Устройство для выделения признаков при распознавании образов

 

Цель изобретения - повышение надежности устройства. Сущность: устройство содержит генератор импульсов, амплитудный детектор, второй элемент И, элемент задержки, аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные генератор сигналов возбуждения, индуктивный датчик, блок анализа сигналов, пороговый элемент, аналоговый коммутатор и усилитель. Блок анализа сигналов содержит интегратор, семь пиковых детекторов, квадратор, узел вычитания, триггер Шмитта, элемент НЕ, три сумматора и два элемента задержки.

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК (51)5 С 06 К 9/62

/ (r " А), т." . у \ Jj д

ГОсудАРстВенный кОмитет по изоБРетениям и откРытиям пРи гкнт сса! (21) 3974812/24-24 (22) 11.11.85 (46) 23.01.90. Бюл. 1! 3 (71) Ижевский механический институт (72) В.С.Поздеев, П,.Г.Кузнецов и P.N.Ãàðàåj: (53) 681.391.19(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 760135, кл. С 06 К 9/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

1! 1156105, кл. С 06 К 9/62, 1985. (54)(57} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЦЦЕЛЕНИЯ

ПРИЗНАКОВ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ОБРАЗОВ, содержащее генератор импульсов, амплитудный дстектор, первый триггер, первый вход которого является входом сигнала "Пуск" устройства, а второй вход соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого является входом сигнала "Сброс" устройства, второй триггер, первый и второй счетчики, первый элемент И, выход которого подключен к управляющему входу второго счетчика, второй элемент И, элемент задержки, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого являются выходами устройства, и последовательно соединенные генератор сигналов возбуждения и индуктивный датчик, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит блок анализа сигналов, пороговый элемент, аналоговый коммутатор и усилитель, вход которого соединен с выходом индуктивного датчика, а выход — с входом амплитудно-. го детектора, выход которого подключен к первому входу блока анализа сигналов и к входу порогового элемента„ выход которого соединен с вторым входом блока анализа сигналов, ÄÄSUÄÄ 1538177 Д1

2 третий вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого подключен к выходу второго элемента -И, выход первого триггера соединен с управляющими входами генератора сигналов возбуждения и генератора импульсов, выход которого подключен к управляющему входу первого счетчика, первому входу первого элемента И и четвертому входу блока анализа сигналов, выходы которого подключены через аналоговый коммутатор к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с выходом йервого элемента И, выходы второго счетчика которого подключены к управляющим входам аналогового коммутатора и входам второго элемента И, второй вход первого элемента И соединен с выходом второго триггера, первый установочный вход которого подключен к выходу первого счетчика, а второй установочный вход, соединенный с входами сброса первого и второго счетчиков, подключен к выходу элемента ИЛИ.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок анализа сигналов содержит интегратор, вход которого является первым входом блока, емь пиковых детекторов, квадратор, узел вычитания, триггер Шмитта, элемент НЕ, три сумматора, два элемента задержки, второй вход которого является вторым входом блока, а выход соединен с входами первого и второго элементов задержки, выход которого подключен к управляющему входу первого триггера, вход сброса

3 1538177 4 которого является третьим входом

| блока и соединен с входами сброса пиковых детекторов, выход второго генератора пикообразного напряжения

5 подключен к информационному входу

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для выделения признаков при распознавании образов.

Цель изобретения — повышение на-!

,дежности устройства.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фцг.2 - функциональная схема блока анализа сигналов; на фиг.3 — времен1 ная диаграмма огибающей интегрированного сигнала.

Устройство содержит генератор 1 сигналов возбуждения, индуктивный датчик 2, усилитель 3, амплитудный детектор 4, пороговый элемент 5, блок

6 анализа сигналов, первый и второй триггеры 7 и 8, генератор 9 импульсов, первьгй и второй счетчики 10 и

11., первый и второй элементы C 12 и

13, аналоговый коммутатор 14 го-цифровой преобразователь (АПП)

15, элемент 16 задер>кки, элемент Р

17. На фиг. 1 показан также объект

18 контроля. Блок б анализа сигналов содержит интегратор 19, пиковые детекторы 20 — 26, триггеры 27 н 28, квадратор 29, узел 30 вычитания,триггер Шмитта 31, элемент HE 32, первый и второй формирователи 33 и 34 импульсов, третий, четвертый и пятый элементы И 35 — 37, элементы 38 и 39 задержки, сумматоры 40 — 42, делитель

43 напряжения, первый и второй генераторы 44 и 45 пилообразного напряжения (ГПН).

Устройство работает следующим образом.

С поступлением сигнала Пуск" первый триггер 7 устанавливается в единичное состояние и подает разрешающий сигнал со своего единичного выхода на управляющие входы генератора

9 импульсов и генератора 1 сигналов з5 возбуждения, сигнал с выхода которого поступает на вход перемагничивающей обмотки индуктивного датчика 2.

Датчик 2 взаимодействует своим полем седьмого пикового детектора, и выходы четвертого., пятого, шестого и седьмого пиковых детекторов, делителя напряжения и третьего сумматора являются выходами блока. с объектом 18 контроля. Генератор 1 сигналов возбуждения представляет генератор намагничивающего тока заданной формы (например, пилообразной формы с одинаковым временем нарастания и спада). Импульсы электродвижущей силы от скачков Баркгаузена, наведенные в измерительной обмотке датчика 2, усиливаются усилителем 3. Сигнал с выхода усилителя

3 детектируется амплитудным детектором 4, работающим в линейном режиме, выполненным по двухполупериодной схеме. Выпрямленный сигнал с выхода детектора 4 поступает на вход порогового элемента 5 и первый вход блока 6 анализа сигналов (вход интегратора

19). Если величина сигнала, поступающего на вход порогового элемента 5, больше величины заранее заданного напряжения о, то на первый вход элеме:та И 37 блока 6 поступает разрешающий сигнал, пропуская импульсы ге:-ератора 9 с второго входа элемента

И 37 на входы элементов 38 и 39 задержки.

С выхода элемента 39 задержки импульсы генератора 9 поступают на управляющий вход триггера 27. Последний с приходом импульсов генератора

9 меняет свое состояние на противоположное. Время задержки элемента 39 задержки превышает интервал времени от момента включения генератора 1 до прохо>кдения сигнала на вход пикового детектора 21. Одновременно по положительному фронту сигнала на выходе порогового элемента 5 формирователь

34 импульсов формирует импульс, поступающий на второй вход триггера

28 и устанавливающий íà его выходе высокий уровень, который с выхода триггера 28 запускает первый ГПН 44.

Первоначально на втором выходе триггера 27 имеется высокий уровень, а сигнал на выходах пиковых детекторов

20 — 26 равен нулю. Величина входного напряжения запоминается в пиковых

38177 6 жимое пикового детектора 23 увеличивается на величину сигнала на выходе квадратора 29. Таким образом, на выходе пикового детектора 23 эа время разрешающего сигнала на первом входе третьего 35 элемента И T T, значение признака S„ равно 1 1Ъ1-

2 я,= (и(;> — Sj

j=ъь гце 9. з, %,„— номера отсчетов, соответствующих временам Т, Т

U(j) — амплитуда j-го отсче15 та сигнала интегратора 19.

5 15 детекторах 21 — 24 по положительному перепаду напряжения на их управляющих входах.

С выхода интегратора 19 сигнал (фиг.8) поступает на информационные входы пиковых детекторов 20 и 21. В пиковом детекторе 20 запоминается максимальное значение амплитуды сигнала на выходе интегратора 19, равное Б — о „ а в пиковом детекторе 21 амплитуда сигнала интегратора 19 запоминается через фиксированные отрезки времени 5t. Выходной сигнал пикового детектора 21 поступает на вход квадратора 29 и запоминается в пиковом детекторе 22 через интервал времени, равный 1/2 относительно положительного фронта сигнала на управляющем входе пикового детектора

21. Квадратор 29 прецставляет перемножитель сигналов. При этом входной сигнал умножается на себя. На выходе узла 30 вычитания значение сигнала равно разности значений сигналов пиковых детекторов 21 и 22.

С выхода узла 30 вычитания сигнал, равный разности входных сигналов, поступает на вход триггера Шмитта 3i. На выходе последнего высокий уровень напряжения формируется при положительном значении входного сигнала, ".å. когда текущее значение сиг кала интегратора 19 больше предыдущего значения сигнала, которое хранится соответственно в пиковых детекторах 21 и 22. С выхода триггера

Шмитта 31 в интервал времени T -T разрешающий сигнал поступает на входы элемента НЕ 32, формирователя 33 импульсов и первый вход элемента И

35, на второй вход которого поступают импульсы генератора 9 через элемент И 27 и элемент 28 задержки. Таким образом, импульсы генератора 9 проходят на управляющий вход пикового детектора 23, на информационный вход которого поступает сигнал с выхода сумматора 40. На выходе сумматора 40 значение сигнала равно сумме значений сигналов с выхода квадратора 29 пикового детектора 23. При поступлении первого импульса на управляющий вход пикового детектора 23 значение сигнала,с выхода квадратора

29 запоминается в нем, так как первоначально содержимое пикового детектора равно нулю. В дальнейшем с каждым импульсом на управляющем входе содерНа выходе элемента HE 32 находится низкий уровень напряжения, который запрещает прохождение импульсов генератора 9 через элемент И 37,элемент 38 задержки и элемент И 36 на управляющий вход пикового детектора

24. Время задержки элемента 38 задержки равно Д /2 плюс время задержки элемента 39 задержки и время прохождения сигнала через пиковый детектор 21, квадратор 29 и один из сумматоров 40 или 41. На выходе фор)30 мирователя 38 импульсов импульс формируется по отрицательному фронту сигнала на выходе триггера Шмитта 31 в момент Т . С выхода формирователя

3Ъ

33 импульсов импульс поступает на первый вход триггера 28, устанавли35 вая íà его выходе низкий уровень напряжения, который останавливает первый ГПН 44. Длительность импульса, формируемого на выходе ГПН 44, равна Т вЂ” Т5, а величина напряжения, которое запоминается в пиковом детекторе 25, пропорциональна интервалу времени T — Т . При отрицательном напряжении на выходе узла 30 вы45 читания на выходе триггера Шмитта 31 находится низкий уровень напряжения, который поступает на первый вход элемента И 35 и запрещает прохождение импульсов генератора 9 на управляю5 щий вход пикового детектора 23 ° На выходе элемента НЕ 32 находится высокий уровень напряжения, который разрешает прохождение импульсов ге-. нератора 9 через элемент И 37, элемент 38 задержки и элемент И 36 на управляющий вход пикового детектора

24. При поступлении первого импульса на управляющий вход пикового детектора 24 значение сигнала с выхода

1538177 квадратора 29 запоминается в пиковом детекторе, так как первоначально соДержимое пикового детектора 24 равно нулю. С каждым последующим импульсом на управляющем входе пиково5 го детектора 24 его содержимое увели ивается на величину сигнала на выоде квадратора 29. Таким образом, а выходе пикового детектора 24 за ремя разрешающего сигнапа на пером входе элемента И 36 Т вЂ” Т знаm ение признака 8 равно. в, - > - (и()) - S|, )=%en

15 где g - йомер отсчета, соответствующий времени Т . ! С выходов пиковых детекторов 23

24 значения признаков S < и 8 потупают на входы сумматора 42 и де- 20 итель 43 напряжения, на выходах коорых значения признаков соответстенно равны S1 + S< и 8,/S . В момент Т на выходе порогового элемен 1 а 5 и соответственно управляющем 25 фходе второго ГПН 45 низкий уровень, который останавливает ГПН 45. На вы«оде ГПН 45 формируется импульс дли1 ельностью Т вЂ” Т, а величина напряения на выходе пикового детектора .26 30 ропорциональна интервалу времени — Тз. Таким образом, на выходах иковых детекторов 20 — 26, делителя 43 и сумматора 42 формируются

Ji ризнаки У - о, Б, Б „Т вЂ” Т„„Т,—

1.. Б, /Ь, Б + Б, которые поступаЬт на информационные входы аналогового коммутатора 14.

Одновременно импульсы генератора

9 поступают на первый вход элемен- 10 та И 12 и управляющий вход счетчика

10. Коэффициент пересчета счетчика

l0 выбирается больше значения - .

При достижении заданного коэффициента пересчета на выходе счетчика 10 формируется высокий уровень, который поступает на первый вход триггера 8, устанавливая на его выходе высокий уровень, который поступает на второй вход элемента И 12 и разрешает прохождение импульсов генератора 9 на управляющий вход счетчика 11. По отрицательному фронту управляющего сигнала содержимое счетчика 11 изменяется на единицу. При каждом увеличении содержимого счетчика 11 состояние управляющих входов аналогового коммутатора 14 изменяется и на информационный вход АЦП 15 коммутируется следующий признак. Импульсы с выхода элемента И 12 служат в качестве синхронизирующих для работы АЦП 15, по положительном „ фро"."ту которых аналоговый сигнал преобразуется в диковый код и поступает па выходы устройства. После коммутации последующего признака на вход АЦП 15 на выходе элемента И 13 находится высокий уровень, который через элемент 16 задержки и элемент ИЛИ 17 поступает на входы сбросов триггеров 7 и 8, счетчиков 10, 11 и входы сбросов пиковых детекторов 20 — 26 и триггера

27. Для оперативной остановки устрой.-:ва предусмотрен сигнал "Сброс", поступающий через элемент ИЛИ 17 на входы сбросов триггеров 7, 8 и 27 пиковых детекторов 20 — 26.

Предложенное устройство позволяет повысить помехозащищенность и надежность выделения признаков за счет определения интервала анализа сигнала в пороговом элементе, интегрирования и,формирования признаков, ха-... рактеризующих сигнал, в заданном интервале и селекции импульсов помех по длительности и амплитуде.

1538177

1538177

0 Т

Редактор А. Мотыль

Заказ 170 Тираж 551 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Йп

Составитель Н.Бочарова

Техред Л.Сердюкова Корректор N.Ìàêñèìèïèíåö