Способ определения величин, характеризующих нестабильность движения магнитного носителя

СОЮЭ СОВЕТСКИХсОцИАЛ истиче скиРЕСПУБЛИК(я)6 11 В 27/10 ОБРЕТЕН ПИСАН ТЕН Республикино-вычислиСР,А,Кондра ССР72. б.ВЕЛИЧИИЛЬНОССИТЕЛЯ носится к приборостроиспользовано при исслеы лентопротяжных ке магнитной записи. ия - повышение точно- и определения величин, нестабильность движеИзобретение отени 1 о и может быть дованиях работ механизмов в техни Цель изобрете сти и достоверност характеризующихГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Институт автоматики АНКыргызстан и Завод электронтельных машин им.50-летия СС(56) Р торское свидетельство СМ 3э 13, кл. 6 1"; В 27110, 19Авторское свидетельство СМ 595766, кл, 8 11 В 1516, 197(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ НЕСТАБДВИЖЕНИЯ МАГНИТНОГО НО(57) Использование; техника магнитной записи, исследование работы лентопротяжных механизмов, Сущность изобретения: воспроизводят эталонную сигналограмму; измеря)от и переводят в цифровую форму одноименный момент времени перехода через ноль воспроизведенного сигнала, Накапливают массив результатов измерений в обьеме, достаточном для утверждения о представительности выборки. Определяют мгновенные значения назначаемых периодов, корректируют их величины, вычисляют среднее значение периода воспроизведенного сигнала. По разнице между средним и текущим мгновенными значениями перио дов определяют множество мгновенных отклонений скорости движения магнитного носителя. Определяют множество мгновенных коэффициентов колебания скорости носителя, из совокупности которых определяют эффективное и пиковое значения колебания скорости. Из множества мгновенных коэффициентов колебания ско. рости, распределенных по длине носителя спектральным анализом, выявляют амплитудно-частотную характеристику нестабильности движения носителя, которуюя корректируют характеристикой среднегослухового восприятия, Обратным преобра- И зозанием Фурье получают ряд мгновенных значений коэффициентов детонации, из которого определяют эффективное и пиковоеЯ значения коэффициентов детонации, 3 ил. На фиг.1 приведена схема устройствадля реализации способа; на фиг.2 - экспериментальная зависимость увеличения девиации периода Ти от его величины Тк для различных типов магнитофонов; а) магнитофон "Электроника 302"; б) магнитофон "Иссык-Куль 101"; на фиг.За приведена спектральная характеристика магнитофона "Электроника 302"; на фиг,Зб - магнитофонэ - приставки "Иссык-Куль" МПК 101-стерео.Устройство содержит нуль-орган 1 (см.фиг.1), на вход которого подается измерительная сигналограмма, формирователь импульсов 2, выход которого через схему выделения фронта импульса 3 подключен к схеме управления буферным регистром 4, один иэ выходов которого соединен с входом схемы выработки сигнала "Обращение" 5, кварцевый генератор 6, схему синхронизации и управления 7, один выход которой соединен с другим входом схемы выделения фронта импульса 3, а другой выход связан со счетным входом двоичного счетчика 8, информационный выход которого соединен с входом буферного регистра 9, выход которого соответственно через интерфейс параллельного обмена 10 соединен с общей шиной 11 ЭВМ 12. Активизация интерфейса параллельного обмена 10 осуществляется по приходу сигнала "Обращение" со схемы 5,Способ с помощью данного устройства осуществляется. следующим образом. Воспроизводимая синусоидальная эталонная сигналограмма подается на нуль-орган 1, который переходом из одного крайнего состояния в другое крайнее состояние фиксирует момент времени перехода через ноль измерительного сигнала, т.е, формируется импульсный сигнал, передний фронт которого появляется в момент перехода через ноль измерительной сигналограммы. Под воздействием переднего фронта импульсного сигнала формирователь импульсов 2 вырабатывает сигнал, нормированный по амплитуде и по длительности, который подается на схему выделения переднего фронта импульса 3. Указанная схема предназначена для выделения переднего фронта нормированного сигнала в дискретно-фиксируемый момент времени, определяемый высокочастотным сигналом, поступающим с кварцевого генератора 6 череэ схему синхронизации и управления 7. Эта операция необходима для четкой синхронизации последующих действий с сигналом, Кроме того, схема 3 устраняет повторный запуск устройства до тех пор, пока не закончится полный цикл обработки принятого сигнала, Схема управления и синхронизации 7 передает высокочастотную импульсную последовательность с кварцевого генератора б нэ счетный вход двоичного счетчика 8, состояние которого дискретнс меняется. С другой стороны, схемв;г рэялния буферным реистром 4 в кв:;э: - ;ны момейт времени обусловлнн,й ос ".элсн 1 нл изнРр.1 вчно 1 о Г 11 гнэгде К = 0,1,2пПри К = 0 получают Т - мгновенный период воспроизводимого сигнала,Докажем, что период воспроизводимого сигнала может служить изначальной величиной; способствующей оценке составляющих скорости движения магнитного носителя. Принимают, что в процессе записи носитель движется с идеальной постоянной скоростью. Для измерения используют гармонический сигнал 40 45 50 13 = 1 в 81 0 ио тз,Функция масштаба времени Ят для воспроизводимого сигнала при -,редней скорости записи, рвотной сг адней скорости воспроизведения Г-(т):,Агла вырабатывает сигнал "Сброс" и "Занесение", поступающие на управляющие входы буферного регистра 9, Сигнал "Сброс" обнуляет буферный регистр 9, а сигнал "Зэнесе ние" обеспечивает размещение в буферномрегистре существующее на данный момент времени двоичное состояние счетчика 8. На следующем этапе вырабатывается сигнал "Обращение" в схеме выработки сигнала 10 "Обращение" 5, который активизирует интерфейс параллельного обмена 10, Интерфейс параллельного обмена 10, находящийся под программным управлением ЭВМ обеспечивает передачу двоичного 15 состояния буферного регистра(т) в заранееопределенную ячейку оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) ЭВМ через канал ЭВМ (предполагается, что структура канала - общая шина), В следующую ячейку 20 ОЗУ ЭВМ заносится следующее состояниебуферного регистра обусловленного состоянием двоичного счетчика в момент появления следующего измерительного сигнала ф + 1). Таким образом осуществляется накопление в памяти ЭВМ массива результатов измерения в необходимом объеме Ч.Последующие преобразования над элементами массива результатов измерения способствуют выявлению величин, 30 характеризующих нестабильность движения магнитного носителя возле магнитной головки.Нестабильность движения возле магнитной головки характеризуется выражени емю Были проведены экспериментальные исследования различных магнитофонов и выявле но неравенство ТзТмо. Результаты исследований представлены в таблице.Исследования проводились для кассетного магнитофона 3-го класса и катушечного магнитофона 1-го класса. Измерительная 15 сигналограмма - гармонический сигнал с частотой 1 - 3,15 кГц; объем выработки Ч измерейий.Из таблицы видно, что фактор натяжения ленты существенно влияет в некачествен ном кассетном магнитофоне 3-го класса "Электро;,ока 302".Из множества Т (9) по выражению (15) . определяют множество мгновенных коэф. фициентов К отклонения от средней скоро ч Ао= - Х ч(21) ощая 3-й гармоля ощая -и гарти ределить из выражен 30,й соз)в актеристики средя переопределяюз условия, что онстотой. где Кк - нормированное значение коэффи- .45 циента пропускания взвешивающего фильтра )-й составляющей спектра колебанийскорости,Функция коэффициента детонации обладает ллнейчатым спектром частот / э с50 амплитудами Ад К =1 К 1, К 2, КЗ Кь, Кч ) (16) Определение коэффициентов колебаний скорости для детерминированных колебаний, Колебание скорости может быть оценено с помощью пикового коэффициента колебания скорости, который определяется процедурой поиска максимального элемента множества КК,щ"=СВАУ (ц) (17) Эффективное (среднеквадратичное) значе.ние коэффициента колебания скорости находят из выражения- Я (К 1)чПри оценке колебаний скорости с помощью коэффициента детонации необходимо учитйвать частотную характеристику среднего слухового восприятия частотной модуляции. Функция изменения коэффициентов колебания скорости К, представленная в дискретной. форме (16) и распределечная во времени с шагом дискретизации Тмо имеет сложный спектральн ый состав. Для определения спектрального состава этой функции ее переводят из временной области в частотную область с помощью прямого дискретногопреобразования Фурье.Функция изменения К(т) в виде рядаФурье д ыд,+ дань(1 и+/д) (19),где А - амплитудагармоники ряда Фурье,Постоянную составляющую ряда можно определить из выраженияАмплитуда )-ой гармоники де А 1- синусная составлники; А)"- косинусная саста моники, Эти величины можно о Для учета частотной хар него слухового восприяти амплитуду )-гармоники и обладает собственной ча ктд+ д)д(и фд)Р 4)1=15 Представляют функцию коэффициента тонации во временной области Кд(1), для ого из предыдущего выражения определят мгновенное значение коэффициента детонации в каждый момент времени Т 9) сшагом дискретизации Тмо (13). Получаютмножество К Кд =(Кд 1, Кд 2, Кд 3, Кд ),(25) которое позволяет найти пиковое и эффективное значения коэффициента детонации.Пиковый коэффициент детонации находятиз множества Кд Кд пик= МАХ (Кд ),(26) Эффективное (среднеквадратичное) значение коэффициента детонации К эф 3(27) Существенным моментом в повышенииточности определения оценок, характеризующих нестабильность движения магнитного носителя, является использование ввыражении К РО, Практически это означает,ято кратно увеличивается период исследуемого;угнала, а следовательно, увеличивается девиация периода. На фиг,2 отраженаэкспериментальная зависимость увеличения девиации периода Т от его величины Ткдля различных типов аппаратов магнитнойзаписи а) магнитофон "Электроника 302";б) магнитофон "Иссык-Куль 101"). Но необходимо иметь в виду, что спектральный состав исследуемых аппаратов магнитной. записи накладывает ограничения на величину периода, т.е, фактически на частоту дискретизации исследуемого процесса, Этоограничение математически определено теоремои Котельникова. Возможность использовать такой подход опирается напредположение об ограниченном частотном спектре измеряемого процесса нестабильности движения магнитного носителя.Это предположение подкрепляется экспе риментально снятыми частотными свойствами некоторых бытовых аппаратовмагнитной записи, что нашло свое отражение на фиг,3,Увеличение точности и достоверностиопределения пикового и эффективного(среднеквадратичного) коэффициента нестабильности, а также пикового и эффективного коэффициента детонацииосуществляется совокупностью применяе-мых признаков, каждый из которых вноситсвой вклад в конечный результат:возможность использования прогрессирующего характера девиации периода; за счет использования метода текущихотсчетов осуществляется исключение накопления ошибки дискретизации но времени;5 исключение эффекта вытягивания ленты;полный учет возможного выпадениясигнала иэ воспроизведенной сигналограммы;10 представительность выборки;полный и предельно точный учет частотной характеристики среднего слухового восприятия;исключение параэитной амплитудной 15 модуляции.В качестве базового элемента устройства можно использовать микро-ЭВМ семейства ЕС или "Электроника", обладающие достаточными вычислительными мощностя ми, объемами оперативной памяти и скоростью вычисления. При использовании в составе устройства микро-ЭВМ "Электроника" в качестве интерфейса рекомендуется устройство прямого доступа в память 25 ИЗ. Из семейства микро"ЭВМ ЕС предпочтительнее использовать микро-ЭВМ ЕС, Тогда для разработки интерфейса можно рекомендовать микропроцессорный набор 580-й серии.30 Экспериментальные исследования показали, что при задающей тактовой частоте кварцевого генератора больше 1 мГц (1 - 10 мГц) можно получить точность представления результатов измерения около 3%. Луч шие отечественные приборы ИКС или ЗИимеют основную погрешность измерения колебания скорости 5 и 10)ь соответственно. Такие зарубежные приборы как 8300 (США) или КМТ(ФРГ) имеют основную 40 погрешность измерения 10 Д.Формула изобретенИя Способ определения величин, характеризующих нестабильность движения магнитного носителя, при котором 45 воспроизводят синусоидальную эталоннуюсигналограмму, переводят воспроизведенный аналоговый сигнал в цифровую форму, накапливают массив воспроизведенных сигналов в цифровой форме, а также вычис ляют коэффициент колебания скорости дви. жения магнитного носителя, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности определения величин, характеризующих нестабильность движения, 55 после воспроизведения эталонной сигналограммы измеряют и переводят в цифровую форму одноименный момент времени перехода через ноль воспроизведенного сигнала, затем накапливают массив результатов измерения в объеме, достаточном дляутверждения о представительности выборки, определяют мгновенные значения назначаемых периодов, корректируют их величины, вычисляют среднее значение периода воспроизведенного сигнала, определяют множество. мгновенных отклонений скорости движения магнитного носителя путем нахождения разницы между среДним и текущими мгновенными значениями периодов, определяют множество мгновенных коэффициентов колебания скорости движения магнитного носителя, из совокупности которых вычисляют эффективное и пиковое значения колебания скорости, из множества мгновенных коэффициентов колебания скорости, распределенных по длине магнитного носителя, дискретным спектральным анализом выявляют амплитудно-частотную 5 характеристику нестабильности движениямагнитного носителя, которую корректируют характеристикой среднего слухового восприятия, после чего используя обратное преобразование фурье, вычисляют ряд 10 мгновенных значений коэффициентов детонации, из которого определяют эффективное и пиковое значения коэффициентов детонации,- Редактор Техред М.Моргентал Корректор А. Козор к КНТ ГГГР 3 1742 Тираж НИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, Жарпдсгвенно идательскии комби Подписноезобретениям и открытиям прРаушсхая наб 4/5 ат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 1