементов ЗАПРЕТ, а фотодиоды дополнительных элементов И оптическисвязаны с оптическими выходами соответствующих элементов индикаторныхматриц.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройствадля распознавания и контроля непрерывных сигналов,Устройство содержит последрвательно соединенные источник 1 непрерывного сигнала и блок 2 дифференцирования, выходы которых подключены к входам блока 3 определениязнаков и выпрямителя 4, Первый ивторой выходы блока 3 определениязнаков непосредственно, а первыйи второй выхода выпрямителя 4 через 35аналого-циФровой преобразователь 5подключены соответственно к первому,второму третьему и четвертомувходам блока б записи и многократного считывания к пятому входу которого подключен первый выход блока 7 управления. Соответствующие выходы блока б записи и многократногосчитывания подключены к входам соответствующих дешифраторов 8 и 9 ик первым входам соответствующих блоков 10 и 11 сравнения знаков, к вторым входам которых подключены второй и третий выходы блока 7 управленияД-й выход дешифратора 8(1 = 1,п) подключен к одному койцуиндикаторных элементов 12 1-ойстроки индикаторной матрицы 13, а3-й выход дешифратора 9 (З = Гв)к одному концу индикаторных элементов 14 З-ой строки индикаторной Иматрицы 15, К вторым концам индикаторных элементов м -го и )-го столбцов (р.= 1, и, М = 1,ш индикаторныхматриц 13 и 15 подключен четвертыйвыход блока 7 управления. Индика- Яторный элемент 12; оптически связан с Фотодиодами 16и 17 элементов И 18(и 19 1 соответственно первого и второго. блоков элементов Ио(= 1,п; =2,2 п о( =1-Ц;=.(1+с) ., Ц Индикаторный элемент 14 1 опти 3чески связан, например световодом,с фотодиодами 20(ъ. и 21, элеменговИ 22( и 23, соответствейно третьегои четвертого блоков элементов Иф =1, щМ = 2, 2 п 1; Ь =3- М 1;ы =(3+ 1) . (Например, на чертежепоказаны оптические связи индикаторных элементов 12 1 и 141 с фотодиодами соответственно 16и21). Элементы И 18, и 22 О отсутствуют. Аноды фотодиодов 16, 17, 20,и 21 подключены соответственно к выходам элементов ЗАПРЕТ 24-27, к входам которых подключен выход источника 28 напряжения:питания.; Первыйи второй выходы блока 10 сравнениязнаков подключены к управляющемувходу соответственно элементов ЗАПРЕТ24 и 25, Первый и второй выходы блока11 сравнения знаков подключены куправляющему входу элементов ЗАПРЕТ26 и 27, Код Фотодиода 16 через весовой резистор 29 д элемента И 18 ,вес которого равен аР, подключен кпервому входу сумматора 30. Катодфотодиода 20 через весовой резистор 31 Р, элемента И 22 , вес которого равен Р, подключен к второмувходу сумматора 30. Катод Фотодиода17 .через весовой резистор 32элемейта И 19 ., вес которого равен ,подключен к третьему входу сумматора 30. Катод фотодиода 21,1 черезвесовой резистор 33 со элемента И 23 ю,вес которого равен ы подключен кчетвертому входу сумматора 30,выход,которого соединен с первым входомселектора 34 минимальной амплитудысигнала, к второму, входу которогои к пятому входу сумматора 30 подключены соответственно пятый и шестой выходы блока 7 управления,Устройство работает следующим образом.Вначале на элементы устройстваподается питание. В исходном состоянии сумматор 30 устанавливается внулевое состояние. Снимается выходнаяхарактеристика .йР исследуемого источника 1 непрерйвиого сигнала, которая затем дифференцируется в блоке 2 дифференцирования. Выходныесигналы исследуемого источника 1 ЕРи блока 2 дифференцирования ЕР подаются на соответствующие входы блока 3 определения знаков и выпрямителя 4. Выпрямленные значения 8 и ЕРЙи ЙР - с выхода выпрямителяР4 подаются на соответствующие входыаналого-цифрового преобразователя 5,с выхода которого в такты временис=1,2Н), соответствующиечастоте квантования йпо времени,снимаются выраженные в определенномчисловом коде импульсы уровня аналоговых сигналов, соответствующиедискретному отсчету сигналов Р и)с, 1 в данном такте - )Е(1 ) и 1 е 1(,)Выходныесигналыаналбго-цифрового преобразователя 5, представляющие последовательность цифровых кодов, отображающих величину сигналов6 р и )Йр(С) в моменты времени .1, записываются в б.оке. 6 записи и многократного считывания.Одновременно в моменты времени 1.), с выходов блока 3 определения знаков в блоке 6 записи и многократного считывания записываются знаки величин с, (Ф,) и ,Р, т.е., если, например, ВР(Ь(с) в момент вРемени 1 с меньше.нуля, то в блоке 6 записи и многократного считывания записывается знак минус, а в противном случае " знак плюс.Затем с первого и второго выходов блока 6 записи и многократного считывания в моменты времени последовательно считываются равноотстоящие ординаты распознаваемой кривой Ер(С) и ее производной )р(1 с), а с третьего и четвертого выходов блока 6 - сигналы, соответствующие знакам величин ЕР(1(с) и Ер(1 с). Следовательно, в момент времени 1=1 с блока 6 записи и многократного считывания считываются сигналы, равные соответственно кодам чисел 3. и 3 (3. = 1,п,.3 = 1,ю), которые подаются на. входы соответствующих дешифраторов 8 и 9, где и и щ - максимальное число уровней квантования сигналов соответственноВР(1) и ЕР(1)Кроме того, в момент времени 1=йс с блока 6 записи и многократного считывания считываются сигналы, соответствующие знакам величин 8 Р(сс) и 8 Р(,), которые подаются на первые входы соответствующих блоков 10 и 11 сравнения знаков, При =Сс на 1-ом и 3-ом выходах дешифраторов 8 и 9 появляются сигналы, которые подаются соответственно на один конец индикаторных элементов 12 1-ой строки индикаторной матрицы 13 и на один конец индикаторных элементов 14 3-ой строки индикаторной матрицы 15, Блок 7 управления начинает работать по первой программе, подавая в моменты времени С)с на вторые концы индикаторных элементов 12 и 14 соответственно и г-го и Я-го (г = 1,п, с 1 = 1,щ) столбцов индикаторных матриц 13 и 15 сигналы, соответствующие значениям1 з("М и )В 1 эМ, где а,(е) и Вэ(1) " первая эталонная характеристика исследуемого объекта (источника 1 непрерывного сигнала) и ее производная. Рассмотрим два случая.1, Пусть . сигналы Яр (1(, и с.1(1 Ф)имеют один и тот же знак. Аналогичносигналы Ер(1) и 11 э (1 ) также имеютодин и тот же знак (плюс или минус)В моменты времени 1=1, блок 7управления с второго и третьего .выходов подает на вторые входы блоков10 и 11 сравнения знаков сигналы,соответствующие знакам величин8.(.(С) и Е 1 э(1 Д . Так как знакивеличин Ер(1) и 81 э(к) в моментвремени 1 = с.) (аналогично совпадают и знаки величин .В и 61 э(1 дто на первых выходах блоков 10 и 11 15 сравнения знаков сигнал не равеннулю, а на .вторых выходах этих блоков сигнал равен нулю. Сигналы спервых выходов блоков 10 и 11 сравнения знаков, подаются на управляющие 20 входы соответственно элементов ЗАПРЕТ24 и 26, на входы которых подаетсянапряжение питания с выхода источ-ника 28, Элементы ЗАПРЕТ 24 и 26 открыты, 25 и 27 закрыты.При подаче сигналов с четвертоговыхода блока 7 управления на вторыеконцы индикаторных элементов 12 и14 г-го и с 1-го столбцов индикаторных матриц 13 и 15 и при подаче Зо сигналов с Х-го и 3-го выходов дешифраторов 8 и 9 на первые концыиндикаторных элементов 12 и 14 1-ойи 3-ой строк индикаторных матриц 13и 15 загораются индикаторные эле менты 12; и 14(, которые оптМчески соединены соответственно с Фотодиодами 16 с, 17), 20 р и 21,д, гдес( =1- (у = ( 1+г)= 1 3 Ям =(3+с 1) данные фотодиоды освеща-49 ются. Так как напряжение с выходаисточника 28 напряжения через открытые элементы ЗАПРЕТ 24 и 26 подаются на аноды только фотодиодов 16 (,и 20,э, то сигнал с выхода 28 источ ника проходит через элемент ЗАПРЕТ24, открытый Фотодиод 16 , весовойрезистор 29 , вес которого равен сРединицам, и подается на вход сумматора 30, Аналогично сигнал с выхода 5 О источника 28 проходйт через элемент ЗАПРЕТ 26, открытый фотодиод20 е, весовой резистор 31, вес которого равен р единицам, и подаетсяна вход сумматора 30, Сумматор 30. запоминает сигнал, величина которого равна =5.-г 1+ 3-Ч)22, Пусть сигналы Е и 61 э(1) .имеют разные знаки в момент времени С 1)Л = 1, Н; Л у)с). Аналогично и сигналы ЙР(Л) и с 1 э(сЛ) Яо имеют разные знаки.В момент времени В = СЛ блок 7управления с второго и третьего выходов подает на вторые входы блоков10 и 11 сравнения знаков сигналы, 65 соответствующие знакам величин11 э(1) и Е 1 э(1 Р) . Так как знакивеличин Гр(1) и 1 э(1) при.различны (аналогично различны знакивеличин Ер) и Я 1 э, то на первых выходах блоков 10 и 11 сравнениязнаков сигнал равен нулю, а на вторых выходах блоков 10 и 11 сравнениязнаков сигнал не равен нулю. Данныесигналы подаются на управляющиевходы соответственно элементов ЗАПРЕТ25 и 27, на: входы которых подается 10напряжение с выхода источника 28,Элементы ЗАПРЕТ 24 и 26 закрыты,а 25 и 27 открыты,При подаче сигналов с четвертоговыхода блока 7 управления на вторые 15концы индикаторных элементов 12 и 14г-го и ц-го столбцов индикаторныхматриц 13 и 15 и при подаче сигналов с 1-го и 3-го выходов дешифрато"ров 8 и 9 на первые концы индика-, 2 Оторных элементов 12 и 14 1-ой и3-ой строк индикаторных матриц 13и 15 загораются йндикаторные элементы 12и 14, которые оптически соединены соответственчо с 2фотодиодами 16 , 17 и 20( и 21(,).Данные фотодиоды освещаютсяТаккак напряжение с выхода источника28 через элементы ЗАПРЕТ 25 и 27подается на аноды только Фотодио- Зодов. 17 и 21, то сигнал с выхода,источника 28 проходит через открытыйФотодиод 17 , через весовой резистор 32 г, в-,с которого равенединицам, и подается на вход суммато-З;ра 30. Аналогично сигнал с выходаисточника 28 проходит через открытый Фотодиод 21весовой резистор 33 вес которого равен оРединицам, и подается на вход сумматора 30. Сумматор 30 запоминает сигнал, величина которого равна:;+.)2 2Подобным образом. устройство работает в другие моменты времениВ = 1,2 ,Ю.После Я циклов работы в суммато"ре 30 запоминается вытчинайу); 50К"-1При С =1 на вторые входы суммато. ра 30 и на йятый вход блока 6 записи и многократного считывания с первого и пятого выходов блока 7. управления подаются сигналы. Блок 6 записи и многократного считывания возвращается в исходное состояние,. При 1 =-1( с. сумматора 30 считывается число Ч, аоторое подается на вход селектора 34 минимальной амплитуды сигнала; где он запоминается. Запоминается и номер распознаваемого класса сигнала, т.е. номер программы (У 1). 656 Блок 7 управления начинает работать по второй программе, выдавая в моменты времени сигналы, прспорЦиОнальные2 э( Ы и2 э (11), Затем процесс определения стейени сходи- мости сигналов Ер(1), Ер , -2 э и 2 э(1) повтоРЯетсЯ, Выходной сигнал сумматора 30 У 2 подается на вход селектора 34, Если 92 сЧ то в селекторе 34 минимальной амплитуды сигнала стирается значение 91 и запоминается значение 9 и номер класса распознаваемого сигнала (92), Если М 2 11, то сигнал М 2 не запоминается, а если 9 =Ч 1, то в селекторе 34 минимальной амплитуды сигнала остается записанной величина Ю, но запоминается и номер программы (92).Процесс сравнения в селекторе 34 повторяется М раз. После окончания процесса распознавания с блока 7 управления на второй .вход селектора 34 подается сигнал, На его выходе появляется сигнал, равный 9 а также класс или классы дефектов, 9 щ, соответствует которымТаким образом, в предлагаемом устройстве вдвое повышается точность распознавания реальных непрерывных сигналов и их производных, имеющих как положительные, так и отрицательНые значения,Формула изобретенияУстройство для распознавания и контроля непрерывных сигналов по авт.св. В 930704, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности распознавания путем уменьшения. диапазона изменения распознаваемого сигнала при заданном числе уровней квантования, в него введены выпрямитель, включенный меж-, ду выходом блока дифференцирования и входами аналого-циФрового преобразователя, блок определения знаков, включенный между дополнительными входами блока записи и многократного считывания,и выхОдом блока дифФеренцирования, вход которого соединен с другими входами выпрямителя и блока определения знаков, три блока дополнительных элементов И, выполненных в виде последовательно соединенных Фотодиода и резистора, вы ходы которых подключены соответственно к третьему, четвертому и пятому входам сумматора, четыре элемента ЗАПРЕТ, включенные между выходом источника напряжения питания и объединенныьщ входами элементов И соответствующих блоков элементов И, два блока сравнения знаков, первые входы которых соединены с дополниНодписноСР Тирам 675 Государственного комитета делам иэобретений и открыт Иосква, Ж, Раушская н,д. 4 Л 0 Патеитф, г. Уагород, ул. П я иал тельными выходами блока управления,а вторые входы соединены с дополнительными выходами блока записи имногократного считывания, причем выходы блоков сравнения знаков подключены к другим входам соответствующих элементов ЗАПРЕТ, а фотодиодыдополнительных элементов И оптически связаны с оптическими выходамисоответствующих элементов индикаторных матриц,источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 930704, кл. Н 04 В Э/4 Б, 1980