Устройство для вычисления спектра временного ряда

йлТфе р"т"Филютека МБА й ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистических(43) Опубликовано 25.11,75 ф 06 15 Государственный немотеСовета Министров СССРоо делам изооретенийи открытий 53) УДК 681 332:519 2 (088 8 ллетень43 5) Дата опублико описания 23.12,7 72) Автор изобретени В Зеленков) Заявите ижский Краснознаменный институт инженеров гражданской ави им, Ленинского комсомола(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СПЕКТРА ВРЕМЕННОГОРЯДА 1,относится к вычислительной обре ехнике стройства для вычисления нного ряда, содержащие форадратурных сигналов, выходычены ко входам первого и о-цифровых преобразоватеока умножения в каждом из каналов, первые входы кото- между собой, вторые входы выходам постоянного запоми-,Известны успектра времемирователь квкоторого подклювторого аналоглей, по два блквадратурныхрых соединень одключены аю ны соо сумматоматоры,соотве тве суммато ;щие ква капливаю ходом с ного ко теля, в Н ва дда Предлагаемое устройство мирователь 1 квадратурныхлого-цифровые преобразовате ферное запоминающее устрой ные сумматоры 5 и 6, блоки содержит форигналов, анали 2 и 3, бутво 4, вход- умножения хоцу бловыход си блока устройства, а выходы подсоедине-ветственно ко входам вычитателя и . ра, и первый и второй входные сум- первые входы которых соединены тс нио с выходами вычитателя ира, а выходы через соответствую- драторы соединены с, входами нащего сумматора, соединенного вывходами блока извлечения квадратня и цифро-аналогового преобразова- торой вход которого подключен к вы-ка извлечения квадратного корни, а оединен с входами видеоийдикатора регистрапии. Однако эти устройства обеспечива 1 отисследование частотных свойств процессовлишь в незначительном диапазоне частоти накладывают жесткие временные требования на взятие выбороки их обработку,Цель изобретения - расширение частотного диапазона работы устройства,Достигается это благодаря тому, чтоустройство содержит буферное запоминающее устройство, входы и выходы которогоподсоединены соответственно к выходампервого и второго, аналого-цифровых преобразователей и ко вторым входам первогои второго входных сумматоров, подключенньтх выходами к первым входам блоковумножения соответствующих квадратурньтхканалов.а чертеже дана блок-схема устройстля вычисления спектра временного ря7-10, вычитатель 11, сумматор 12, постоянное запоминающее устройство 13,квадраторы 14 и 15, накапливающий сумматор 16, пирро-аналоговый преобразова.тель 17, блок извлечения квадратногокорня 18, видеоиндикатор 19 и блок ре гистрации 20,Устройство для вычислении, спектра: временного ряда работает следующим об разом.Блоки умножения 7 и 8, 9 и 10, вычитатель 11 и сумматор 12 образуют, арифметическое устройство цифровой частиустройства для вычисления спектра временного ряда. Арифметическое устройствоимеет четыре входа и два выхода. На пер,вый вход (вход блоков умножения 7 и 9)подаются числа с первого выхода входного сумматора 5, на второй вход (входблоков умножения 8 и 10)- числа с первого выхода входного сумматора 6, натретий вход (вход блоков умножения 7и 8)-числа с выхода постоянного запоминающего устройства 13 выборок р)Щи на четвертый вход (вход блоков умножения 9 и 10)-числа с выхода постоянногозапоминающего устройства 13, выборокьйд. С первого выхода (выход вычитателя 11) числа, представляющие собойнакапливаемые выборки вещественной части результата перемножения, поступаютна первый вход входного сумматора 5вещественного канала, а со второго выхода (выход сумматора 12) числа, представляющие собой накапливаемые выборкимнимой части результата перемножения,поступают напервый вход входного сумматора 6 мнимого канала,В ячейках постоянного запоминающегоустройства 13 записано + 1 чи 4сел, соответствующих выборкам либо СОЧВ3либо ЯЯ 9 , где Е берется в диапазонеот 0 до - с шагом.ВыборкиТ2 йСдЯ и 81 ПВ в полном диапазоне изменения, й Я от О до 2 У, т. е. Й выборокС 09 Я и М выборок 8 Ю 9, получаютсяиз выборок, например, только С 089 при3 путем инвертирования на 2правления считывания и знака выборок.При последовательном цифровом рециркуляционном спектральном анализе ряда изпар выборок, поступающего с выходов буферного запоминающего устройства 4 на вторые входы входных сумматоров 5 и 6,выборки С 08 Ц и Яй О остаются постоянными в течение всего времени, необходимого на И циркуляций внутри)каждого цикла накопления, Смена величи 492881ны Я происходит при переходе к новомуциклу накопленииВремя К-го цикла накопленияТ опредечк 5ляется суммой интервалов обработки каждойпары выборок с выхода б)буферного запоминающего устройства 4, т. е,МТе= Ж ТИР,к10где Т . - интервал обработки-ойор.к,пары выборок в К -м цикле, а к:1МПереход от одного значения Я = (К)к соседнему значению Я1 с+ 1 15 - 9 +2происходит после окончанияКМ-й циркуляции очередного К-го циклаанализа. В любом К-м цикле из ячеекбуферного запоминающего устройства 420считываются и поступают на вторые входывходных сумматоров 5 и 6 одни и те жепары выборок и в той же последовательности, в которой происходила их запись с25выходов аналого цифровых преобразоватьлей 2 и 3, Такое считывание М пар выборок происходит столько раз, сколькоимеется градаций по Ц , т. е, К раз,С помощью блоков умножения 7-10 и30постоянного запоминающего устройства 13производятся следующие операции: 1а) на выходе блока умножения 7 имеемС 08Оу 05 х (Оц)б) на выходе блока умножения 8 имеемСОВУ)Я )6)Ь)в)на выходе блока умножения 9 имеемЗЙО = 05 Х (01 З)40 г) на выходе блока умножения 10 имеем8 М)10- )6 Х йэ)5 6 7 9 105 6 7 р 9 5 ( 13) ф ( 0 ) - число на выходе устройства, соответствующего номеруиндекса. Вычитатель 11 произвадит операцию вычитания 0 = 0 - О Оу11 7 10а сумматор 12 операцию сложенияО 0+0Пусть на вход формирователя 1 квадратурных сигналов с момента времени. а= О. поступает гармоническое колебаниес частотойЯф О,И 1) Я 1=0,1,2,3,5 с.:геТ - период взятия пары выборок из входного сигнала аналого-цифровыми преобразователями 2 и 3 начальной фазой 9 и( 0 . )к, м, где Х = 18 К дхТ)18и И 1.Положение максимумов этих пиков на развертке видеоиндикатора . 19 определяется частотами гармоник исследуемого сигнала, а их амплитуда прямо пропорциональ.на квадратам амплитуд или амплитудам этих же гармоник.Результат анализа временного ряда изМ пар выборок исследуемой кввдратурной пары сигналов представляет собой либо квадрат модуля, либо модуль комплексных спектральных коэффициентов дискретного преобразования фурье этого ряда, Соот ветственно числа ( О )к, м представ 16ляют собой дискретный энергетический спектр ряда, а числа ( 0 )к, м - диск 18ретный амплитудный спектр этого же ряда в диапазоне частот входного сигнала от1+до , где-целое число,Т 7Ширина пиков по первым нулям огибающей ца оси частот развертки ицдикатора 10 легко определяется из условия Х =+)О ф например, цри 8 К = О. Тогдасс схОТдс т,Е, Ьхр- ,рИЛИм 2ХО 2 МТД х МтШирине пиков по нулям их огибающейсоответствует число циклов накопления "сравное числу выборок огибаюцей пика впределах его главного лепестка. Это числощ легко получить из выражения дляпри условии Хо: " 7 при Щ=О;29 о е% ъсес: с где 6- ии сс:2 скдссНа точность измерения амплитуды и частоты спектральных составляющих исследуемого сигнала по дискретному преобразованию фурье от последовательности его 5 выборок существенное влияние оказываетэффект частокола", Для уменьшения влияния этогоэффекта требуется выбиратьН ) 2 ИПри этом 67 ) 4,10 Предмет изобретения Устройство для вычисления спектра врееб менного ряда, содержащее формировательквадратурных сигналов, выходы которого подключейы ко входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей, по два блока умножения в каждом из кввдратурных Э каналов, первые входы которых соединенымежду собой, вторые входы подключены к выходам постояйного запоминающего устройства, а выходы подсоединены соответственно ко входам вычитателя и сумматора, и первый и второй входные сумматоры, первые входы которых соединены соответственно с вьмодами вычитателя и сумматора а выходы через соответствуюспие квадраторы соединены со входами накапливающего сумматора, соединенного выходом со входами блока извлечения квадратного корня и цифро-аналогового преобразователя, ,второй вход которого подключен к выходу 35блока извлечения квадратного корня, а выход соединен со входами видеоиндикатора и блока регистрации о т л и ч а ю ш ее с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона работы устройства, оно содержит буферное запоминающее устройст,во, входы и выходы которого подсоединены с соответственно к выходам первого и второго аналого-цифровых преобразователей и ко вторым входам первого и второго входных сумматоров, подключе нных выходами , к первым входам блоков умножения соответствуощих квадратурных каналов.492881 аказ ЗбЮ Изд, М Яр Тираж ( д инское НИИПИ Государственного комитета Совета Министров ССС по делам изобретений и открытий Москва, 113035, Раушская наб., 4 редприятие Патент, Москва, Г 59, Бережковск 4 Составитель А, Плаксредактор -,Техред ИЯарандашова КоРРектоР Л.Денискина