Дискретный статистический анализатор

Сеюз Севетскик Сециавистичесиии Республик(61) Дополнительное к ав дюв 22) Заявлено 0 10 376 (21) 23289 18/18 аявни В 6 01 й 23/16 с присоединени осударствеииый комите СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет) УДК 621 .761 (08 публиковано 15.0 4.79. етен Лата оп ния 18,04.7 кования о 72) Автор изобретен и Якиме 5 4) ДИСКРЕТНЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТ 00-50 спект ональ тноситсяхники иния случв реальнв техностике,ии,и теля на верхнюю ственно Цель диапазо Это ретныйИзобретение о к областиизмерительной те предн аз н ач ено для исследова айных электрических сигналов ом масштабевремени, например ической имедицинской диагн акустике,гидролокацииИзвестен анализатор, состоящий изкоррелятора и Фурье-преобразователя.Корреляционная функция сигнала, прошедшего входной преобразователь, вычисляется в первом арифметическомустройстве и накапливается в запоминающемм устройстве,Спектр вычисляется как Фурьепреобразование коррекционной функцпоступающей на регистр умножения ина другое арифметическое устройство,на вторые входы которого подаетсяряд 81 п /соэ - сигналов. от генератора Офункции.Полученные произведения поступаютв другое запоминающее устройство, вкотором формируются ординаты энергетического спектра 111Однако этот анализатор обладаетзначительной сложностью измерения,так как он содержит сложный программный блок, а при исследовании электрических сигналов этим анализатором необходимо формировать ряд (1 О) тригонометрических функций вральном генераторе или функци ном преобразователе.Известен также анализатор, в котором блок хранения и преобразования информации выполнен в виде блоков сложения и умножения на регистрах сдвига. Первые входы первого и второ го регистров сдвига через ключ подсоединены к первому входу блока управления, вторые входы регистров сдвига соединены со вторым выходом блока управления, причем второй вход второго регистра сдвига блока умножения соединен с блоком задания констант, а входы третьего регистра бло ка умножения соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управлени я2Однако сложная процедура обработк сигнала в анализаторе и использование блока задания констант и умножирегистре сдвигаограничивают частоту анализа и соответдиапазон частот анализаизобретения - расширение на частот анализа.достигается тем, что в дискстатистический анализатор, со65736 держащий генератор гармонической функции, последовательно соединенные входной блок и блок управления, последовательно соединенные регистр сдвига, импульсный модулятор, коммутатор и накопитель, допОлнительно введены формирователь импульсной по следовательности, включенный между блоком управления и регистром сдвига, амплитудно-импульсный преобразователь, входы которого пддключены к выходам входного блока и блока управлеО ния,а выход - к второму входу регистра сдвига,при этом регистр сдвига выполнен в виде последовательно соединенных чередующихся и секций и ключей, один выход каждого из ключей связан с входом соответствующей секции и с входами импульсного модулятора, а другой - с входом последующей секции импульсный модулятор выполнен в виде и элементов совпадения и и ключей, при этом каждый элемент совпадения соединен последовательно с соответствующим ключом, а выходы и ключей подсоединены к соответствующим входам коммутатора, и дополни-, тельного ключа, вход которого соединен с выходом и-го ключа регистра сдвига, вторые входы всех ключей импульсного модулятора связаны с вы.ходом генератора гармонической функции и вторым выходом входного блока, З 0 а вторые входы элементов совпадения - с вторыми выходами формирователя импульсной последовательности; а коммутатор выполнен в виде п цепочек ключей и двух дополнительных ключей, 35 при этом каждая из и цепочек ключей состоит из двух последовательно соединенных ключей и одного параллельного, а вход второго дополнительногоключа связан со входами вторых из двух последовательно соединенных ключей цепочек ключей.На фиг, 1 представлена функциональная схема предлагаемого дискретного статистического анализатоРа; на фиг. 45 2 - временные диаграммы, поясняющие работу этого анализатора.Данный дискретный статистический анализатор содержит генератор 1 гармонической функции, последовательно соединенные входной блок 2 и блок управления 3, последовательно соеди,ненные регистр сдвига 4, импульсный модулятор 5, коммутатор 6 и накопитель 7, а также формирователь 8 импульсной последовательности, вклю ченный между блоком.3 и регистром сдвига 4, амплитудно-импульсный преобразователь 9, входы которого подключены к выходам блока 2 и блока управления 3, а выход - ко второму 60 входу регистра сдвига 4.Регистр сдвига 4 состоит из последовательно соединенных чередующихся секций 10-1-10-и и ключей 11-1-11-п. Один выход каждого из ключей 11-165 811-и связан со входом соответствующей секции 10-1-10-и и с входами модулятора 5, а другой - со входом последующей секции,Импульсный модулятор 5 состоит из элементов совпадения 12-1-12-и и ключей 13-1-13-п, при этом каждый элемент совпадения соединен последовательно с соответствующим ключом 13-1-13-п, а выходы ключей 13-1-13-иподсоединены к соответствующим входам коммутатора б. Кроме того, модулятор 5 содержит дополнительный ключ 14, вход которого соединен с выходом ключа 11-п регистра сдвига 4. Вторыевходы всех ключей 13-1-13-и и ключа14 импульсного модулятора 5 связаныс выходом генератора 1 и вторым выходом входного лока 2, а вторые входы элементов совпадения 12-1-12-и подключены ко вторым выходам формирователя 8.Коммутатор б состоит из цепочек ключей 15-1-15-п и двух дополнительных ключей 16,17. Каждая цепочка ключей 15-1-15-п состоит из двух последовательно соединенных ключей 18-1- 18-и и 19-1-19-и и одного параллельного ключа 20-1-20-и.Вход дополнительного ключа 17 связан со входами ключей 19-1-19-п.Данный дискретный статистический анализатор работает следующим образом.Перед началом работы все блоки анализатора устанавливаются в исходное состояние. Ключи 11-1-11-и устанавливаются в одно положение, а ключи 18-1-18-п, 19-1-19-и и 20-1-20-и закрыты. На второй управляющий вход элементов совпадения 12-1-12-и подается отблока управления 3 постоянный потенциал, при этом открываются ключи 20-1-20-и коммутатора 6, затем выполнение последовательности преобразований сигнала (при измерении корреляци.онной функции к(7 производитсястатистическим анализатором в соответствии с алгоритмом Стильтьеса:исследуемые электрические сигналых(т,) иподаются на вход входного блока 2, с первого выхода которогосигнал преобразуется в дискретнуюФорму, а со второго выхода в непрерывной форме поступает на информационный вход импульсного модулятора 5,В амплитудно-импульсном преобразователе 9 в дискретные моменты времени щ Ь 1 амплитуда сигнала преобразуетсяв эквивалентное количество импульсовЗд которые поступают в регистрсдвига 4, и с выхода каждой секции10-1-10-п после ключей 11-1-11-иподаются на первые управляющие входы модулятора 5. Каждый короткий импульсиз серии импульсов на короткое времяоткрывает соответствующий ключ 13-113-п, осуществляя выборку из непре б 5736рывного сигнала, поступающего наинформационный вход импульсного модулятора 5.Дельта-модуляция осуществляетсяодновременно во всех каналах анализатора, после чего эти выборки черезоткрытые ключи 20-1-20-и коммутатора 5б поступают в накапливающие ячейкинакопителя 7, формируя в нем ординатыА(ц д) корреляционной функции в реальном масштабе времени.Далее осуществляется измерение 10оценок спектра: энергетического Б (1)или амплитудного А(К) спектров сигнала. В первом случае на вход анализатора с его выхода подается функция В(с 1 ьС), предварительно сформированная в ячейках накопителя 7В другом случае осуществляется фурье-преобразование непосредственного сигналах(1) или у(1) . Так как процедура измерения спектра одинаковая, то рассмотрим для наглядности случайх(1) - л А(й) .ГИсследуемый непрерывный сигналх(1) подается на входной блок 2,в котором осуществляется его предварительная обработка (ограничение почастоте, дискретизация,) и передача на вход преобразователя 9, в котором формируются пачки импульсов Э)где с 1 - номер пачки импульсов ивФ 30количество импульсов в с 1-ой пачке(фиг. 2,а; 2,б) .Первая выборка сигнала х(0 ЬС) свыхода преобразователя 9 поступает ввиде пачки импульсов Зоп, которые поаются на вход регистра сдвига 4,Включается генератор 1, постоянныйвремяразрешающий потенциал подаетсяот блока управления 3 на второй управляющий вход элемента совпадения 12 - 1импульсного модулятора 5, а также для 40открывания ключа 18-1 и всех ключей19-1-19-и коммутатора б.По достижении непрерывной функциейсоя 2 ЖЕ T своего максимального значения она начинает подвергаться дельтамодуляции короткими импульсами Эо,поступающими на вход секции 10-1 регистра сдвига 4 и одновременно черезпервый управляющий вход элемента совпадения 12 - 1 на управляющий вход ключа 13-,1 импульсного модулятора 5. Результат модуляции через ключ 18-1 поступает на общую шину коммутатора б ичерез все открытые ключи 19-1-19-иодновременно во все ячейки накопителя7.э 5По окончании продвижения импульсовЭрд выборки х(0 Ь) в секцию 10-1 ре-,гистра сдвига 4 разрешающий потенциална втором управляющем входе элементасовпадения 12-1 отключается, закрываются все ключи коммутатора б.Последующие выборки х(1 Ь 1),х (2 дО х (и. д, представленныепачками импульсов 31 п, продвигаютсяв регистре сдвига 4 с частотой Гс, 65 86задаваемой формирователем 8 импульсной последовательности. После заполнения выборками сигнала всех секций 10- 1-10-и регистра сдвига 4 по команде от блока управления 3 все ключи 11-.1-11-п переключаются в другое положениеПервый и последующий циклы измерения спектра (с)=1,п) производятся с использованием различных частот импульсов (частота обратно пропорциональна номеру цикла - 1), поступающих от формирователя 8,Каждый цикл ; ) 1 начинается с включения соответствующей частоты импульЕсов Р = (фиг. 2,в; 2,г), подаваемых с выхода формирователя 8 на второй управляющий вход соответствующего и + 1): Ч канала импульсного модулятора 5 и открывания ключа 18-1-18-и этого же канала коммутатора б. По достижении непрерывной функции сов 2 Я Е ьсвоего максимального значения начинается циркуляция пачки импульсов в кольце: выход секции 10-1 - 10-п, ключ 11 - 1-11-и и вход секции 10-1-10-и соответственно, благодаря чему осуществляется дельта-модуляция непрерывной функции в течение каждой иэ (и - 1) циркуляций.Результат модуляции после одной циркуляции поступает через соответствующий открытый ключ 18-1-18-и коммутатора б на общую шину и через открытый ключ 19 - 1-19-и - в ячейку накопителя 7 (фиг.2,е), а затем соответствующий ключ 19 - 1 - 19-и закрывается, а после второй циркуляции - через открытый другой ключ 19-1-19-и во вторую ячейку накопителя 7 и т.д. до и-ой ячейки .После последнего цикла с 1 = и измерений спектра, осуществляемого при помощи секции 10-1, ключа 11-1 и первого канала анализатора, управляемогоРэ импульсами частоты Ги ив накопителе 7 формируется сумма дельта- модулированных выборок, представленная выражением( ьА(1)=К Е Е х(с), д(.)срэ 2% спдг1:оп:1Ед 1 Ггде =1: - заданная частоК о 2 ата гармонической функции,К т - масштабныйкоэффициент шкалы частот,Данный анализатор расширяет диапазон частот анализа в несколько разблагодаря дискретной форме представления результатов промежуточных преобразований, получаемых с выхода импульсного модулятора 5 и распределяемых коммутатором б в накопитель 7,использованию генератора 1 только одной гармонической функции Гр и дискретной последовательности импульсовтребуемых частот.Формула изобретения1. Дискретный статистический анализатор, содержащий генератор гармонической Функции, последовательно соединенные входной блок и блок уп" равления последовательно соединенные регистр сдвига, импульсный модулятор, коммутатор и накопитель, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона частот аналиэй, в него дополнительно введены формирователь импульсной последовательности, включенный между блоком управления и регистром сдвига, амплитудно-импульсный преобразователь, входы которого подключены к выходам входного блока и блока управления, а выход - к второму. входу регистра сдвига.2. Анализатор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что регистр сдвига выполнен в виде последовательно соединенных чередующихся и секций и и ключей, один выход которого иэ ключей связан со входом соответствующей секции и с входами импульсного модулятора, а другой - со входом по" следующей секцич.3. Анализатор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что импульсный модулятор выполнен в виде и элементовсовпадения и и ключей, при этом каждый элемент совпадения соединен последовательно с соответствующим ключом,а выходы п ключей подсоединены к соответствующим входам коммутатора, и до полнительного ключа, вход которогосоединен с выходом п-го ключа регистрасдвига, вторые входы всех ключей импульсного модулятора связаны с выходом генератора гармонической функции 1 О и вторым выходом входного. блока, авторые входы элементов совпадения -с вторыми выходами Формирователя импульсной последовательности4. Анализатор по и. 1, о т л и 15 ч а ю щ и й с я тем, что коммутаторвыполнен в виде и цепочек ключей идвух дополнительных ключей, при этомкаждая из п цепочек ключей состоитиз двух последовательно соединенныхключей и одного параллельного, а входвторого дополнительного ключа связансо входами вторых иэ двух последовательно соединенных ключей цепочекключей. 25 Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Проспект японской ФирмытЕАС, 1971.2. Авторское свидетельство СССР30 Р 382091, кл. 6 Об Г 15/34, 1973.65736 8 Составитель С, Лунинская Техред Э .Чужи к Корректор едактор Т. Яио Подписноетета СССРтийнаб., д. 4/5 акаэ 1785/44 Филиал ППП ффПатеитф ф, г. ужгород, ул. Про Тираж 10 ЦПйИПИ Госуд по делам изо 035, Москва,9ственного комиетений и откр