301008

Союз Севетс Социалисти лес к Республик БРЕТЕ Н ИК ПАТЕНТУ Зависимый от патентаЗаявлено 25.1 Ч,1969 (ИПриоритет 27,1 Ч,1968, лотОпубликовано 07, Ч,1971Дата опубликования опи МПК 6 06 д 7/ОО 325438/18-24) 8505/68. Япония Бюллетень1 ания 22.Ч 1.1971 Комитет по делам зобретений и открытий при Совете Министров СССРАвтор зобретен ИностранецСигео Минам(Япония) Иностранная фирмХитачи Лимитед(Япония) явител УХ ФУНКЦИЙ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СВЕР Известны устроиства для вычисления свертки двух функций, содержащие аналоговое запоминающее устройство на магнитной ленте с двумя или более дорожками записи и подключенные к воспроизводящим и записывающим головкам этого устройства усилители записи и считывания, сумматоры, масштабные блоки и регистрирующий прибор.Предложенное устройство отличается тем, что оно содержит в цепи между регистрирующим прибором и усилителем воспроизведения второго канала, головка записи которого смещена в направлении движения магнитной ленты по отношению к воспроизводящей головке первого канала на расстояние, соответствующее разделению весовой функции на конечное число точек с одинаковыми временными интервалами, переключатель и фильтр с устройством настройки чувствительности, причем выход усилителя воспроизведения второго канала через тот же переключатель соединен со входом сумматора, второй вход которого через масштабный блок подключен к выходу усилителя воспроизведения первого канала записи, а выход соединен со входом усилителя записи второго канала, и тем, что в нем между выходом усилителя воспроизведения второго канала и входом усилителя записи третьего канала последовательно включены дополнительный масштабный блок и сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого сумматора, а третий вход - к выходу усилителя воспроизведения четвертого канала записи, причем головки записи 5 второго и четвертого каналов заземлены.Это позволяет повысить точность и быстродействие устройства.На фиг. 1 приведена диаграмма, поясняющая принцип работы устройства; на фиг, 2 - 10 схема варианта устройства с двухканальныманалоговым магнитофоном; на фиг. 3 - схема варианта устройства с четырехканальным аналоговым магнитофоном.Устройство, показанное на фиг. 2, содер жит усилители воспроизведения 1 и 2, переключатель 3, воспроизводящую 4, стирающую 5 и записывающую головки б первого канала, воспроизводящую 7, стирающую 8 и записывающую 9 головки второго канала, усилитель 2) записи 10 первого канала, масштабный блок11, сумматор 12, усилитель записи 13 второго канала, фильтр с устройством настройки чувствительности 14, регистрирующий прибор 15, дорожки магнитной ленты 1 б и 17, источник 25 входного сигнала 18 и соединительные провода 19 - 23.Устройство, показанное на фиг. 3, дополнительно содержит воспроизводящую 24, стирающую 25 и записывающую 2 б головки второго канала, воспроизводящую 27, стираю301008 щую 26 и записывающую 29 головки четвертого канала, дорожку магнитной ленты 80, усилитель воспроизведения 31, усилитель 82 воспроизведения четвертого канала, заземляющий провод 33, соединительные провода д 4 - 88, заземляющий провод 89, дорожку магнитной ленты 40 четвертого канала, масштабный блок 41 и сумматор 42.Устройство предназначено для числового вычисления свертки между двумя функциями по следующей формуле: 5Ю15 иг = - со где т и п - целые числа, и и принимаетзначение от - 1, до 1, включая о, причем, - 1, меньше, чем тИ, абольше, чем т 1;1 - время;д - функция.Следовательно, о функция (1) представлена рядом фиксированных точек.В соответствии с формулой (1) устройство должно включать в себя узлы для накопления аналоговых данных 1(1), узлы накопления, способные делить сигнал в (1) на п участков с одинаковыми временными интервалами узлы для умножения любого значения ы (п 1), полученного от деления упомянутого сигнала ы (1) на п участков, на любое значение 1 (т 1 - пМ), полученное от деления упомянутых аналоговых данных 1 (1) на п участков с одинаковыми временными интервалами по одной области сканирования т (причем т меняется последовательно, а п замещается на 1 в каждом сканировании), а также узлы для последовательного накопления суммы подсчитанных значений при каждом упомянутом сканировании.Уравнение (1) рассчитывается сначала пу. тем изменения т от Оо до - со для каждой точки п, а затем суммирования по отношению к п. Функция ы (1) разделяется на и участков с одинаковыми временными интервалами 1, После каждого сканирования т последовательно меняется. Сигнал 1 (тл 1 - и 41) умножается на величину ы (п 1), которая представляет собой значение и (1) в определенной точке, а результат накапливается на ленте. Точка и проходит значения от 1, дов течение каждого сканирования и затем берется их сумма.Алгоритм вычисления иллюстрируется на фиг. 1. Для простоты описания форма экспоненциальной функции выбрана в качестве веса (для взвешивания), а в качестве входного сигнала используется ступенчатая функция, характеризуемая упомянутой весовой функцией.(второе сканирование) о=о(тМ) 3(1 - тЯ= 25 30 35 40 45 50 55 50 Ступенчатая функция 1 с высотой а записывается на одной дорожке двухдорожечной ленты и используется любое число раз без стирания в течение всего времени измерения. В первом сканировании функция 1 умножается на в(о) и сразу записывается на второй дорожке. Во втором сканировании сигнал первой дорожки используется опять и умножается на в (41). Этот сигнал задерживается на 1 и добавляется к считываемому сигналу, который был записан в первом сканировании на второй дорожке непосредственно после стертого сигнала. Эти операции последовательно повторяются, и после п - 1 сканирований ам плитуда сигнала, который должен быть записан на второй дорожке при а(1) =е- равна ав(о)+ам(М)+ +ах(пЯ=а(1+1 +Пропуская сигнал, описываемый уравнением (2), через фильтр и через узел для настройки чувствительности, можно получитьо(1) =а(1 - е.) (8)Выходной сигнал, подлежащий обработке, подается от источника сигнала 18 (см. фиг, 2) на усилитель записи 10 для усиления и последующей записи с помощью записывающей головки б на первой дорожке ленты 1 б. Этот сигнал не стирается, а остается на ленте до тех пор, пока не будет завершено все вычисление. Поэтому во время вычисления стирающая головка б первого канала находится в нерабочем состоянии (не действует).В отличие от обычного магнитофона в данном случае головки расположены в следующем порядке: воспроизводящая стирающая и записывающая в направлении подачи ленты,Начальный момент вычисления начинается со считывания этого сигнала воспроизводяще"; головкой 4 первого канала. Этот сигнал, считанный головкой 4, проходит через усилитель воспроизведения 1 и провод 19 и попадает на масштабный блок, где этот сигнал умножается на коэффициент в(о), который представляет собой первое установленное значение весовой функции ы (1) и в то же самое время определяется ее знак, После прохождения через сумматор 12 и записывающий усилитель 18 второго канала сигнал записывается с помощью записывающей головки 9 второго канала на второй дорожке ленты 17.Поскольку между воспроизводящей головкой 4 первого канала и записывающей головкой 9 второго канала имеет место позицион ная разница а в направлении движения ленты, возникает временная разница с 1/о =л 1 между сигналами на дорожке 1 б и 17 (сигнал записанный на дорожке 17, представляет собой тот же сигнал на дорожке 1 б, но умноженный на коэффициент а (о), (о - скорость ленты).Следующий шагначинается с начальной точки ленты, Сигнал, фиг. 3 отличается от устройства на фиг, 2 воспроизводимый воспроизводящей головкой 7 тем, что усилитель, дорожка и прочие элеменвторого канала, усиливается усилителем вос- ты, относящиеся ко второму каналу, испольпроизведения 2 и подается через соединитель- зуются для третьего канала. Запоминающее ный провод 22, переключатель 3 и соедини устройство на фиг. 3 имеет третий канал и тельный провод 21 на сумматор 12, где и до- четвертый канал. Записывающая головка 26 бавляется к сигналу, считанному головкой 4 второго канала заземляется только тогда, с первой дорожки, усиленному усилителем 1 когда данные от источника данных 18 накапи умноженному на второй установленный вес ливаются на первой дорожке 1 б. Записывают (1) с помощью масштабного блока 11. Сле щая головка 29 четвертого канала имеет задовательно, выходной сигнал на сумматоре 12, земляющий провод 39, Стирающая головка 2 о представляет собой сумму этих двух сигналов, второго канала находится в нерабочем состоят. е. сигналов 1 и 2 из 11 на фиг. 1. Эта сум- нии во время измерения. Если возникают шум ма подается на головку 9 через усилитель и дрейф вследствие неравномерного протягизаписи 13 и вновь записывается на ленте сра вания ленты, колебания температуры основзу после стирания ранее записанного сигнала ной части магнитофона и т, д., когда сигнал, стирающей головкой 8. Таким образом, сумма подлекащий обработке, от источника сигнала сигналов, показанная на 11 (фиг. 1), последо накапливается на дорожке первого канала, вательно записывается на второй дорожке, Во компонента дрейфа накапливается на дорож- время сканирования стирающую головку 8 20 ке второго канала, синхронно связанной с необходимо привести в рабочее состояние. записью на первом канале. Следовательно,Таким образом, первый сигнал на первой необходимо устранить эту компоненту дрейФ дорожке, умноженный при каждом скапирова- Синхронизированная с первоначальным монин на постоянный коэффициент, накапли- ментом считывания воспроизводящей головвается на второй дорожке с последовательной 25 кой 4 первого канала компонента доейфа счизадержкой Л 1. В примере на фиг. 1, например, тывается воспроизводящей головкой 24 второ- сигнал 17 после и+1 сканирований накапли- го капала и после прохождения через усиливается на второй дорожке. После того, как тель воспроизведения 31 второго канала сканирование полностью завершено, переклю- (имеющий точно такие же характеристики, чатель 3 переключается, накопленный на вто- З 0 как и записывающий усилитель первого канарой дорожке 17 сигнал считывается воспроиз- ла) соединительный провод 34 и масштабный водящей головкой 7, подается, проходя через блок 41, сигнал, относящийся к дрейфу, инверусилитель воспроизведения 2 и переключатель тируется по знаку инзертором, находящимся 3, на фильтр с устройством для настройки в сумматоре 42, и вычитается из сигнала, причувствительности 14, где он нормализуется и, З 5 ходящего в сумматор 42 из сумматора 12 ченаконец, записывается на регистрирующем рез провод 3 б. Так же шум и дрейф из-за не- приборе 15, равномерности скорости ленты, измененияОдна из особенностей устройства заклю- температуры основной части мапштофопа и чается в том, что, когда вычисляется свертка т. д, во время записи на дорожке третьего между импульсным откликом со (1) и вход канала записываются на дорожке четвертого ным сигналом 1 (1), импульсный отклик и (1) канала (как и во втором канале) и синхронможет быть установлен на оптимальную функ- но с первоначальным моментом воспроизведецию в отношении формы входного сигнала ния сигнала по третьему каналу дрейфовал 1компонента считывается и после прохожценияВыше были приведены вычисления при 45 через усилитель 32, обладающий такими же использовании двухканального магнитофона. характеристиками, как и усилитель 2, и проПри четырехканальном магнитофоне остаю- вод 38, сигнал, .относящийся (связанный с) к щиеся два канала могут одновременно быть дрейфу, инвертируется по знаку инвертором, использованы для воспроизведения и записи входящим в сумматор 42 (как и во второмсинхронизирующих импульсов. 5 О канале) и вычитается из сигнала, проходящеТак как при вычислении взвешенного ди- го в сумматор 42 через провод 3 б, Сигнал, намического среднего, одна из двух входных получающийся после удаления из него компофункций является весовой функцией, а дру- ненты дрейфа, подается из сумматора 42 чегая - сигналом, подлежащим обработке, уст- рез провод 37 на записывающий усилитель 13 ройство включает в себя узлы для варьирова третьего канала. Операции, производимые в ния значения т сигнала, который обрабаты- пеовом и третьем каналах, подобны операвается от сс до - со для каждого из и зна- циям в устройстве, показанном на фиг. 2.чений весовой функции. Так как обычноат, число сканирований получается мень. Предмет изобретения шим, чем при обычном способе.На фиг. 3 показан вариант устройства, 1. Устройство для вычисления свертки двух ,позволяющего компенсировать шум и дрейф, функций, содержащее аналоговое запоминаю- возникающие из-за неравномерности скорости щее устройство на магнитной ленте с двумя подачи ленты, колебания температуры основ- или более дорожками записи и подключенные ной части магнитофона и т, д. Устройство на 55 к воспроизводящим и записывающим голов 301008кам этого устройства усилители записи и считывания, сумматоры, масштабные блоки и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, оно содержит в цепи между регистрирующим прибором и усилителем воспроизведения второго канала, головка записи которого смещена в направлении движения магнитной ленты по отношению к воспроизводящей головке первого канала на расстояние, соответствующее разделению весовой функции на конечное число точек с одинаковыми временными интервалами, переключатель и фильтр с устройством настровки чувствительности, причем выход усилителя воспроизведения второго канала через тот же переключатель соединен со входом сумматора, второй вход которого через масштабный блок подключен к выходу усилителя воспроизведения первого канала записи, а выход соединен со входом усилителя записи второго канала. 5 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что, с целью уменьшения шумов и дрейфа из-за неравномерности скорости перемещения ленты, в нем между выходом усилителя воспроизведения второго канала и входом усили О теля записи третьего канала лоследовательно включены дополнительный масштабный блок и сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого сумматора, а третий вход присоединен к выходу усилите ля воспроизведения четвертого канала записи,причем головки записи второго и четвертого каналов заземлены.Составитель А, А, МасловРедактор Л. А. Утехина Техред Т, П, Курилко Корректор О. С, ЗайцеваЗаказ 168/662 Изд.498 Тираж 473 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5Тип. Харьк. фил, пред. Патент