Устройство для динамической классификации участков измерительного сигнала

(51)4 С 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТТКРЫТИЯМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙКЛАССИФИКАЦИИ УЧАСТКОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГОСИГНАЛА 4-10,2(088.8)свидетельство СССРС 11 В 5/00, 18.03.83йдетельство СССРС 11 В 5/00, 07.05.86 Изобретение нию и вычисл нно к устрой лассификации сигнала. Цел тносится к приборотельной технике,твам для динамичесучастков измерителизобретения - по1520579. 51015 20 вышение точности динамической классификации участков измерительного сигнала, Устройство содержит две магнитные головки 1 и 21, усилители 2 и 22воспроизведения, вычитатели 3,8,24,44,47,52, режекторные фильтры 4,5,6,57,58,59, детекторы 7,9,17,19,43,45,48,51,53-55, элементы ИЛИ 10,11,35,37-42, элементы ЗАПРЕТ 13,28-32,66,67, регистратор 14, интеграторы 15,25, избирательные фильтры 16, 63, 64,переключатель 26, элемент И 34, 36,инверторы 56,.65, 68, делитель 62,Изобретение относится к приборостроению и вычислительной технике, а именно к устройствам для динамической классификации участков измерительного сигнала.Цель изобретения - повышение точности динамической. классификации25 участков измерительного сигнала.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит последовательно соединенные первую магнитную головку 11 первый усилитель 2 воспро 30 .изведения, первый вычитатель З,первый 4, второй 5 и третий 6 режекторные фильтры, первый детектор 7, второй вычитатель 8, второй детектор 9, выход которого подключен к первым входам первого 1 О и второго 11 элементов ИЛИ и через первый элемент 12 задержки к второму входу второго элемента ИЛИ 11, выходом соединенного с первым входом первого элемента ЗАПРЕТ 13, выход которого соединен с первым входом регистратора 14, первый интегратор 15, включенный между выходом первого усилителя 2 воспроиз ведения и вторым входом первого вычитателя 3, выход последнего из которых соединен через последовательно соединенные первый избирательный фильтр 16, третий детектор 17, третий вычитатель 18 и четвертый детек 50 тор 19 с входом второго элемента 20 задержки, вторую магййтную головку 21, подключенную через второй усилитель 22 воспроизведения к входам третьего элемента 23 задержки, чет 55 вертого вычитателя 24 и второго интегратора 25, выход которого соединен с вторым входом четвертого вычитатепиковые детекторы 60, 61. Введениеновых элементов и связей между элементами устройства позволяет в реальном масштабе времени или в режиме воспроизведения информации осуществлять раздельную динамическуюклассификацию участков недостоверной информацИи в соответствии с- причинами ее искажения, повьппает коэффициент ее использования и значительно сокращает материальные и трудовыезатраты по анализу измерительной информации на достоверность, 1 ил. ля 24, переключатель 26, соединенный общим контактом с выходом третьего элемента 23 задержки, первым контактом 27 - через второй 28, третий 29, четвертый 30 и пятый 31 элементы ЗАПРЕТ соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым входами регистратора 14, шестой вход которого соединен через шестой элемент ЗАПРЕТ 32 с вторым контактом 33 переключателя 26 и первым входом первого элемента И 34, выходом подключенного к . седьмому входу регистратора 14 и к первому входу третьего элемента ИЛИ 35, второй вход которого соединен с восьмым входом регистратора 14 непосредственно и через второй элемент И 36 - с выходом первого элемента ИЛИ 10, а выход - с управляющим включением входом регистратора 14, четвертый - восьмой элементы ИЛИ 37- 41, вь 1 ходы которых подключены к другим входам второго 28, третьего 29, четвертого 30, пятого 31 и шестого 32 элементов. ЗАПРЕТ соответственно девятый элемент ИЛИ 42, пятый детектор 43, вход которого подключен к выходу первого вычитателя 3, пятый вычитатель 44, соединенный выходом через шестой детектор 45 с входом четвертого элемента 4 б задержки, ше" стой вычитатель 47, выход которого через седьмой детектор 48 подключен к входу пятого элемента 49 задержки, шестой элемент 50 задержки, входом подключенный через восьмой детектор 51 к выходу седьмого вычитателя 52, девятый 53, десятый 54 и одиннадцатый 55 детекторы и инвертор 56,Устройство также содержит после" довательно соединенные четвертый 57У152055Фпятый 58 и шестой 59 режек та рныефильтры, вкпюченные между выходом вычитателя 24 и входом детектора 53,выход которого подключен к вторымвходам второго 8 и третьего 18 вычитателей, первый 60 и второй 61пиковые детекторы, входы которых соединены с выходами первого 2 и второго 22 усилителей воспроизведениясоответственно, делитель 62, включенный между выходом пятого детектора 43 и первым входом седьмого вычитателя 52, второй вход которогосоединен с выходом третьего детектора 17 и первым входом шестого вычи-.тателя 47, вторым входом подключен"ного к выходу первого детектора 7,второй избирательный фильтр 63, входкоторого соединен с выходом первого 20режекторного фильтра 14, а выходчерез детектор 54 - с первым входомвычитателя 44, вторым входом подклю,ченного через детектор 55 и третийизбирательный фильтр 64 с выходом 25режекторного фильтра 57, второй ин,вертор 65, вход которого соединен с,выходом пикового детектора 60, а выход через седьмой элемент ЗАПРЕТ 66 -с девятым входом регистратора 15, десятый вход которого через восьмойэлемент ЗАПРЕТ 67 и третий инвертор68 подключен к выходу пикового детектора 61. При этом инвертор 56включен между вторым входом элементаИ 34 .и выходом элемента ИЛИ 10, дру 35гие входы которого соединены с выходами инверторов 65 и 68, детекторов19, 45, 48 и 51 соответствейно, контакт переключателя 27 соединен с вторыми входами элементов ЗАПРЕТ 13, 66и 67 и через элемент ИЛИ 42 - с вторым входом элемента И 36, первые входы элементов ИЛИ 37 - 40 соединеныс выходами элементов 46 - 50 задержки соответственно, вторые входы элементов 37 - 40 подключены к выходамдетекторов 45 - 51 соответственно,первые и вторые входы элемента ИЛИ41 соединены соответственно с выходами элемента 12 задержки и элемента И 34, второй вход элемента ИЛИ 42подключен к выходу инвертора 68.Динамическая классификация участков измерительного сигнала посредством предлагаемого устройства происходит следующим образом,Работа устройства основана на контроле работы радиотракта передачил измерительного сигнала Х(Т) и эталонного калибровочного синусаидального сигнала У(С) стационарной амплитуды и частоты с подвижного телеметрируемого объекта.Измерительный сигнал с магнитнойголовки 21 воспроизведения поступаетна вход усилителя 22 воспроизведения,с выхода которого сигнал поступаетнепосредственна на первый вход вычитателя 24, на вход интегратора 25,на вход пикового детектора 61 и черезэлемент 23 задержки на общий контактпереключателя 26,Сигнал, пропорциональный среднемузначению измерительного сигнала, свыхода интегратора 25 поступает навторой вход вычитателя 24, в которомосуществляется центрирование сигналаизмерительного сигнала относительносреднего значенияНа выходе пикового детектора 6формируется сигнал, пропорциональныйтекущему значению огибающей измерительного сигнала, который поступаетна вход инвертора 68.С выхода вычитателя 24 центрированное значение сигнала поступает навход режекторнога фильтра 57, который подавляет даннь 1 е измерительногосигнала и шумов на частоте, соответствующей частоте основной (первой)гармонике эталонного калибровочногосигнала. Сигнал с выхода режекторного фильтра 57 поступает на входы избирательного фильтра 64 и режекторного фильтра 58, соединенного выходом с входом режектарного фильтра 59.Последовательно соединенные режекторные фильтры 58 и 59 подавляют данныеизмерительного сигнала и шумов начастотах, соответствующих частотамвторой и третьей гармоник калибровочного сигнала. Измерительный сигнал с выхода режектарного фильтра 59поступает на вход детектора 53, свыхода которого сигнал, пропорциональный текущему значению уровня амплитуды измерительного сигнала, одновременно поступает на входы вычитателей 8 и 18. Избирательный фильтр 64 выделяетиз измерительного сигнала данныесигнала с частотой, соответствующейчастоте второй гармонике калибровочного сигнала, которые поступают на вход детектора 55, с выхода которого сигнал, пропорциональный текуще 1520579му значению уровня амплитуды выделенного сигнала, поступает на второй вход вычитателя 44.Калибровочный сигнал воспроизводится магнитной головкой 1 воспроизведения и через усилитель 2 воспроизведения непосредственно поступает на первый вход вычитателя 3, на вход пикового детектора 60 и на вход интегратора 15.На выходе пикового детектора 60 формируется сигнал, пропорциональный текушему значению огибающей калибровочного сигнала, который поступает на вход инвертора 65.Сигнал, пропорциональный среднему значению калибровочного сигнала, с выхода интегратора 15 поступает на второй вход вычитателя 3, в котором осуществляется центрироВание калибровочного сигнала относительно среднего значения. Центрированное значение калибровочного сигнала с вьмода вычитателя 3 одновременно поступает на . 25 входы режекторного фильтра 4, избирательного фильтра 16 и детектора 43.Режекторный фильтр 4 подавляет данные калибровочного сигнала на основной (первой гармоники) частоте, 30 выделяя из него все шумы и гармоники высшего порядка, появившиеся в эталонном сигнале. С выхода режекторного фильтра 4 данные калибровочного сигнала поступают на вход избирательного фильтра 63 и на вход режекторного фильтра 5, последовательно соединенного с входом режектор" ного фильтра 6. Последовательно соединенные режекторные фильтры 5 и 6 4 О подавляют данные калибровочного сигнала на частотах второй и третьей гармоник, выделяя тем самым данные шумов (помех) и гармоник .более высокого порядка. Данные шумов (помех) 45 с выхода режекторного фильтра 6 поступают на вход .детектора 7, с выхода которого сигнал, пропорциональный текущему значению уровня данных шумов (помех), одновременно поступает на входы вычитателей 8 и 47.50Идентификация нелинейных искажений синусоидальной формы калибровочного сигнала осуществляется через ОпределениЕ наличия гармоник высшего порядка, кратных основной (первой)55 гармонике, из которых для этих целей может использоваться вторая гармоника спектра калибровочного сигнала,Избирательный фильтр 63 выделяет из калибровочного сигнала данные сигнала с частотой, соответствующей частоте второй гармоники калибровочного сигнала, которые поступают на вход детектора 54, с выхода которого сигнал, пропорциональный текущему значению уровня:выделенного сигнала, поступает на вход вычитателя 44.Избирательный фильтр 16 выделяет из данных калибровочного сигнала данные сигнала с частотой основной (пер" вой) гармоники эталонного сигнала, которые поступают на вход детектора 17, с выхода которого сигнал, пропорциональный уровню выделенного сигнала,. одновременно поступает на входы вычитателей 18, 47 и 52.Сигнал, пропорциональный текущему значению уровня калибровочного сигнала, с выхода детектора 43 через делитель 62 поступает на другой вход вычитателя 52. В вычитателе 52 сравниваются текущий уровень калибровочного сигнала, уменьшенный в делителе 62, и текущий уровень выделенного сигнала, значение которого зависит от амплитудно-частотного спектра калибровочного сигнала, Разность между текущими значениями уровней позволяет дать косвенную оценку величины изменения частоты калибровочного сигнала.Устройство работает в двух режимах. В первом режиме, когда общий контакт переключателя 26 замкнут с контактом 27, осуществляется идентификация, классификация с раздель" ной регистрацией данных участков недостоверной информации.В этом режиме измерительный сиг-, нал одновременно поступает на основные входы элементов ЗАПРЕТ 13, 28-31, 66, 67.Во втором режиме, когда общий контакт переключателя 26 замкнут с контактом 33, осуществляется динамическая идентификация и регистрация только участков достоверной информации.В этом режиме измерительный сиг" нал одновременно поступает на основной вход элемента ЗАПРЕТ 32 и на первый вход элемента И 34.В случае отсутствия измерительно. го сигнала на выходе пикового детек тора 6 текущее значение огибающей измерительного сигнала равно нулю и15205 с выхода инвертора 68 положительный сигнал поступает на первый вход элемента ИЛИ 42 и на разрешающий вход элемента ЗАПРЕТ 67, открывая его по основному входу. При поступлении на входы элемента ИЛИ 42 хотя бы одного положительного сигнала на его выходе формируется положительный сигнал, который поступает на первый вход элемента И 36.В случае отсутствия калибровочного сигнала на выходе пикового детектора 60 текущее значение огибающей калибровочного сигнала равно нулю и с выхода инвертора 65 положительный сигнал поступает на один из входов элемента ИЛИ 10 и на разрешающий вход элемента ЗАПРЕТ 66, открывая его по основному входу, 20.Если уровень сигнала шумов больше уровня измерительного сигнала, то с выхода вычитателя 8 через детектор 9 положительный сигнал, пропорциональный разности сигнала шумов и 25 измерительного сигнала, непосредственно поступает на соответствующий вход элемента ИЛИ 1 О, на второй вход элемента ИЛИ 11 и через элемент 12 задержки на первый вход элементов 30 ИЛИ 11 и 41.Если текущее значение уровня второй гармоники калибровочного сигнала больше текущего значения уровня второй гармоники измерительного сигнала, то с выхода вычитателя 44 через детектор 45 положительный сигнал, пропорциональный разности этих сигналов, непосредственно поступает на . соответствующий вход элемента ИЛИ 40 10 (на второй вход) и через элемент 46 .задержки на первый вход .элемента ИЛИ 37.Если текущий уровень сигнала шумов больше текущего уровня калибро вочного сигнала, то с выхода вычитателя 47 через детектор 48 положительный сигнал, пропорциональный разности этих сигналов, непосредственно поступает на соответствующий вход 50 элемента ИЛИ 10 (на второй вход) и , через элемент 49 задержки на первый вход элемента ИЛИ 38. Если текущий уровень измерительного сигнала больше текущего уровня калибровочного сигнала, то с выхода вычитателя 18 через детектор 19 положительный сигнал, пропорциональный 79 10разности указанных сигналов, непосредственно поступает на соответствующий вход элемента ИЛИ 10 (на второй вход) и через элемент 30 задержки на первый вход элемента ИЛИ 39.Если уровни сигнала с выхода делителя 62 больше уровня первой гармоники калибровочного сигнала, то с выхода вычитателя 52 положительный сигнал, пропорциональный разности этих сигналов, через детектор 51 непосредственно поступает на соответствующий вход элемента ИЛИ 10 (на второй вход) и через элемент 50 задержки на первый вход элемента ИЛИ 40.При поступлении хотя бы одного положительного сигнала на входы элемента ИЛИ 1 О на его выходе формируется положительный сигнал (сигнал недостоверности), который непосредственно поступает на входы элемеята И 36 и ининвертора 56.Если информация является достоверной, то на элементе ИЛИ 10 сигнал отсутствует и с выхода инвертора 56 положительный сигнал ( сигнал достоверности) поступает на второй вход элемента И 34.При поступлении хотя бы одного положительного сигнала на входы элементов ИЛИ 11, 37 - 41 на их выходах фор" мируются положительные сигналы, которые поступают на разрешающие входы элементов ЗАПРЕТ 13, 28;31, открывая их по основному входу. При поступлении хотя бы одногоположительного сигнала на входы элемента ИЛИ 35 на его выходе формируется положительный сигнал, которыйпоступает на управляющий включениемвход регистратора 14,В том и другом режиме работы устройства элемент 23 задержки, обеспечивает задержку данных измерительного сигнала на времяравное времени от момента поступления сигналана управляющий включением вход регистратора 14 с выхода элемента ИЛИ35 до момента начала движения информационного носителя. К моментуначала движения информационного носителя данные участков достовернойи недостоверной информации измерительного сигнала согласно описаннымусловиям контроля информации на достоверность поступают через основныевходы элементов ЗАПРЕТ 13, 28 - 32, 11 1520579 66 и 67 на соответствующие входы регистратора 14 для их регистрации или по следующей обработки и анализа, Элементы 12, 20, 46, 49, 50 задержки обеспечивают задержку сигналов с выходов детекторов 9, 10, 45, 48, 51, поступающих на первые входы элементов ИЛИ 11, 37 - 41 относительно сигналов, поступающих с выходов тех же детекторов 9, 19, 45, 48, 51 на вторые входы элементов ИЛИ 11, 37 41.Формула изобретенияУстройство для динамической классификации участков измерительного сигнала, содержащее последовательно соединенные первую магнитную голов ку, первый усилитель воспроизведения, первый вычитатель, первый, второй и третий режекторные фильтры, первый детектор, второй вычитатель, второй детектор, выход которого подключен к 25 первым входам первого и второго эле-, ментов ИЛИ и через первый элемент за-. держки - к второму входу второго элемента ИЛИ,выходом соединенного с первым входом первого элемента ЗАПРЕТ, выход 30 которого соединен с первым входом регистратора,первый интегратор, включенный между выходом первого усилителя воспроизведения и вторым входом первого вычитателя, выход последнего35 из которых соединен через последовательно соединенные первый избирательный фильтр, третий детектор, третий вычитатель и четвертый детектор с входом второго элемента задержки, 40 вторую магнитную головку, подключенную через второй усилительвоспроизведения к входам третьего элемента, задержки, четвертого вычитателя и второго интегратора, выход которо" го соединен с вторым входом четвертого вычитателя, переключатель, соединенный общим контактом с выходом третьего элемента задержки, первым контактом - через второй, третий, 50 четвертый и пятый элементы ЗАПРЕТ соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым входами регистратора, шестой вход которого соединен через шестой элемент ЗАПРЕТ с вторым контактом переключателя и первым входом первого элемента И, выходом подключенного к седьмому входу регистратора и первому входу третьего эле 12мента ИЛИ, второй вход которого соединен с восьмым .входом регистратора непосредственно и через второй эле" мент И с выходом первого элемента ИЛИ, а выход - с управляющим включением входом регистратора, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы ИЛИ, выходы- которых подключены к другим входам второго, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов ЗАПРЕТ соответственно, девятый элемент ИЛИ, пятый детектор, вход которого подключен к выходу первого вычитателя, пятый вычитатель, соединенный выходом через шестой детектор с входом четвертого элемента задержки, шестой вычитатель, выход которого через седьмой детектор подключен к входу пятого элемента задержки, шестой элемент задержки,входом подключенный через восьмой детектор к выходу седьмого вычитателя, девятый, десятый и одиннадцатый детекторы, инвертор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности динамической классификации измерительного сигнала, в него введены последовательно соединенные четвертый, пятый и шестой режекторные фильтры, включенные между выходом четвертого вычитателя и входом девятого детектора, выход которого подключен к вторым входам второго и третьего вычитателей, первый и вто-рой пиковые детекторы, входы которых соединены с выходами первого и второго усилителей воспроизведения соответственно, делитель, включенный между выходом пятого детектора и пер" вым входом седьмого вычитателя, второй вход которого соединен с выходом третьего детектора и первым входом шестого вычитателя, вторым входом подподключенного к выходу первого детектора, второй избирательный фильтр,вход которого соединен .с выходом первого режекторного фильтра, а выход - через десятый детек" тор с первым входом пятого вычитателя, вторым входом подключенного через одиннадцатый детектор и введенный третий избирательный фильтр с выходом четвертого режекторного фильтра, второй инвертор, вход которого соединен с выходом первого пикового детектора, а выход - через введенный седьмой элемент ЗАПРЕТ с девятым входом регистратора, десятый вход котоСоставитель Н. ВихроваРедактор О.Головач Техред М,Ходанич Корректор М.МаксимищинецЗаказ 6764/53 Тираж 558 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям йри ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,01 1315205 рого через введенные восьмой элемент ЗАПРЕТ и третий инвертор подключен к выходу второго пикового детектора, прн этом первый инвертор включен между вторым входом первого элемента И и выходом первого элемента ИЛИ, другие входы которого соединены с выходами первого и второго инверторов, четвертого, шестого, седьмого и вось мого детекторов, первый контакт переключателя соединен с вторыми входами первого, седьмого и восьмого элементов ЗАПРЕТ и через девятый элемент ИПИ - с вторым входом вто рого элемента И, первые входы чет 79 14вертого, пятого, шестого и седьмого элементов ИЛИ соединены с выходами четвертого, пятого, второго н шестого элементов задержки соответственно, вторые входы четвертого, пятого, шестого и седьмого элементов ИЛИ подключены к выходам шестого, седьмого, четвертого,и восьмого детекторов соответственно, первые и вторые входы восьмого элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами первого элемента задержки и первого элемента И, второй вход девятого элемента ИЛИ подключен к выходу второго инвертора.