Способ определения величин, характеризующих нестабильность движения магнитного носителя

 

Использование: техника магнитной записи , исследование работы лентопротяжных механизмов. Сущность изобретения: воспроизводят эталонную сигналограмму; измеряют и переводят в цифровую форму одноименный момент времени перехода через ноль воспроизведенного сигнала. Накапливают массив результатов измерений в объеме, достаточном для утверждения о представительности выборки. Определяют мгновенные значения назначаемых периодов , корректируют их величины, вычисляют среднее значение периода воспроизведенного сигнала. По разнице между средним и текущим мгновенным значениями перио дов определяют множество мгновенных отклонений скорости движения магнитного носителя. Определяют множество мгновенных коэффициентов колебания скорости носителя , из совокупности которых определяют эффективное и пиковое значения колебания скорости. Из множества мгновенных коэффициентов колебания ско . рости, распределенных по длине носителя спектральным анализом, выявляют амплитудно-частотную характеристику нестабильности движения носителя, которую корректируют характеристикой среднего слухового восприятия. Обратным преобразозанием Фурье получают ряд мгновенных значений коэффициентов детонации, из которого определяют эффективное и пиковое значения коэффициентов детонации. 3 ил. ел

СОЮЭ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)5 G 11 В 27/10

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4914482/10 (22) 27.02.91 (46) 23,05.93. Бюл. № 19 (71) Институт автоматики АН Республики

Кыргызстан и Завод электронно-вычислительных машин им.50-летия СССР (72) В,M,Ãîðÿ÷åâ, Г,Д.Крывша, А,А,Кондрате н ко и С.Н.Зайцев (73) В;М.Горячев (56) Р торское свидетельство СССР

N 3 .. э13, кл. 6 1"; В 27/10, 1972.

Авторское свидетельство СССР

¹ 595765, кл, 6 11 В 15/16, 1976. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИН, ХАРАКТЕ РИЗУЮЩИХ Н ЕСТАБИЛ Ь НОСТЬ

ДВИЖЕНИЯ МАГНИТНОГО НОСИТЕЛЯ (57) Использование; техника магнитной записи, исследование работы лентопротяжных механизмов, Сущность изобретения: воспроизводят эталонную сигналограмму; измеря от и переводят в цифровую форму одноименный момент времени перехода через ноль воспроизведенного сигнала, Накапливают массив результатов измерений в

Изобретение относится к приборостро ению и может быть использовано при исследованиях работы лентопротлжных механизмов в технике магнитной записи.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности определения величин, характеризующих нестабильность движения, „„Я2 „„1817865 АЗ обьеме, достаточном для утверждения о представительности выборки. Определяют мгновенные значения назначаемых периодов, корректируют их величины, вычисллют среднее значение периода воспроизведенного сигнала. По разнице между средним и текущим мгновенными значениями перио дов определяют множество мгновенных отклонений скорости движения магнитного носителя. Определяют множество мгновенных коэффициентов колебания скорости носителя, из совокупности которых определяют эффективное и пиковое значения колебания скорости. Из множества мгновенных коэффициентов колебания ско. рости, распределенных по длине носителя спектральным анализом, выявляют амплитудно-частотную характеристику нестабильности движения носителя, которую корректируют характеристикой среднего слухового восприятия. Обратным преобразозанием Фурье получают ряд мгновенных значений коэффициентов детонации, из которого определяют эффективное и пиковое значения коэффициентов детонации. 3 ил.

На фиг.1 приведена схема устройства для реализации способа; на фиг.2 — экспериментальная зависимость увеличения девиации периода Т от его величины Тк для различных типов магнитофонов; а) магнитофон "Электроника 302"; б) магнитофон "Иссык-Куль 101"; на фиг.3а приведена спектральная характеристика магнитофона

"Электроника 302"; на фиг,3б — магнитофо1817865 на — приставки "Иссык-Куль" МПК 101-стерео.

Устройство содержит нуль-орган 1 (см.фиг.1), на вход которого подается измерительная сигналограмма, формирователь импульсов 2, выход которого через схему выделения фронта импульса 3 подключен к схеме управления буферным регистром 4, один из выходов которого соединен с входом схемы выработки сигнала "Обращение"

5, кварцевый генератор 6, схему синхронизации и управления 7, один выход которой соединен с другим входом схемы выделения фронта импульса 3, а другой выход связан со счетным входом двоичного счетчика 8, информационный выход которого соединен с входом буферного регистра 9, выход которого соответственно через интерфейс параллельного обмена 10 соединен с общей шиной 11 ЭВМ 12. Активизация интерфейса параллельного обмена 10 осуществляется по приходу сигнала "Обращение" со схемы . 5.

Способ с помощью данного устройства осуществляется. следующим образом. Воспроизводимая синусоидальная эталонная сигналограмма подается на нуль-орган 1, который переходом из одного крайнего состояния в другое крайнее состояние фиксирует момент времени перехода через ноль измерительного сигнала, т.е. формируется импульсный сигнал, передний фронт которого появляется в момент перехода через ноль измерительной сигналограммы. Под воздействием переднего фронта импульсного сигнала формирователь импульсов 2 вырабатывает сигнал, нормированный по амплитуде и по длительности, который подается на схему выделения переднего фронта импульса 3. Указанная схема предназначена для выделения переднего фронта нормированного сигнала в дискретно-фиксируемый момент времени, определяемый высокочастотным сигналом, поступающим с кварцевого генератора б через схему синхронизации и управления 7.

Эта операция необходима для четкой синхронизации последующих действий с сигналом, Кроме того, схема 3 устраняет повторный запуск устройства до тех пор, пока не закончится полный цикл обработки принятого сигнала, Схема управления и синхронизации 7 передает высокочастотную импульсную последовательность с кварцевого генератора 6 на счетный вход двоичного счетчика 8, состояние которого дискретно меняется. С другой стороны, схемв;:- рдел ния буферным ре истром 4 в кв.:: :в: —: ныл момейт времени обусловле11 1,!й о(«лj ÷(í th из1лРр .1тельнОГо Г11гна.

Ti =t +g+< — ri, где К = 0,1,2,...,n

При К = 0 получают Ti — мгновенный период воспроизводимого сигнала, Докажем, что период воспроизводимого сигнала может служить изначальной величиной; способствующей оценке составляющих скорости движения магнитного носителя. Принимают, что в процессе записи носитель движется с идеальной постоянной скоростью. Для измерения используют гармонический сигнал

50 з = Im 81пвотз, Функция масштаба времени (F(t)) для воспроизводимого сигнала ори средней скорости записи, рв ».ой средней скорости воспроизведения

F(т) -- Аг ° ла вырабатывает сигнал "Сброс" и "Занесение", поступающие на управляющие входы буферного регистра 9, Сигнал "Сброс" обнуляет буферный регистр 9, а сигнал "Занесе5 ние" обеспечивает размещение в буферном регистре существующее на данный момент времени двоичное состояние счетчика 8. На следующем этапе вырабатывается сигнал

"Обращение" в схеме выработки сигнала

10 "Обращение" 5, который активизирует интерфейс параллельного обмена 10. Интерфейс параллельного обмена 10, находящийся под программным управлением ЭВМ обеспечивает передачу двоичного

15 состояния буферного регистра (т ) в заранее определенную ячейку оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) ЭВМ через канал ЭВМ (предполагается, что структура канала — общая шина). В следующую ячейку

20 ОЗУ ЭВМ заносится следующее состояние буферного регистра обусловленного состоянием двоичнОго счетчика в момент появления следующего измерительного сигнала (rj + 1). Таким образом осуществляется накопление в памяти ЭВМ массива результатов измерения в необходимом объеме Ч.

Последующие преобразования над элементами массива результатов измерения способствуют выявлению величин, 30 характеризующих нестабильность движения магнитного носителя возле магнитной головки.

Нестабильность движения возле магнитной головки характеризуется выражени35 ем

Воспроизводимый сигнал по ЭДг». (() (без учета знака) с

Проведем коррекцию величин входящих в множество Т. Для этого вводят понятие о межинтервальном шаге $. В исходном множестве межинтервальный шаг примерно ра5 вен 1, т.е.

Е " (t + J B b (t } d t (4) При временном методе измерения можно использовать девиацию воспроизведенного периода

S=tI/ТЗ. (10) Если это условие нарушается, (а оно может

10 быть нарушено в результате выпадения сигнала) то необходимо принять меры по исключению элемента массива tI из множества

Т по условию

t b (t } = т + д Ь (й } б 1, (5) При учете составляющих нестабильности скорости, д b(t) получают соответствующие составляющие девиации периода воспроизводимого сигнала: дрейф, детерминированную и случай ную. Е сл и 15 0,5 $ < 1,5,.

Т.. =- 7„ t, 1; =1 из которого согласно выражению (1) получа- . ют массив периодов Т, характеризующих 55 движение магнитного носителя с целью устранения эффекта колебания натяжения ленты, которая существенно влияет на точность представления величин, характеризующих нестабильность движеТ = (т1Я2,... t ° . ° tv ), при этом осуществляя коррекцию порядко° ваго номера массива Т, Таким образом устТз солзт . (6) РанЯетсЯ погРешность в оценке движениЯ

20 магнитного носителя. Достоверность предпереобозначив ть(т)=т и д b(t)=VI получают . ставления точечных оценок связанна с объемом выборки V. Применяя методы

Т вЂ” Тз hi статистического анализа,(используя прави— — (7) ла Старжесса для построения вариационно25 го ряда измерений, сделав предположение

Г.; - воспроизвед иизаписанногогар- о применении в качестве выравнивающей монк зского сигнала с магнитного носителя кРивой, кривой выРаженной зако "ом ГаУсса определив меру Расхождения по Пирсе ну), можно найти необходимый объем () тел „ „ „3 выборки Ч, чтобы с заданной точностью и

6аНМА скорости временным методом необ„надежностью говорить, что выборка Т являходи,о пре "у-мотреть возможи с ется представительной. Были проведен оценочные испытания кассетного магнитоляции. В реальных условия это может быть фона "ЭлектРоника-302", в РезУльтате котодостигн о фиксацией момента появленыия 35 Рьх было выЯвлено, что количество

35 рых сигнала на уровне соответствующего нуле" ИЗМЕРЕНИЙ ВХОДЯЩИХ В ВЫРажЕНИЯ 8, 9 ДОЛвому сдвигу фазы, Для этого в устройстве, реализующем способ, входной сигнал подается на ноль-орган 1. (12)

По предлагаемомуспособуосуществля- при заданной точ"ости представления рет измерение и представление в цифровой . зУльтатов 2% и Достоверности 0,999. Рекоформе момента времени бдноименног пе- мендуется осуществлять измерения и набор рехода через ноль, а не сам период, Это масс ва в раз ере V=16384 элементов изсвязано стем. Что при К=О ошибкадискре- . мерен" пр среднеи частоте воспроизвотизации по времени является постоянной и димого сигнала Г = 3,15 кГц. Для множества не зависит от величины кратного периода Т Т (9) являющимся представительным мноПосле ввода результатов измерения 1 ОЗУ жеством, ОПРеДелЯютточечные ОЦенки. СтаЭВМ имеет асс т тистическим аналогом MaTeMaтического имеет массив т

50 ожидания является среднее арифметичет =ф, г 2..., т ... ч+1f, (8) 1817865

@ Л!

Тмо

Ao - =X К!

v,, (20) (21) (17) К ()ик MA (К!

А!д=А! Кк к ф .=

Ч i=1 ния магнитного носителя, предлагается в вь1ражении (7) переопределить Тз- T9(, тогда

Лi =Т1 — Тмо 1 (14) Были проведены экспериментальные исследования различных магнитофонов и выявлено неравенство Тз р Т9 о. Результаты исследований представлены в таблице.

Исследования проводились для кассетного магнитофона 3-го класса и катушечнбго магнитофона 1-го класса. Измерительная сигналограмма — гармонический сигнал с частотой f - 3 15 кГц; объем выработки Ч15000 измерейий.

Из таблицы видно, что фактор натяжения ленты существенно влияет в некачественном кассетном магнитофоне 3-го класса

"Электро.-,ака 302".

Из множества Т (9) по выражению (15) . определяют множество мгновенных коэф. фициентов К отклонения от средней скорости

К=1 К1, К2 КЗ, ° Kl ° Кч) (16) Определение коэффициентов колебаний скорости для детерминированных колебаний. Колебание скорости может быть оценено с помощью пикового коэффициента колебания скорости, который ог(ределяется процедурой поиска максимального элемента множества К

Эффективное (среднеквадратичное) значе.ние коэффициента колебания скорости находят из выражения

При оценке колебаний скорости с помощью коэффициента детонации необходимб учитйвать частотную характеристику среднего слухового восприятия частотной модуляции. Функция изменения коэффициентов колебания скорости К, представленная в дискретной. форме (16) и распределечная во времени с шагом дискретизации Т(о имеет сложный спектральн ый состав. Для определения спектрального состава этой функции ее переводят из временной области в частотную область с помощью прямого дискретного преобразования Фурье.

Функция изменения K(t) в виде ряда

Фурье

I((t) = о+ А1вЬ()91!+1)1(} (19) где А! — амплитуда j гармоники ряда Фурье, Постоянную составляющую ряда можно определить из выражения

Амплитуда j-ой гармоники

20 агде А! - синусная составляющая j-й гармоники;

25 А!" — косинусная составляющая j-й гармоники, Эти величины можно определить из выражений

A) = —,>, К! s!n j cd;

A!" = —,?, К! cos j в

„1

Ъ

)=1

Для учета частотной характеристики среднего слухового восприятия переопределяют амплитуду j-гармоники из условия, что она обл адает собст вен ной частотой. где Кк — нормированное значение коэффи- .

45 циента пропускания взвешивающего фильтра j-й составляющей спектра колебаний скорости, Функция коэффициента детонации обладает ллнейчатым спектром частот j (dс

50 амплитудами А!д

К (t ) = A + (AP tI ° (I И t + 1Р ) (94)

" 1=1

Представляют функцию коэффициента детонации во временной области iQ (t), для этого из предыдущего выражения определяют мгновенное значение коэффициента де18178б5

10

Кд пик=MAX (Кд ), (26) Э

20 (27) 30

45 тонации в каждый момент времени Т(9) с шагом дискретизации Т«(13). Получают множество К

Кд =(Кд i, Кд z, Кд з,... Кд v), (25) которое позволяет найти пиковое и эффективное значения коэффициента детонации.

Пиковый коэффициент детонации находят из множества Кд

Эффективное (среднеквадратичное) значение коэффициента детонации

Существенным моментом в повышении точности определения оценок, характеризующих нестабильность движения магнитного носителя, является использование в выражении К ФО, Практически это означает, ято кратно увеличивается период исследуемого;угнала, а следовательно, увеличивается девиация пер ода. йа фиг,2 отражена экспериментальная зависимость увеличения девиации периода Ти от его величины Т» для различных типов аппаратов магнитной записи а) магнитофон "Электроника 302";

Gj магнитофон "Иссык-Куль 101"). Но необходимо иметь в виду, что спектральный состав исследуемых аппаратов магнитной . записи накладывает ограничения на величину периода, т.е, фактически на частоту дискретизации исследуемого процесса, Это ограничение математически определено теоремои Котельникова. Возможность использовать такой подход опирается на предположение об ограниченном частотном спектре измеряемого процесса нестабильности движения магнитного носителя.

Это предположение подкрепляется экспе риментально снятыми частотными свойствами некоторых бытовых аппаратов магнитной записи, что нашло свое отражение на фиг,3.

Увеличение точности и достоверности определения пикового и эффективного (среднеквадратичного) коэффициента нестабильности. а также пикового и эффективного коэффициента детонации осуществляется совокупностью применяе- мых признаков, каждый из которых вносит свой вклад в конечный результат: возможность использования прогрессирующего характера девиации периода; за счет использования метода текущих отсчетов осуществляется исключение накопления ошибки дискретизации по времени; исключение эффекта вытягивания ленты; полный учет возможного выпадения сигнала иэ воспроизведенной сигналограммы; представительность выборки; полный и предельно точный учет частотной характеристики среднего слухового восприятия; исключение параэитной амплитудной модуляции.

8 качестве базового элемента устройства можно использовать микро-ЭВМ семейства EC или "Электроника-бО", обладающие достаточными вычислительными мощностями, объемами оперативной памяти и скоростью вычисления. При использовании в составе устройства микро-3ВМ "Электроника-60" в качестве интерфейса рекомендуется устройство прямого доступа в память

25 ИЗ. Из семейства микро-3ВМ ЕС предпочтительнее использовать микро-ЭВМ ЕС1841. Тогда для разработки интерфейса можно рекомендовать микропроцессорный набор 580-й серии.

Экспериментальные исследования показали, что при задающей тактовой частоте кварцевого генератора больше 1 мГц (1 — 10 мГц) можно получить точность представления результатов измерения около 3%. Лучшие отечественные приборы ИКС или ЗИ имеют основную погрешность измерения колебания скорости 5 и 107; соответственно. Такие зарубежные приборы как 8300 (США) или КМТ-24 (ФРГ) имеют основную погрешность измерения 107;.

Формула изобретенИя

Способ определения величин, характеризующих нестабильность движения магнитного носителя, при котором воспроизводят синусоидальную эталонную сигналограмму, переводят воспроизведенный аналоговый сигнал в цифровую форму, накапливают массив воспроизведенных сигналов в цифровой форме, а также вычис50 ляют коэффициент колебания скорости дви. жения магнитного носителя, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности определения величин, характеризующих нестабильность движения, после воспроизведения эталонной сигналограммы измеряют и переводят в цифровую форму одноименный момент времени перехода через ноль воспроизведенного сигнала, затем накапливают массив результатов измерения в объеме, достаточном для

1817865

12 утверждения о представительности выборки, определяют мгновенные значения назначаемых периодов. корректируют их величины, вычисляют среднее значение периода воспроизведенного сигнала, определяют множество. мгновенных отклонений скорости движения магнитного носителя путем нахождения разницы между среДним и текущими мгновенными значениями периодов, определяют множество мгновенных коэффициентов колебания скорости движения магнитного носителя, из совокупности которых вычисляют эффективное и пиковое значения колебания скорости, из множества мгновенных коэффициентов колебания скорости, распределенных по длине магнитного носителя, дискретным спектральным анализом выявляют амплитудно-частотную

5 характеристику нестабильности движения магнитного носителя, которую корректируют характеристикой среднего слухового восприятия, после чего используя обратное преобразование Фурье, вычисляют ряд

10 мгновенных значений коэффициентов детонации, из которого определяют эффективное и пиковое значения коэффициентов детонации, 1

1817865

/Ф РЯй . лЩ7 420 &Ed BENT 4Ви

МО jðÔ

4V аФ

Составитель С.Ильчук

Техред М.Моргентал

Корректор А. Козориз

Редактор

Заказ 1742 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ГАГР

113035, Москва, Ж-35, Раушсхая наб., 4/5

Произв дсгввнно издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, уп.Гагари а, 101