Многофункциональный цифровой коррелометр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСГ 1 УБЛИН гю (В А з ар С 06 Р 15/336 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ам ае ж жГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Производственное объединениеКраснодарский ЗИП(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 826361, кл . С 06 Р 15/336, 198 1(54) (57) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙКОРРЕЛОМЕТР, содержащий первый и второй аналого-циФровые преобразователи,первый и второй регистры выборки,первый, второй, третий и четвертыйкоммутаторы, блок умножения, сумматор, блок памяти, первый и второйрегистры числа, блок индикации, регистр команд, преобразователь позиционного кода в двоичный, блок элементов ИЛИ, блок приоритета, блок управления, содержащий триггер, генератор тактовых импульсов, таймер, формирователь импульсов пуска, распределитель импульсов, узел формированиякоманд, группу переключателей, первыйвыход которой через триггер подключенк первому входу таймера, второй входкоторого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, третий входтаймера объединен с первыми входамираспределителя импульсов и узла формирования команд, первый выход таймера соединен с вторым входом распределителя импульсов, а второй выход - с первым входом формирователя импульсовпуска, первый выход распределителяимпульсов соединен с вторым входомузла формирования команд, причем выход формирователя импульсов пускаблока управления соединен с управляющими входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, информационные входы которых являютсясоответственно первым и вторым информационными входами коррелометра, выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей через первый ивторой регистры выборки соответственно подключены к первым информационнымИвходам соответственно первого и вто- Ерого коммутаторов, вторые информационные входы первого и второго коммутаторов объединены и подключены к Свыходу первого регистра числа, атретьи информационные входы первого ивторого коммутаторов объединены спервым информационным входом сумматора, первым входом второго регистраВисла, входом блока индикации и подключены к выходу блока памяти, управляющие входы первого и второгокоммутаторов объединейы и подключены к первому вйходу узла формирования команд блока управления, а выходы первого и второго коммутаторовподключены к соответствующим входамблока умножения, выход которого соединен с вторым информационным входом фр,сумматора, управляющий вход которогоподключен к второму выходу узла формирования команд блока управления,выход сумматора соединен с первымвходом первого регистра числа, первым информационным входом блока элементов ИЛИ и информационным входом10966.6 блока памяти, адресный вход которого подключен к выходу первого коммутатора, вторые входы первого и второго регистров числа подключены соответственна к третьему и четвертому выходам узла формирования команд блока управления, выход второго регистра числа подключен к информационному входу четвертого коммутатора, управляющий вход которого объединен с управляющим входом третьего коммутатора и подключен к выходу блока приоритета, группа выходов четвертого коммутатора является выходом коррелометра, выход третьего коммутатора соединен с первым информационным входом блока элементов ИЛИ, группа информационных входов третьего коммутатора является первым управляющим входом коррелометра, управляющий вход блока элементов ИЛИ подключен к второму выходу группы переключателей блока управления, а второй информационный вход блока элементов ИЛИ - к выходу преобразователя позиционного кода в двоичный, вход которого подключен к третьему выходу группы переключателей блока управления, выход блока элементов ИЛИчерез регистр команд подключен к первому входу узла формирования команд блока управления, управляющий вход и второй выход блока приоритета соединены соответственно с выходом и третьим входом распределителя имИзобретение относится к цифровой электроизмерительной технике. предназначено для измерения корреляционных функций, плотностей распределения вероятностей, математических ожида ний, вторичных режимов обработки ав" томатически по командам как от внешних устройств управления, так и по командам от внутренних органов управления и может быть использовано 10 при решении задач в системах непрерывного технологического контроля, автоматического управления и диагностики.Наиболее близким по технической 15 сущности к предлагаемому является пульсов блока управления, группаинформационных входов блока приоритета является вторым управляющим входом коррелометра, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, : целью повьпне-.ния быстр 8 действия, в него введеныблок хранения кодов граничного интер.вала, компаратор, триггер и счетчиккоэффициента, а блок управления дополнительно содержит группу из двухэлементов И, первые входы которыхподключены к первому выходу распределителя импульсов блока управления,а вторые входы - к пятому выходу узла Формирования команд блока управления, второй вход формирователя импульсов пуска блока управления подключен к выходу счетчика коэффициента, тактовый вход котсрого подключенк выходу первого элемента И группыблока управления, а угравляющий входк выходу триггера, единичный вход которого подключен к выходу второгоэлемента И группы блока управления,нулевой вход триггера подключен квыходу Формирователя импульсов пускаблока управления, первый вход компаратора объединен с адресным входомблока хранения кодов граничного интервала и подключен к выходу регистра команд, второй вход компаратораподключен к выходу блока хранениякодов граничного интервала, а выходкомпаратора - к первому входу узлаФормирования команд блока управления. устройство, содержащее первый и второй аналого-цифровые преобразователи их входы являются входами устройства), выходы которых через регистрывходных дискретных отсчетов соединеныс входами первого и втэрого коммутаторов соответственно, другие входыкоторых соединены с выходом первогорегистра числа, выходы первого ивторого коммутаторов подключены квходам блока умножения выход которого подключен через сумматор к блокупамяти, а вход блока памяти - к выходу первого коммутатора, цифровойвход коррелометра подключен к третьему коммутатору, выход которого соеди109нен с входом элементов ИЛИ, первым регистром и блоком памяти, выход блока памяти соединен с блоком индикации, вторым регистром числа, входами первого и второго коммутаторов и сум матора, выходы блока управления - с управляющими входами аналого-цифровых преобразователей, первого и второго коммутаторов, сумматора, первого и второго регистров числа, преобразо О вателя позиционного кода в двоичный, элементов ИЛИ и блока приоритета, третий вход коррелометра подключен к блоку приоритета, выходы которого соединены с блоком управления и тре тьим и четвертым коммутаторами, выход второго регистра числа через четвертый коммутатор соединен с выходом коррелометра, выход преобразователя позиционного кода в двоичный через элементы ИЛИ и регистр команд подключен к входу блока управления 1 и 21;В коррелометре реализованы четы" ре алгоритма измерения корреляционной функции (Кф).Для некоррелированной выборки (НК) используется алгоритмР+ЬЬ - Е Хаяь)Дщ+ОЬ 311с=0,1., в;1=01.,т, М,35где п - число измеряемых ординатлЬс - шаг задержки;М - объем выборок.Алгоритм позволяет обрабатыватьсигналы с большим значением верхней 40граничной частоты, но его реализацияболее длинная по сравнению с сильнокоррелированной выборкой,Алгоритм с сильно коррелированнойвыборкой (СК) 45М+тР (ЦьЮ)= - " х(1-ЦЬЯЬ) (2) .50 является невыгодным по частоте обрабатываемого процесса, но имеет минимальную статистическую погрешность.Частично коррелированная выборка, 55 дает возможность повысить значение верхней частоты и избежать увеличения длительности реализации процесса(3)где Е - количество запоминаемыхотсчетов на частном цикле.Алгоритм обработки высокочастотных процессовЕм, м м 1-е Гт ,4 т а1 -1)ММ,т,т, а,где Тп - длительность такта работы коррелометра. Т:сь,тмТ т 1,=0,1,.,С;1(=0,1 т.Для алгоритма (4) частотный диапазон возрастает враз, не зависит от Т и определяется Ь ь с( ТОднако коррелометр не позволяет автоматически анализировать выбор одного из алгоритмов измерения в зависимости от задаваемых переменных (функции авто КФ, взаимной Кф, матрицы Кф, числа одновременно измеряемых процессов, числа одновременно измеряемых функций, объема выборки), что приводит к уменьшению точности измерения и уменьшению быстродействия.Ручная установка степени коррелированности для выбора алгоритма (1) или (2), а также ручная. установкарилидля выбора алгоритма (3) или (4) приводит к дополнительным затратам времени на анализ сложной зависимости исходных управляющих характеристик и априорных сведений о сигналах, возможны ошибки выбора или ошибки оптимального выбора.При автоматическом выборе алгоритма необходимо анализировать указанные параметры вне коррелометра, на что затрачивается дополнительное время и усложняется программа управления,это приводит к уменьшению быстродействияЦель изобретения - повьппение быстродействия путем автоматического выбора алгоритма измерений и исключения10 20 25 35 40 ошибок оператора при наборе параметров анализатора. Поставленная цель достигается тем, что в многофункциональный цифровой коррелометр, содержащий первый и второй аналого-циФровые преобразователи, первый и второй регистры выборки, первый, второй, третий и четвертый коммутаторы, блок умножения,сумматор, блок памяти, первый и второй регистры числа, блок индикации,регистр команд, преобразователь позиционного кода в двоичный, блок элементов ИЛИ, блок приоритета, блок управления, содержащий триггер, генератор тактовых импульсов, таймер,формирователь импульсов пуска, распределитель импульсов, узел формирования команд, группу переключателей,первый выход которой через триггерподключен к первому входу таймера,второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов,третий вход таймера объединен с перными входами распределителя импульсов и узла формирования команд, первый выход таймера соединен с вторымвходом распределителя импульсов, авторой выход - с первым входом формирователя импульсов пуска, первыйвыход распределителя импульсов сое -динен с вторым входом узла формирования команд, причем выход формирователя импульсов пуска блока управления соединен с управляющими входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, информационныевходы которых явля 1 отся соответственно первым и вторым информационными входами коррелометра, выходы первогои второго аналого-цифровых преобразователей через первый и второй регистры выборки соответственно подключены к первым информационным входамсоответственно первого и второгокоммутаторов, вторые информационныевходы первого и второго коммутаторовобъединены и подключены к выходупервого регистра числа, а третьи информационные входы первого и второгокоммутаторов объединены с первым информационным входом сумматора, перв 1 м входом второго регистра числа,входом блока индикации и подключенык выходу блока памяти, управляющиевходы первого и второго коммутаторов объединены и подключены к нервому выходу узла формирования команд блока управления, а выходы первого ивторого коммутаторов подключены ксоответствующим входам блока умножения, выход которого соединен с вторыминформационным входом сумматора, уп-.равляющий жход которого подключен квторому выходу узла формирования команд блока управления, выход сумматора соединен с первым входом первогорегистра числа, первым информационнымвходом блока элементов ИЛИ и информационным входом блока памяти, адресный вход которого подключен к выходупервого коммутатора, вторые входы первого и второго регистров числа псдключены соответственнс к третьему ичетвертому выходам узла формированиякоманд блока управления, выход второго регистра числа псдключен к информационному входу четвертого коммутатора, управляющий вход которогосбъединен с управляющим входом третьего коммутатора и подключен к выходублока приоритета, группа выходов четвертого коммутатора является выходомкоррелометра, выход третьего коммутатора соединен с первым информационнымвходом блока элементов ИЛИ, группаинформационных входов третьего коммутатора является первым управляющимвходом коррелометра, управляющий входблока элементов ИЛИ подключен к второму выходу группы переключателей блока управления, второй информационныйвход блока элементов ИЛИ - к выходупреобразователя позициэнного кода вдвоичный, вход которого подключен ктретьему выходу группы переключателейблока управления, выход блока элементов ИЛИ через регистр команд подключен к первому входу узла формирования команд блока управления, управляющий вход и второй выход блока приоритета соединены соответственно с выходом и третьим входом распределителя импульсов блока управления,группа информационных входов блокаприоритета является вторым управляющим входом коррелометра, введеныблок хранения кодов граничного интервала, компаратор, триггер и счетчиккоэффициента, а блок управления дополнительно содержит группу из двухэлементов И, первые входы которыхподключены к первому выходу распределителя импульсов блока управления,а вторые входы - к пятсму выходу узла формирования команд блока управО 5 20 25 ЗО ления, второй вход формирователя импульсов пуска блока управления подключен к выходу счетчика коэффициента, тактовый вход которого подключен к выходу счетчика коэффициента, тактовый вход которого подключен к выходу первого элемента И группы блока управления, а управляющий вход к выходу триггера, единичный вход которого подключен к выходу второго элемента И группы блока управления, нулевой вход триггера подключен к выходу формирователя импульсов пуска блока управления, первый вход компаратора объединен с адресным входом блока хранения кодов граничного интервала и подключен к выходу регистра команд, второй вход компаратора подключен к выходу блока хранения кодов граничного интервала, а выход компаратора - к первому входу узла формирования команд блока управления,На фиг. 1 представлена функциональная схема коррелометра; на фиг.2 структурная схема блока управления.Коррелометр содержит (фиг.1) аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 1 и 2, регистры 3 и 4 выборки, первый и второй коммутаторы 5 и 6, блок 7 умножения, сумматор 8, блок 9 памяти, блок 10 индикации, блок 11 управления, регистр 12 команд, первый ре" гистр 13 числа, преобразователь 14 позиционного кода в двоичный, блок 15 элементов ИЛИ, второй регистр 16 числа, третий ичетвертый коммутаторы 17 и 18, блок 19 приоритета, блок 20 хранения кодов граничного интервала (блок постоянной памяти), компаратор 2 1, триггер 22 и счетчик 23 коэффициента. Блок 91 управления содержит генератор 24 тактовых импульсов, таймер 25, формирователь 26 импульсов пуска, распределитель 27 импульсов (счетчики и управляющие триггеры), узел 28 формирования команд (линия задержки и элементы И), триггер 29 и группу 30 переключателей, группу из двух элементов И 31, предназначенную для формирования команд управления триггером 22 и счетчиком 23 коэффициента и представляющую собой дополнение к элементам И, содержащимся в узле 28 формирования команд. Элементы И в узле 28 формирования команд и элементы И 31 группы распределяют в определенной временной последователь 35 40 45 50 55 ности управляющие сигналы для блоковмногофункционального коррелометра.На первые входы элементов И узла 28формирования команд и элементов И 31группы поступают сигналы с соответствующих управляющих триггеров распределителя 27 импульсов, а на вторые входы - с соответствующих выходов линии задержки узла 28 формирования,команд, задающих определенныевременные соотношения между элементарными операциями (выбор адресов,считывание чисел, сбросы, запись,счет и т,д.).Сигнал степени коррелированности(НК/ск) в коррелометре определяется автоматически блоками 20 и 21, по.ступает на вход узла 28 формированиякоманд блока 11 управления и выполняет ту же роль, что и в известномустройстве 11,Параметр, который в известном устройстге поступает от формирователя сигналов блока 11 управлениячерез блоки 15 и 12 на формирователь26 сигналов пуска блока 11 управления, в предлагаемом устройстве определяется автоматически блоками 22 и23, поступает на формирователь 26сигналов пуска блока 11 управления ивыполняет ту же роль, что и в известном устройстве. Счетчик 23 коэффициента представляет собой 12-разрядный, двоичный счетчикБлок 20 выбора граничного интервала представляет собой блок постоянной памяти. Коды граничного интервала предварительно определяются на стадии проектирования устройства по алгоритмам при различных переменных. При анализе граничного интервала учитывается несколько переменных: вид режима КФ (авто-взаимная КФ, матрица КФ), число входов, (число одновременно измеряемых процессов), число ординат, набор функций, обрабатываемых одновременно с КФ, шаг дискретизации Ь, а также вид усреднениялКФ (линейный или экспоненциальный). Вычисленные коды граничного интервала заносятся в блок 20 хранения кодов граничного интервала методом прожига внутренних перемычек при заданных на адресных входах перечисленных переменных. Таким образом, при набранном оператором или ЭВМ наборе указанных переменных на выходе блока 20 хранения кодов граничного интервала1096656Составитель А.ИвановаРедактор О.Юрковецкая Техред Т.Маточка Корректор Г.ОгарЗаказ 3827/37 Тираж 699 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектвая, 4