Способ и устройство цифрового спектрально-временного анализа сигналов

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов и информационно-измерительной техники и может быть использовано для спектрально-временного анализа в системах обработки данных. Способ основан на разложении сигналов на эмпирические моды, включающий: а) дискретизацию; б) выделение экстремумов процесса; в) построение верхней и нижней огибающих; г) вычисление сглаженной составляющей как среднего значения между огибающими; д) извлечение знакопеременной составляющей как разности между исходной и сглаженной последовательностями; е) оценивание текущих частот и амплитуд или мощностей для каждой составляющей с использованием спектрального анализа Гильберта; ж) повторением шагов б) - е) над сглаженной составляющей. При этом: построение верхней и нижней огибающих осуществляют по максимумам и минимумам выделенных экстремумов, без последующего расчета огибающих в точках между одноименными экстремумами; осуществляют выделение сглаженной составляющей непосредственно из последовательности экстремумов процесса, при этом формирование сглаженной последовательности экстремумов реализуют вычислением среднего между средними значениями текущего и предыдущего экстремумов и средними значениями текущего и последующего экстремумов; выделение знакопеременной составляющей осуществляют вычитанием из исходной сглаженной последовательности экстремумов. Также заявлено устройство, реализующее указанный способ. Технический результат заключается в упрощении цифровой обработки сигналов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов и информационно-измерительной техники и может быть использовано для спектрально-временного (время-частотного) анализа в системах обработки данных.

Известны и широко применяются следующие способы, реализующие спектрально-временной анализ: распределение Пейджа, Вигнера, спектрограмма (плотность энергии в точке с координатами t и ω), вейвлетное преобразование и др. Способы отличаются высокой трудоемкостью, так как основаны на разложении сигнала по тригонометрическому ортогональному базису (иногда с последующим взвешиванием).

Из известных наиболее близким по технической сущности является способ время-частотного анализа сигналов Гильберта-Хуанга (ННТ) на основе разложения сигнала по эмпирическим модам, который принципиально отличается от прочих время-частотных распределений отсутствием ограничения на частотно-временное разрешение, а также полной адаптивностью к исследуемому процессу, поскольку разложение определяется локальными свойствами сигнала.

Преобразование Гильберта-Хуанга ННТ включает в себя две части: разложение по эмпирическим модам (EMD) и спектральный анализ Гильберта (HSA) [1, 2].

В способе-прототипе преобразование осуществляется за несколько шагов: а) выделяют все экстремумы xmin, xmax сигнала х; б) строят огибающие emin, emax; в) вычисляют среднее m = e min + e max 2 ; г) выделяют моду d=х-m; д) применяют процедуры а) - г) к остаткам m. Для вычисления ННТ определяют средние частоты и мощности составляющих. При этом мгновенная частота, обратная периоду, определяется как производная (приращение) фазы преобразования Гильберта.

На фиг.1 показано разложение сигнала сложной формы (верхний график) на его составляющие (эмпирические моды).

К недостаткам известного способа относятся трудоемкость сплайн-аппроксимации и спектрального анализа Гильберта при больших выборках данных.

Техническим результатом предложенного изобретения является значительное снижение трудоемкости анализа и упрощение алгоритмической реализации.

Это достигается тем, что в заявляемом способе цифрового спектрально-временного анализа сигналов на основе разложения на эмпирические моды, включающем: а) дискретизацию; б) выделение экстремумов дискретного сигнала; в) построение верхней и нижней огибающих сигнала; г) вычисление сглаженной составляющей сигнала как среднего значения между его огибающими; д) извлечение знакопеременной составляющей сигнала как разности между дискретизированным сигналом и его сглаженной составляющей; е) оценивание текущих частот и амплитуд или мощностей для каждой составляющей сигнала; ж) повторение шагов б) - е) над сглаженной составляющей согласно предлагаемому изобретению осуществляют:

1) построение верхней и нижней огибающих по максимумам и минимумам выделенных экстремумов, без последующего расчета огибающих в точках между одноименными экстремумами;

2) выделение сглаженной составляющей непосредственно из последовательности экстремумов сигнала, при этом формирование сглаженной последовательности экстремумов реализуют вычислением среднего между средними значениями текущего и предыдущего экстремумов и средними значениями текущего и последующего экстремумов;

3) выделение знакопеременной составляющей сигнала реализуют вычислением разности между исходной и сглаженной последовательностями экстремумов;

4) вычисление для каждой знакопеременной составляющей текущего значения частоты по расстоянию между соседними экстремумами и амплитуды или мощности этой составляющей как среднего значения модуля или дисперсии текущего и соседних экстремумов.

В заявляемом способе также используется разложение на моды - знакопеременные составляющие.

Известно, что знакопеременную составляющую можно выделить, например, путем центрирования относительно скользящего среднего. Наиболее простым является метод, в котором используются лишь экстремальные значения [3, 4]: по экстремумам xэi, i=1, 2, …, m числового ряда xn, n=1…N и производится его сглаживание оператором вида

что соответствует пропусканию данных через цифровой фильтр нижних частот с передаточной функцией

Первая, высокочастотная, составляющая определяется из соотношения

Эта составляющая может быть выделена непосредственно из экстремумов следующим образом

Последнее выражение реализует цифровой фильтр высоких частот (ФВЧ) с передаточной функцией:

Отметим, что формула (3) лишь по отношению к частотному диапазону [ 0,   1 Δ ] , где Δ=min(tэi+1-tэi, tэi-tэi-1), является передаточной функцией ФВЧ, т.к. при выделении экстремумов из временного ряда происходит их прореживание, а значит, и сужение частотного диапазона последовательности, а по отношению к частотному диапазону [ 0,   1 Δ t ] описываемый фильтр - адаптивный полосовой с центральной частотой f ц = 1 2 Δ .

Очевидно сходство двух описанных процедур EMD и экстремальной фильтрации:

производится выделение экстремумов;

при вычислении по формуле (1) по экстремумам оценивается среднее между огибающими, представленными экстремумами, - соседние экстремумы всегда разноименные (минимумы и максимумы, принадлежащие, соответственно, нижней и верхней огибающей);

вычисление по формуле (2) соответствует извлечению деталей d в преобразовании в emd-разложении, при этом в алгоритме не используются сложные алгоритмы построения огибающих с помощью сплайн-интерполяции;

алгоритм последовательно применяют к остаткам xci.

На фиг.2 показано разложение того же сигнала, что и в предыдущем примере, на знакопеременные составляющие экстремальным фильтром. Эти составляющие представлены лишь своими экстремумами, показанными на графиках точками. Значения между экстремумами могут быть интерполированы с использованием функций e x 2 , ch-1(x), 1/(1+х2), т.е. «колокольными» импульсами. Наиболее исследована аппроксимация e β 2 x 2 , так как она удобна для последующего спектрального анализа e ω 2 / 4 β 2 [5].

В предложенном способе частота в момент tэi определяется непосредственно по соседним экстремумам (или в скользящем окне), амплитуда оценивается как среднее значение модуля экстремумов, а мощность оценивается по дисперсии экстремумов.

Оба разложения дают ВЧР, представленные на фиг.3, 4, соответственно.

Технический результат достигается также за счет применения нового устройства для реализации заявленного способа спектрально-временного анализа сигналов, включающего несколько идентичных каскадов:

первый каскад включает аналого-цифровой преобразователь, блок выделения экстремумов, блок тактовой задержки, цифровой экстремальный фильтр высоких частот, цифровой экстремальный фильтр низких частот, регистры для хранения отсчетов знакопеременной составляющей и их номеров в последовательности исходного сигнала, блок для вычисления текущей частоты и амплитуды знакопеременной составляющей, а также генератор и счетчик тактовых импульсов;

следующие каскады включают блок выделения экстремумов, блок тактовой задержки, цифровой экстремальный фильтр высоких частот, цифровой экстремальный фильтр низких частот, селектор для выделения номеров экстремумов в последовательности исходного сигнала, регистры для хранения отсчетов знакопеременной составляющей и их номеров в исходной последовательности, блок для вычисления текущей частоты и амплитуды знакопеременной составляющей, а также счетчик экстремумов, выделяемых в предыдущем каскаде.

На фиг.5 приведена функциональная схема устройства, реализующего заявляемый способ спектрально-временного анализа. Устройство для спектрально-временного анализа включает несколько каскадов:

первый каскад включает аналого-цифровой преобразователь 1, блок выделения экстремумов 2, блок тактовой задержки 3, цифровой экстремальный фильтр высоких частот 4, цифровой экстремальный фильтр низких частот 10, регистры для хранения отсчетов знакопеременной составляющей 5 и их номеров в последовательности исходного сигнала 11, блок для вычисления текущей частоты и амплитуды знакопеременной составляющей 6, а также генератор 7 и счетчик тактовых импульсов 8, блок декрементирования 9;

второй и следующие каскады включают блок выделения экстремумов 12, блок тактовой задержки 13, цифровой экстремальный фильтр высоких частот 14, цифровой экстремальный фильтр низких частот 20, регистры для хранения отсчетов знакопеременной составляющей 15 и их номеров в последовательности исходного сигнала 21, устройство для вычисления текущей частоты и амплитуды знакопеременной составляющей 16, а также счетчик экстремумов, выделяемых в предыдущем каскаде, 17, блок декрементирования 18 и селектор для выделения номеров экстремумов в последовательности исходного сигнала 19.

В первом каскаде аналого-цифровой преобразователь 1 и блок выделения экстремумов 2 соединены последовательно. Выход аналого-цифрового преобразователя 1 соединен также с входом блока тактовой задержки 3. Управляющий выход блока выделения экстремумов 2 поступает на входы цифрового экстремального фильтра высоких частот 4, цифрового экстремального фильтра низких частот 10 и регистра для хранения номеров экстремумов в дискретной последовательности 11. Выход устройства тактовой задержки 3 соединен с входами блоков 4 и 10. Выход генератора тактовой частоты 7 соединен с входом счетчика тактовых импульсов 8. Выход блока 8 соединен со входом блока декрементирования 9. Выход блока декрементирования 9 соединен с входом регистра для хранения номеров экстремумов в дискретной последовательности 11. Выходы регистров для хранения отсчетов знакопеременной составляющей 5 и их номеров в последовательности исходного сигнала 11 соединены с входами блока для вычисления текущей частоты и амплитуды знакопеременной составляющей 6.

В последующих каскадах входной сигнал поступает в блок выделения экстремумов 12 и на вход устройства тактовой задержки 13. Управляющий выход блока выделения экстремумов 12 поступает на входы цифрового экстремального фильтра высоких частот 14, цифрового экстремального фильтра низких частот 20 и регистра для хранения номеров экстремумов в дискретной последовательности 21. Выход устройства тактовой задержки 13 соединен с входами блоков 14 и 20. Выход блока выделения экстремумов предыдущего каскада 2 (А) соединен с входом счетчика тактовых импульсов 16. Выход счетчика тактовых импульсов 17 соединен с входом декрементирования 18, выход блока декрементирования 18 соединен с входом селектора 19. На вход селектора 19 поступает выход блока 11 предыдущего каскада. Выход селектора 19 соединен с входом регистра для хранения номеров экстремумов в дискретной последовательности 21. Выходы регистров для хранения отсчетов знакопеременной составляющей 15 и их номеров в последовательности исходного сигнала 21 соединены с входом блока для вычисления текущей частоты и амплитуды знакопеременной составляющей 16.

Все элементы, входящие в состав устройства, могут быть реализованы в виде отдельных функциональных узлов на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС) или программным способом при использовании микроконтроллеров, оснащенных аналого-цифровым преобразователем.

Работает устройство следующим образом. Сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 1 и дискретные отсчеты подаются на вход блока выделения экстремумов 2. Если выделен экстремум, то управляющий сигнал с этого блока поступает на разрешающие входы цифрового экстремального фильтра высоких частот 4, цифрового экстремального фильтра низких частот 10 и экстремум с выхода блока тактовой задержки 3 поступает на входы этих фильтров. Выход экстремального фильтра высоких частот 4 сохраняется в регистре 5, а номера экстремумов при разрешающем сигнале с выхода блока выделения экстремумов 2 формируются в регистре 11 по декрементированному в блоке 9 содержимому счетчика 8. Выходы регистра для хранения отсчетов знакопеременной составляющей 5 и регистра для хранения их номеров 11 поступают на вход блока для вычисления текущей частоты и амплитуды знакопеременной составляющей 6.

Выделенная сглаженная составляющая с выхода блока 10 поступает на вход блока выделения экстремумов 12 следующего каскада. Если выделен экстремум, то управляющий сигнал с этого блока поступает на разрешающие входы цифрового экстремального фильтра высоких частот 14, цифрового экстремального фильтра низких частот 20, и экстремум с выхода блока тактовой задержки 13 поступает на входы этих фильтров. Выход экстремального фильтра высоких частот 14 сохраняется в регистре 15, а номера экстремумов в исходной последовательности при разрешающем сигнале с выхода блока выделения экстремумов 12 формируются по содержимому разряда регистра 11 селектором 19, при этом номер разряда определяется по декрементированному в блоке 18 содержимому счетчика 17. Выходы регистра для хранения отсчетов знакопеременной составляющей 15 и регистра для хранения их номеров 21 поступают на вход блока для вычисления текущей частоты и амплитуды знакопеременной составляющей 16.

Источники информации:

1. Huang N., Shen S. Hilbert-Huang Transform and Its Applications, World Scientific, 2005.

2. Декомпозиция на эмпирические моды с параболической интерполяцией огибающих в задачах очистки сигналов от шума. Клионский Д.М., Орешко Н.И., Геппенер В.В. Цифровая обработка сигналов. 2011. №2. С.51-60.

3. Мясникова Н.В., Берестень М.П. Экстремальная фильтрация и ее приложения / Датчики и системы, 2004, №4.

4. Долгих Л.А., Мясникова Н.В., Мясникова М.Г. Применение разложения по эмпирическим модам в задачах цифровой обработки сигналов / Датчики и системы. - 2011, №5.

5. Мясникова Н.В., Берестень М.П., Строганов М.П. Аппроксимация многоэкстремальных функций и ее приложения в технических системах / Известия ВУЗов. Поволжский регион. Технические науки. - 2011, №2, стр.113-119.

1. Способ цифрового спектрально-временного анализа сигналов на основе их разложения на эмпирические моды, включающий: а) дискретизацию; б) выделение экстремумов процесса; в) построение верхней и нижней огибающих; г) вычисление сглаженной составляющей как среднего значения между огибающими; д) извлечение знакопеременной составляющей как разности между исходной и сглаженной последовательностями; е) оценивание текущих частот и амплитуд или мощностей для каждой составляющей с использованием спектрального анализа Гильберта; ж) повторением шагов б) - е) над сглаженной составляющей, отличающийся тем, что построение верхней и нижней огибающих осуществляют по максимумам и минимумам выделенных экстремумов, без последующего расчета огибающих в точках между одноименными экстремумами; осуществляют выделение сглаженной составляющей непосредственно из последовательности экстремумов процесса, при этом формирование сглаженной последовательности экстремумов реализуют вычислением среднего между средними значениями текущего и предыдущего экстремумов и средними значениями текущего и последующего экстремумов; выделение знакопеременной составляющей осуществляют вычитанием из исходной сглаженной последовательности экстремумов.

2. Способ спектрально-временного анализа сигналов на основе разложения на эмпирические моды по п.1, отличающийся тем, что после выделения знакопеременных составляющих проводят вычисление текущего значения частоты по расстоянию между соседними экстремумами и амплитуды или мощности составляющей как среднего значения модуля или дисперсии текущего и соседних экстремумов.

3. Устройство цифрового спектрально-временного анализа, включающее несколько идентичных каскадов: первый каскад включает аналого-цифровой преобразователь, блок выделения экстремумов, блок тактовой задержки, цифровой экстремальный фильтр высоких частот, цифровой экстремальный фильтр низких частот, регистры для хранения отсчетов знакопеременной составляющей и их номеров в последовательности исходного сигнала, блок для вычисления текущей частоты и амплитуды знакопеременной составляющей, а также генератор и счетчик тактовых импульсов, при этом аналого-цифровой преобразователь и блок выделения экстремумов соединены последовательно, выход аналого-цифрового преобразователя соединен также с входом блока тактовой задержки, управляющий выход блока выделения экстремумов поступает на входы цифрового экстремального фильтра высоких частот, цифрового экстремального фильтра низких частот и регистра для хранения номеров экстремумов в дискретной последовательности, выход устройства тактовой задержки соединен с входами цифрового экстремального фильтра высоких частот и цифрового экстремального фильтра низких частот, выход генератора тактовой частоты соединен с входом счетчика тактовых импульсов, выход счетчика тактовых импульсов соединен со входом блока декрементирования, выход блока декрементирования соединен с входом регистра для хранения номеров экстремумов в дискретной последовательности, выходы регистров для хранения отсчетов знакопеременной составляющей и их номеров в последовательности исходного сигнала соединены с входами блока для вычисления текущей частоты и амплитуды знакопеременной составляющей; второй и следующие каскады включают блок выделения экстремумов, блок тактовой задержки, цифровой экстремальный фильтр высоких частот, цифровой экстремальный фильтр низких частот, селектор для выделения номеров экстремумов в последовательности исходного сигнала, регистры для хранения отсчетов знакопеременной составляющей и их номеров в исходной последовательности, блок для вычисления текущей частоты и амплитуды знакопеременной составляющей, а также счетчик экстремумов, выделяемых в предыдущем каскаде, при этом входной сигнал поступает в блок выделения экстремумов и на вход устройства тактовой задержки, управляющий выход блока выделения экстремумов поступает на входы цифрового экстремального фильтра высоких частот, цифрового экстремального фильтра низких частот и регистра для хранения номеров экстремумов в дискретной последовательности, выход устройства тактовой задержки соединен с входами блоков цифрового экстремального фильтра высоких частот и цифрового экстремального фильтра низких частот, выход блока выделения экстремумов предыдущего каскада соединен с входом счетчика тактовых импульсов, выход счетчика тактовых импульсов соединен с входом декрементирования, выход блока декрементирования соединен с входом селектора, на вход селектора поступает выход регистра хранения номеров в последовательности исходного сигнала предыдущего каскада, выход селектора соединен с входом регистра для хранения номеров экстремумов в дискретной последовательности, выходы регистров для хранения отсчетов знакопеременной составляющей и их номеров в последовательности исходного сигнала соединены с входом блока для вычисления текущей частоты и амплитуды знакопеременной составляющей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения частоты периодических сигналов. Способ измерения частоты заключается в том, что подсчитывают число периодов образцовой частоты за каждый период измеряемой частоты и получают соответствующие коды, которые последовательно запоминают без изменения порядка их появления, получая исходную последовательность кодов, которую анализируют, определяя коэффициенты цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты, начиная с нулевого коэффициента, после определения очередных кодов коэффициента цепной дроби ai и знаменателя цепной дроби pi вычисляют код знаменателя цепной дроби qi, значение подходящей цепной дроби отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты под номером i и относительную максимальную погрешность измерения отношения периода образцовой частоты к периоду измеряемой частоты.

Изобретение относится к области систем обработки информации и измерительной технике и может быть использовано для определения параметров широкополосного синусоидального сигнала.

Заявленная группа изобретений относится к области измерительной техники и предназначена для определения параметров сигналов. Способ включает процедуры синхронизации по несущей частоте сигнала, обнаружения отрезка несущей сигнала и установления ее границ с определенной точностью.

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может использоваться для прецизионного измерения отклонений частоты от номинального значения в определенном диапазоне частот.

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов и может быть использовано для определения наличия гармонических составляющих и их частот в сигналах различного происхождения при решении задач неразрушающего контроля и диагностики оборудования на основе корреляционного анализа.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения частоты, амплитуды, фазы и начальной фазы непрерывного или импульсного гармонического сигнала по одному и тому же минимальному набору исходных данных.

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах радиосвязи. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в спектрометрии. .

Изобретение относится к экспериментальным исследованиям приводов систем автоматического управления и предназначено для определения запасов устойчивости рулевого привода.

Изобретение относится к электроэнергетике для определения частотной характеристики изолированной энергосистемы. На основании измерений частоты энергосистемы определяют зависимость среднего числа пересечений уровней отклонения частоты в единицу времени от значений уровней этих отклонений, и по расчетным формулам определяют зависимость среднего числа пересечений уровней отклонений мощности нагрузки в единицу времени от величины отклонений мощности нагрузки. Приравнивая друг другу полученные зависимости, получают частотную характеристику энергосистемы. Технический результат заключается в получение полной частотной характеристики изолированной энергосистемы ограниченной мощности. 1 ил.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в электроэнергетике для контроля усредненных значений частоты в промышленных трехфазных электрических сетях. Для определения частоты первой гармоники F1 промышленного трехфазного напряжения используют сигналы всех трех фаз Ua, Ub, Uc, суммируя напряжения всех трех, фаз подсчитывают напряжение нулевой последовательности Uo. Из напряжения нулевой последовательности Uo фильтром выделяют напряжение третьей гармоники промышленной частоты U3. Определяют частоту F3 напряжения третьей гармоники промышленной частоты U3, из которой определяют частоту первой гармоники F1=F3/3. Способ определения частоты трехфазного напряжения позволяет определить частоту трехфазного напряжения, которое непосредственно вращает роторы двигателей. При этом за счет использования всех трех фаз промышленного напряжения 50 Гц и за счет использования напряжения третьей гармоники повышается точность измерения частоты. Предлагаемый способ будет работать всегда, когда в спектре трехфазного напряжения имеется напряжение третьей гармоники. Технический результат заключается в повышении точности определения частоты трехфазного напряжения за счет использования для определения частоты сигналов всех трех фаз промышленного трехфазного напряжения, а также использования мешающей третьей гармоники непосредственно для измерения частоты. 4 ил.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в электроэнергетике для контроля усредненных значений частоты в промышленных трехфазных электрических сетях. Согласно способу для определения частоты F используют цифровые сигналы всех трех фаз Ua(ti), Ub(ti), Uc(ti) промышленного трехфазного напряжения, измеренные в моменты времени ti, где i - целое значение, оцифрованные с периодом дискретизации dt=(ti-ti-1). Причем величина dt значительно меньше периода Т наибольшей частоты Fb=1/T диапазона измерения, dt<<T. При этом определяют проекцию Ux(ti) на ось абсцисс X вращающегося поля U(ti), создаваемого тремя фазами Ua(ti), Ub(ti), Uc(ti) промышленного трехфазного напряжения, по формуле U x ( t i ) = ( U c ( t i ) − U b ( t i ) ) ⋅ 3 2 , проекцию Uy(ti) на ось абсцисс Y вращающегося поля U(ti) - U y ( t i ) = ( 2 ⋅ U a ( t i ) − U b ( t i ) − U c ( t i ) ) / 2 , модуль вращающегося поля U(ti) - U ( t i ) = [ U 2 x ( t i ) + U 2 y ( t i ) ] . Определяют зависимость от времени ti приращения фазы dφi вращающегося поля U(ti) за интервал dt=(ti-ti-1) по формуле: |dφi|=|φ(ti)-φ(ti-1)|=arccos{[Ux(ti)·Ux(ti-1)+Uy(ti)·Uy(ti-1)]/[U(ti)·U(ti-1)]}, и определяют знак dφi по следующему алгоритму: если |Ux(ti)|≤| Uy(ti)|, то знак dφi равен знаку величины Uy(ti)·[Ux(ti-1)-Ux(ti)], если |Ux(ti)>|Uy(ti)|, то знак dφi равен знаку величины Ux(ti)·[Uy(ti)-Uy(ti-1)]. Среднее за интервал времени n·dt значение частоты F(ti) в момент времени ti определяют по формуле F ( t i ) = ( ∑ k = 0 n − 1 d φ ( t i − k ) ) / ( 2 π ⋅ n ⋅ d t ) , где n - целое значение. Технический результат заключается в повышении точности определения частоты трехфазного напряжения. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при различных физических исследованиях. Способ основан на формировании внутри измерительного временного интервала, равного целому числу периодов исследуемого сигнала, вспомогательных временных интервалов, которые заполняют счетными импульсами, число которых в каждом последующем вспомогательном интервале умножают на весовые коэффициенты, увеличивающиеся каждый раз на единицу до среднего из n вспомогательных интервалов с последующим уменьшением каждый раз на единицу. При этом внутри измерительного временного интервала формируют чередующиеся друг с другом нечетные и четные вспомогательные интервалы, которые при последовательном суммировании взвешенных нечетных и вычитании четных временных интервалов определяют усредненное значение длительности входного временного интервала. Технический результат заключается в расширении диапазона измерения длительностей временных интервалов с повышенной точностью и помехоустойчивостью без увеличения общего времени измерения. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрооборудованию, установленному на электрических станциях и подстанциях в системах производства, передачи и потребления электроэнергии, и может быть использовано во всех электроустановках, использующих цифровую обработку данных. Способ определения угла сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами путем измерения N/2 раз в течение полупериода Т/2 и в каждый текущий момент времени tj, j=1, 2, …, N/2 мгновенного значения одного из двух синусоидальных сигналов a(tj), изменяющегося во времени t по следующей зависимости: a(t)=A m sin(ωt). При наступлении момента выполнения условия, при котором мгновенное значение a(tj)=0, осуществления измерения и фиксации мгновенного значения другого синусоидального сигнала - b(tj)|а=0 той же частоты, изменяющегося во времени t по следующей зависимости: b(t)=B m sin(ωt+φ). Определяют значение угла сдвига фаз φ: где φ - угол сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами a(t) и b(t); b(tj)|а=0 - значение синусоидального сигнала b(t) в течение одного полупериода Т/2 в момент времени tj, когда значение синусоидального сигнала a(t) равно нулю, единицы измерения сигнала b(t); Вm - амплитудное значение синусоидального сигнала b(t), единицы измерения сигнала b(t), взятое со знаком плюс, если выполняется условие где b(tj-1) - предыдущее мгновенное значение синусоидального сигнала b(t), измеренное в момент времени tj-1, и со знаком минус, если Технический результат заключается в повышении быстродействия и точности определения сдвига фаз. 4 н.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в устройствах обработки информации, в системах автоматического контроля и регулирования. Технический результат - осуществление допускового контроля частоты входного сигнала. Устройство допускового контроля частоты содержит общую шину, входную шину, два резистора, два конденсатора, два буферных каскада, два компаратора, два одновибратора, два устройства выборки-хранения, делитель, сумматор, формирователь одиночного импульса и выходной формирователь, шину питания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое устройство относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для определения несущей частоты и вида модуляции сигналов, принимаемых в заданном диапазоне частот. Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем распознавания сигналов с амплитудой и частотной манипуляцией. Устройство содержит приемную антенну 1, входную цепь 2, блок 3 поиска, гетеродин 5, смеситель 6, усилитель 7 промежуточной частоты, амплитудный детектор 8, 13, 28, 29 и 33, видеоусилитель 9, устройство 10 формирования частотной развертки, ЭЛТ 11, ключи 12, 24, 37, 40, 41 и 42, фильтры 14, 27 и 32 верхних частот, фильтры 15, 19 и 26 нижних частот, квадраторы 16 и 20, делители 17 и 22 напряжений, частотный детектор 18, блоки 23, 30, 34, 39 и 49 сравнения, фазовый детектор 25, интегратор 35, пороговый блок 36, измеритель 38 частоты, блок 43 памяти, преобразователи 44, 47 и 50 аналог-код, блок 46 клиппирования, анализаторы 21, 45 и 48 спектра, фазоинверторы 51 и 52, элементы совпадения 53, 54, 55 и 56. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнической области промышленности и может быть использовано при приеме нескольких совмещенных по времени разночастотных сигналов. Способ определения частоты в матричном приемнике, в котором ко входу j-й ступени приемника, имеющей Lj каналов, подключают устройство измерения частоты, измеряющее частоту сигнала в диапазоне рабочих частот j-й ступени, и сопоставляют номера сработавших индикаторов каналов ступени с измеренными значениями частоты. Устройство измерения частоты содержит усилитель-ограничитель, K каналов обработки и устройство обработки. Каждый канал содержит последовательно включенные полосовой фильтр, частотно-зависимое устройство и детектор. С выходов каналов сигнал подается на устройство обработки. Технический результат заключается в повышении вероятности однозначного определения частоты, исключении регистрации ложных значений частоты и пропуска сигналов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в информационно-измерительных устройствах для измерения частоты гармонических сигналов прецизионных кварцевых и квантовых стандартов частоты. Осуществляют аналого-цифровое преобразование измеряемого и опорного сигналов с интервалом временной дискретизации, определяемой частотой сигнала дискретизации, формируемого из опорного сигнала, запоминают полученные в результате аналого-цифровых преобразований цифровые выборки в следующих одна за другой тетрадах моментов времени, осуществляют преобразование цифровых выборок тетрад в значения фаз измеряемого и опорного сигналов и определяют искомую разность частот опорного и измеряемого сигналов. Устройство содержит последовательно соединенные генератор измеряемого сигнала, первый аналого-цифровой преобразователь, первое оперативное запоминающее устройство и процессор цифровой обработки сигналов, связанный шиной обмена данными с персональной вычислительной машиной. Вход синхронизации первого аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом синтезатора частоты сигнала квантования, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора опорного сигнала, а вход управления - с управляющим выходом процессора цифровой обработки сигналов. Устройство также содержит второе оперативное запоминающее устройство, выход которого соединен с вторым входом процессора цифровой обработки, и второй аналого-цифровой преобразователь, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора опорного сигнала, вход синхронизации соединен с выходом синтезатора частоты сигнала квантования, а выход соединен с входом второго оперативного запоминающего устройства. Технический результат заключается в повышении точности измерения частоты гармонического сигнала при расширении диапазона частот сличаемых сигналов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в среднеорбитальном сегменте космической системы поиска и спасения терпящих бедствия судов, летательных аппаратов, отдельных людей или групп. Согласно способу измерения производятся с использованием всей длительности сигнала посылки радиобуя (440 мс), а не только по участку длительностью 160 мс - участку излучения чистой несущей частоты радиобуя, и соответственно всей энергии сигнала. Для этого производится модуляция принятых наземной станцией (станцией приема и обработки информации со среднеорбитальных ИСЗ систем «Глонасс», GPS и Gallileo) сигналов аварийных радиобуев достоверной цифровой информацией, заложенной в сигналы, передаваемые тем же самым аварийным радиобуем и выделенной из принятого сигнала в процессе его демодуляции и декодирования, взятой с обратным знаком (ремодуляция сигнала). Это преобразует весь принятый сигнал посылки этого радиобуя в немодулированную синусоиду, чем и обеспечивается получение минимально возможной ошибки измерения его частоты. Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении точности измерений частоты сигналов радиобуев. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов и информационно-измерительной техники и может быть использовано для спектрально-временного анализа в системах обработки данных. Способ основан на разложении сигналов на эмпирические моды, включающий: а) дискретизацию; б) выделение экстремумов процесса; в) построение верхней и нижней огибающих; г) вычисление сглаженной составляющей как среднего значения между огибающими; д) извлечение знакопеременной составляющей как разности между исходной и сглаженной последовательностями; е) оценивание текущих частот и амплитуд или мощностей для каждой составляющей с использованием спектрального анализа Гильберта; ж) повторением шагов б) - е) над сглаженной составляющей. При этом: построение верхней и нижней огибающих осуществляют по максимумам и минимумам выделенных экстремумов, без последующего расчета огибающих в точках между одноименными экстремумами; осуществляют выделение сглаженной составляющей непосредственно из последовательности экстремумов процесса, при этом формирование сглаженной последовательности экстремумов реализуют вычислением среднего между средними значениями текущего и предыдущего экстремумов и средними значениями текущего и последующего экстремумов; выделение знакопеременной составляющей осуществляют вычитанием из исходной сглаженной последовательности экстремумов. Также заявлено устройство, реализующее указанный способ. Технический результат заключается в упрощении цифровой обработки сигналов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх