Способ измерения отношения сигнал/шум

 

Изобретение относится к частотным измерениям периодических сигналов, в частности, оценке их статистических характеристик. Цель изобретенияповышение быстродействия - достигается за счет частичного перекрытия по времени внутренних интервалов измерения периода, входящих в суммарный интервал времени измерения. При этом внутри суммарного интервала формируют две группы равномерно нарастающих по длительности временных интервалов, имеющих общее начало, совпадающее с началом суммарного интервала измерения. В каждом из сформированных интервалов производят отсчеты числа периодов входного сигнала и числа периодов сигнала эталонной частоты и запоминают их. Измеряют среднее значение периода входного сигнала в суммарном интервале измерения, формируют отсчеты относительного отклонения периода входного сигнала от среднего значения и определяют отношение сигнал/шум H по формулам H = 1/ 2 φ 6 Δ, Σ Δ = √ &zgr;<SP POS="POST">К</SP><SB POS="POST">I</SB>=1 (Ξср - ΔI)<SP POS="POST">2</SP>/ К - 1, ΔI= QI - PI, Δср = &zgr; <SP POS="POST">К</SP> I=1 ΔI/К , QI = [PI + 0,5], PI = То N2I - N1I/ Тх, Тх = То &zgr; К I = 1 (N2I - N1I) / N2I - N1I, гдЕ Σ* Δ - относительное СКО ряда отсчетов периода входного сигнала

То - длительность периода сигнала эталонной частоты

Тх - среднее значение периода входного сигнала, измеренное за суммарный интервал времени измерения

N1I, N2I, N1I, N2I- отсчеты числа периодов сигнала эталонной частоты и входного сигнала в I - м временном интервале в первой и второй группе соответственно

ΔI - отсчеты относительного отклонения периода входного сигнала от среднего значения в I - м временном интервале, К - число отсчетов в каждой группе.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 R 29/26

4;/k, q; =

Д=q. — Р где Вд- от- Я характеристик.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4222635/24-21 (22) 06.04.87 (46) 23.04.89. Бюл. М - 15 (71) Научно-производственное объединение по рудной геофизике "Рудгеофиэика" (72) Б.И.Смирнов и Н.Б.Клепер (53) 621.317.75 (088.8) (56) Шелкин А.П. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки.:

Энергия, 1972, с. 132.

Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения.—

М.: Радио и связь, 1985, с. 190. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ

СИГНАЛ/ШУМ (57) Изобретение относится к частотным измерениям периодических сигналов, в частности к оценке их статистических характеристик. Цель изобретения †-повышение быстродействия достигается за счет частичного перекрытия по времени внутренних интЕрвалов измерения периода, входящих в суммарный интервал времени измерения.

При этом внутри суммарного интервала формируют две группы равномерно нарастающих по длительности временных интервалов, имеющих общее начало, совпадающее с началом суммарного интервала измерения. В каждом иэ сформированных интервалов производят отсчеты числа периодов входного сигнала и числа периодов сигнала эта)

Изобретение относится к частотным измерениям периодических сигналов, в частности оценке их статистических

„„SU„„1474564 A 1 лонной частоты и запоминают их. Измеряют среднее значение периода входного сигнала в суммарном интервале измерения, формируют отсчеты относительного отклонения периода входного сигнала от среднего значения и определяют отношение сигнал/ш h п фор1 4,)г мулами=- — —, 6

2Г!д (И„.— N, )

Тч= Т, 7:,,—

i носительное СКО ряда отсчетов периода. входного сигналами Т вЂ” длительность периода сигнала эталончой частоты, Т вЂ” среднее значение периода входного сигнала, измеренное эа суммарный интервал времени измерения, М „, N ;, п „, n .,; — отсчеты числа периодов сигнала эталонной частоты и входного сигнала в i-м временном интервале в первой и второй группах соответственно; 4 отсчеты относительного отклонения периода входного сигнала от среднего значения в i-м временном интервале, k — число отсчетов в каждой группе.

2 ил.

Целью изобретения является повышение быстродействия за счет частичного перекрытия по времени внутренних интервалов измерения периода, входя1474564 щих в суммарный интервал времени измерения.

На. фиг.1 приведены временные диаграммы, поясняющие формирования частично перекрывающихся временных интервалов внутри суммарного интервала измерения среднего значения периода входного сигнала; на фиг.2— блок-схема одного из вариантов устройства для реализации способа. .Устройство содержит усилительформирователь 1, к выходу которого подключен формирователь 2 временных интервалов, к второму входу которого подключен генератор 3 эталонной частоты, а к выходу — первые входы первого 4 и второго 5. элементов И, к выхоцам которых соответственно подключены счетчик 6 периодов входного сигнала и счетчик 7 периодов сигнала эталонной частоты, к выходам которых подключены соответственно первый

8 и второй 9 буферные регистры. При этом второй выход формирователя 2 25 временных интерналон через элемент 10 задержки подключен к запоминающему блоку 11, к второму и третьему входу которого подключены выходы буферных регистров 8 и 9, а к выходу блока 11 подключен цифровой вычислитель 12, к выходу которого попключен индикаторный блок IÇ.

Сущность способа состоит в формировании внутри суммарного интервала измерения ряда частично перекрывающихся внутренних временных интервалов, н каждом из которых измеряют относительчое отклонение периода входного сигнала от среднего значения, вызванное шумом, что позволяет определить относительное среднеквадратическое отклонение периода входного сигнала, связанное с отношением сигнал/шум обратно-пропорциональной 45 зависимостью. При реализации способа для формирования отсчетов числа периодов входного сигнала его предварительно усиливают и ограничивают по уровню с целью формирования последовательности импульсов, и которой информация об отношении сигнал/шум содержится в отклонении длительности периодов от среднего значения, Получение наиболее вероятного значения отношения сигнал/шум возможно, если отсчеты отклонения периода входного сигнала от среднего значения некорреллиронаны. Для этого сдвигают оконт„=т — период эталонной частоты; где

N,,N ; — число периодов сигнала эталонной частоты в а-м временном интервале чание каждого временного интервала в данной группе относительно окончания предыдущего интервала на отрезок времени, превышающий ожидаемый радиус корреляции шума.

Формирование перекрывающихся временных интерналон производят следующим образом.

Формируют две равночисленные группы ранномерно нарастающих временных интервалов, имеющих общее начало, совпадающее с началом суммарного интервала измерения. Окончание каждого . временного интервала в данной группе сднигают относительно окончания предыдущего интервала на равные отрезки времени (с точностью до периода входного сигнала), содержащее целое число периодов входного сигнала. Длительность последнего временного интервала в первой группе делают равной, примерно трети длительности суммарного интервала измерения. Длительность первого временного интервала во второй группе делают равной, примерно, двум третим длительности суммарного интервала измерения. Число нарастающих временных интервалов в каждой группе не должно превышать числа периодов входного сигнала, укладывающихся в последнем, самом длительном временном интервале первой группы.При этом последний временной интервал во второй группе окажется совпадающим по длительности с суммарным интервалом времени.

В процессе формирования нарастаю-. щих временных интервалов подсчитывают число периодов входного сигнала и число периодов сигнала эталонной частоты в моменты времени, совпадающие с окончаниями формируемых временных интервалов. По мере получения отсчетов их заносят в память, а после получения последнего отсчета определяют среднее значение периода входного сигнала Т> в суммарном интервале измерения

1474564

To(Ng, ) Д.= q; — P, °

Nq; — N,(P ° = Т вЂ” - — — 1 О

40

h

2 6 cl

50 дикаторный блок 13.

55 в первой и во второй группе соответственно;

n,,n, — число периодов входного сигнала в i-м вре-менном интервале в пер вой и во второй группе соответственно; — число отсчетов в каждой группе.

По результатам запомненных отсчетов числа периодов сигнала эталонной частоты и с учетом измеренного среднего значения периода входного сигнала формируют отсчеты относительного отклонения периода входного сигнала от среднего значения Л; в интервалах времени, лежащих между окончаниями временных интервалов, имеющих одинаковый порядковый номер в первой и во второй группе. Длительность каждого такого интервала составляет

В заключение определяют относительное среднеквадратическое отклонение периода входного сигнала 6 и отношение сигнал/шум п:

Таким образом, отношение сигнал/ шум определяется практически одновременно с изменением периода входного сигнала, т.е. статистическая обработка входного сигнала производится в одном измерительном цикле с измерением периода входного сигнала.

Устройство для осуществления способа работает следующим образом.

Исследуемый сигнал поступает на вход усилителя-формирователя 1, преобразующего его в последовательность прямоугольных импульсов (фиг.1.1), выходной сигнал усилителя 1 поступает на вход формирователя 2 временных интервалов, на второ вход которого поступает выходной сигнал генератора

3 эталонной частоты (фиг.1,2) ° Формирователь 2 вырабатывает на своем

5, выходе А импульс суммарного интервала измерения, синхронизированный в начале и в конце с одноименными, например, положительными фронтами сигнала усилителя 1. Этот импульс пеступает в виде разрешающего сигнала на первые входы обоих элементов И 4 и 5. На вторые входы элементов И поступают сигналы с выходов усилителя 1 и генератора 3, которые по разрешающему сигналу попадают на входы счетчиков 6 и 7 соответствен-, но. Счетчик 6 подсчитывает число периодов входного сигнала, а счетчик 7 — число периодов сигнала эта» лонной частоты в течение всего суммарного интервала измерения. Выходы счетчиков 6 и 7 подключены к разрядным входам буферных регистров 8 и 9. На входы записей регистров поступает сигнал записи с выхода Б формирователя 2. Этот сигнал, вырабатываемый через равные промежутки времени, синхронизирован с одноименными (например, положительными) фронтами импульсов входного сигнала (фиг.1.4). Он определяет окончание каждого иэ нарастающих внутренних временных интервалов (фиг. 1.5-10).

Занесенные в буферные регистры значения отсчетов переписываются в saпоминающий блок 11 по команде, поступающей с элемента 10 задержки, предотвращающего совпадение моментов записи кодов отсчетов в запоминающий блок 11,с моментами переключения буферных регистров.

В вычислителе 12 производится вычисление разностей полученных отсчетов (Б <. — N,. ), характеризующих длительность частично перекрывающихся временных интервалов (фиг. 1.1113), а также определяется среднее значение периода входного сигнала

Т „ и вычисляется искомое отношение сигнал/шум. Полученное значение отношения сигнал/шум поступает в инФ о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ измерения отношения сигнал/ шум в смеси периодического сигнала с шумом, основанный на определении

1ч74564 обратного значения относительного среднего квадратического отклонения ряда отсчетов периода входного сиг" нала, при котором разбивают суммарный интервал времени измерения на отдельные внутренние временные интервалы, производят отсчеты числа периодов входного сигнала и числа периодов сигнала эталонной частоты, укладывающихся в пределах каждого внутреннего временного интервала, измеряют среднее значение периода входного сигнала за суммарный интервал времени измерения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью сокращения времени измерения, формируют внутри суммарного интервала измерения дре равночисленные группы равномерно нарастающих по длительности 20 временных интервалов, имеющих общее начало, совпадающее с началом суммарного интервала измерения, и содержащих целое число периодов входного сигнала, запоминают полученные от- 25 счеты числа периодов входного сигнала и числа периодов сигнала эталонной частоты и формируют отсчеты относительного отклонения периода входного сигнала от среднего значения в g0 отрезках времени, лежащих между окончаниями временных интервалов, имеющих одинаковый порядковый номер в первой и во второй группах, а отношение сигнал/шум h определяют по фоРмУлам

q, = fp„. + 0jS);

Нг1 - N <

Ф ° = Т

Т х

Е (N« — И„;)

Т = Т а

Х. (и и- п „ ). относительное среднеквадратическое отклонение периода входного сигнала; длительность периода сигнала эталонной часN7i jjN 1

11 г тоты; среднее значение периода входного сигнала, измеренное за суммарный интервал времени измерения1 отсчеты числа периодов сигнала эталонной частоты в i-м временном интервале в первой и второй группах соответственно; отсчеты числа периодов входного сигнала в i-м временном интервале, лежащем между окончаниями временных интервалов, имеющих одинаковый порядковый номер в первой и во второй группах соответственно1 отсчеты относительного отклонения периода входного сигнала от среднего значения в х-м временном интервале; число отсчетов в каждой группе.

14745б4

Фиг. 2

Составитель Н.Михалев

Техред Л.Сердюкова

Корректор С.Черни

Редактор Н. Рогулич

Заказ 1888/42 . Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101