Способ разделения спектральных составляющих информационного сигнала и помех

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в областях науки и техники, где производится промежуточная запись измерительных данных на аналоговые аппараты магнитной записи, - прикладной акустике, сейсмологии , медицине, при анализе вибраций машин и механизмов. Новым в способе является то, что с целью повышения помехоустойчивости измерений характеристик воспроизводимого с магнитной ленты информационного сигнала путем выявления спектральных составляющих, порожденных колебаниями магнитной ленты, производится многократное воспроизведение одной и той же записи информационного сигнала с магнитофона с одновременным спектральным анализом воспроизводимых сигналов. Между циклами воспроизведения производится операция перемотки магнитной ленты . По результатам спектрального анализа спектральными составляющими, принадлежащими информационному сигналу, считают те, амплитуды которых не различаются от цикла к циклу воспроизведения, те составляющие , которые имеют отличные амплитуды , считают принадлежащими помехам, порожденным колебаниями скорости движения ленты.5 ил. ш Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (й)з G 11 В 27/19

ГОСУДАРСтВЕНнЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4702016/10 (22) 16,06,89 (46) 07,05,91. Бюл.%17 (72) Ю.П,Медведев и B.Þ.Íåâîðîòèí (53) 681,532 (088.8) (56) Дэвис Г.Л, Применение точной магнитной записи, — M,: Энергия, 1967,36.1. (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ИНФОРМАЦИОННОГО СИГНАЛА И ПОМЕХ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в областях науки и техники, где производится промежуточная запись измерительных данных нэ аналоговые аппараты магнитной записи, — прикладной акустике, сейсмологии, медицине, при анализе вибраций машин и механизмов, Новым в способе является то, что с целью повышения помеИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для повышения помехоустойчивости измерений, выполняемых с использованием промежуточной магнитной записи информационных сигналов, в различных областях науки и техники, например в акустике при измерении спектров вибрации машин, механизмов, элементов конструкции транспортных средств с целью их технической диагностики. .Целью изобретения является повышение помехоустойчивости.

На фиг.1 показана.структурная схема измерительного тракта, реализующего способ; на фиг,2 — спектрограмма низкочастотного участка спектра воспроизведенного сигнала; на фиг.З вЂ” спектрограммэ участка (в) (и)

;«j ; %ЯМ хоустойчивости измерений характеристик воспроизводимого с магнитной ленты информационного сигнала путем выявления спектральных составляющих, порожденных колебаниями магнитной ленты, производится многократное воспроизведение одной и той же записи информационного сигнала с магнитофона с одновременным спектральным анализом воспроизводимых сигналов.

Между циклами воспроизведения производится операция перемотки магнитной ленты. По результатам спектрального анализа спектральными составляющими, принадлежащими информационному сигналу, считают те, амплитуды которых не различаются от цикла к циклу воспроизведения, те состав- Я ляющие, которые имеют отличные амплитуды, считают принадлежащими помехам, порожденным колебаниями скорости движения ленты. 5 ил. спектра сигнала, повторно воспроизведенного с того же участка магнитной ленты; на фиг.4 и 5 — спектрограммы воспроизведенного синусоидального сигнала.

Запись информационных сигналов на магнитную ленту производится на магнитоволне любого типа в соответствии с применяемыми методиками записи измерительной информации, Воспроизведение и анализ сигнала производится с использованием измерительного тракта, структурная схема которого представлена на фиг.1.

- Тракт представляет собой последовательное соединение магнитофона 1, спектроанализатора 2 и регистратора 3 результата анализа.

Начало воспроизведения сигнала фиксируется меткой на магнитной ленте либо по

1647642

30

50

55 счетчику ленты на магнитофоне 1, Воспроизведенный сигнал анализируется спектроаналиэатором 2 (измеряется спектр амплитуд или спектр мощности), результат анализа выводится на регистратор 3. После первого цикла воспроизведения и анализа выполняют операцию перемотки ленты магнитофона 1. При этом желательно пере-, мотать назад больше, чем было воспроизведено, остановить ленту, а затем перемотать вперед до отмеченного в первом цикле воспроизведения показания счетчика ленты.

Далее повторяют цикл воспроизведения спектрального.анализа сигнала и регистрации результата анализа. Такие циклы воспроизведения и анализа повторяют не менее двух раз, после чего сравнивают полученные спектрограммы.

При сравнении выявляют две группы спектральных составляющих. спектральные составляющие, амплитуды которых не изменяются от одного цикла анализа к другому, а также саектральные составляющие, амплитуды которых различаются в полученных результатах.. Можно применять различные способ)ы сравнения полученных .спектра грамм†визуальное сравнение графиков(фиг.2 — 3 и 4 — 5) и вычитание одной спектрограмм ы иэ другой. Составляющие, имеющие одинаковые уровни, дадут разность, равную нулк), Кроме того, можно применять деление одной спектрограммы на другую (например, с использованием анализаторов типа 2031, 2033 фирмы брюль и Къер). Составляющие„ имеющие одинаковыЕ уровни, дадут частное, равное единице. Чем больше число циклов воспроизведения и анализа; тем точ.нее результат. Однако опыт показывает, что после 5 — 7 циклов достоверность результатов не увеличивается.

Явления проскальзывания в деталях снижают изменчивость уровней спектральных составляющих влияния колебания скорости ленты (КСЛ). Поэтому с целью уменьшения времени каждого измерения целесообразно измерять мгновенные спектры,.т.е. без усреднения. спектров по ансамблю реализации.

Первую группу -считают принадлежащей записанному на ленту информационному сигналу, а вторую относят к помехе, порожденной колебаниями скорости ленты магнитофона. Следовательно, при дальнейшем анализе свойств информационного сигнала учитывают только первую группу спектральных составляющих, чем и достигается повышение помехоустойчивости измерений. Из изложенного также следует, что предложенный способ не требует записи на ленту специальных сигналов. чем достигается повышение плотности записи измерительной информации.

Математическое доказательство реализуемости способа заключено в выражении, описывающем выходной сигнал на выходе канала ЧМ-записи. При выходе этого выражения предполагают, что К-колебания скорости ленты в режимах записи и воспроизведения синусоидальные, частота колебаний равна И; коэффициенты КСЛ равны а (паразитной.амплитудной модуляцией; порожденной КСЛ, можно пренебречь).

В результате получают сигнал на выходе VM-канала в виде еь () = (А(ьу)) са(s2t+tp(Arp) j— м (а) ccs(2Qt + p>) + ah () Обфь )—

-m — s(n в + — А(ьр)ап °

Ьf Щ а

fQ И . (И1+ф(Ь р)) — + ah (э) ап(2И(+ р,) +

+ 1 (э) Sn, (1) где A(Лу ) — амплитуда составляющей с частотой Q; ф{Л р) — начальная фаза составляющей с частотой И;

Ь р (р5 — срь) — разность начальных фаз

КСЛ в режимах записи и воспроизведения; и) — коэффициент пропорциональности;

Л f — полезная:девиация несущей;

fo — несущая частота; в — частота записываемого сигнала, J 1(а) — коэффициент функции Бесселя.

Начальная фаза КЛС зависит от взаимного углового расположения деталей лентопротяжного механизма, таких как направляющие ролики, шкивы ременных или фрикционных передач и т.д, В процессе остановки лентопротяжного механизма происходит, вследствие инерционности деталей, неизбежное угловое смещение их друг относительно друга, что и приводит к изменению разности начальных фаз Ь р колебаний скорости ленты в режимах записи и воспроизведения. Вследствие этого, как следует из выражения (1)„изменяются амплитуды спектральных составляющих как аддитивного шума, описываемого первым слагаемым формулы (1), так и паразитного частотно-модуляционного обрамления сигнала с частотой cr))::, описываемого аргументом синуса, последняя фигурная скобка выражения (1), 1647642

180

Выражением (1) дается описание сигнала на выходе канала ЧМ-записи. При пара. эитной задержке выходнОЙ сигнал описывается только вторым слагаемым этого выражения. Следовательно, способ позволяет ив этом случае выявить составляющие паразитной частотной модуляции (ПЧМ).

Hs фиг.2 и 3 представлены результаты спектрального анализа низкочастотного участка спектра воспроизведенного сигнала. 8 качестве информационного. сигнала использована последовательность прямоугольных импульсов с частотой следования

8,6 Гц. Иэ сравнения фиг.2 и 3 следует, что амлитуды спектральных составляющих сигнала не изменяют свою амплитуду от одного цикла воспроизведения к второму, а амплитуды других составляющих изменяются, что и свидетельствует о реализуемости способа.

На фиг.4 и 5. представлены результаты спектрального анализа двух циклов воспроизведения ЧМ-сигнала частотой 975 Гц. Из сравнения этих спектрограмм видно,что амплитуды сигнала с частотой 975 Гц (отмечены знаком V) сохраняют свою величину, амлитуды составляющих ПЧМ изменяются от цикла к циклу. Из (1) следует, что при иэменениии hp изменяется индекс ПЧМ, а это приводит. к изменению уровня несущей с частотой а в спектре ЧМ-сигнала, но вследствие малости индекса ПЧМ это влияние незначительно, 5

Формула изобретения

Способ разделения спектральных составляющих информационного сигнала и помех, вызванных колебаниями скорости

10 ленты магнитофона, заключающийся в воспроизведении сигнала с магнитной ленты и его спектральном анализе, о т л и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, операции воспроизведения

15 сигнала с магнитной ленты с одновременным измерением его мгновенного спектра выполняет повторно на тех же участках магнитной ленты после перемотки магнитной ленты между этими циклами воспроиэведе20 ния и спектрального анализа, сравнивают результаты спетрального анализа и принимают относящиеся к воспроизведенному информационному сигналу спектральные составляющие, амплитуды которых посто25 янны по всем результатам анализа, а те спектральные- составляющие, амплитуды которых различаются в полученных результатах анализа, относят к помехам, связанным с колебаниями скорости движения

30. ленты.магнитофона, 1647642

Составитель Н.Макаренко . Редактор А. Мотыль Техред М,Моргентал Корректор М, Матьковская

Заказ 1404 . Тираж 347 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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

Способ разделения спектральных составляющих информационного сигнала и помех Способ разделения спектральных составляющих информационного сигнала и помех Способ разделения спектральных составляющих информационного сигнала и помех Способ разделения спектральных составляющих информационного сигнала и помех 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике накопления информации, к устройствам для измерения движения ленты в аппаратах магнитной записи с использованием информации, записанной на носителе

Изобретение относится к носителям записи записываемого типа

Изобретение относится к формату адресной информации, которая используется для безошибочной записи или воспроизведения информации в заданном положении в носителе информации, и технологии для записи или воспроизведения информации в соответствии с форматом адресной информации
Наверх