Способ кратковременного спектрального анализа квазистационарных сигналов

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения частот и амплитуд многокомпонентных нестационарных сигналов. Заявлен способ кратковременного спектрального анализа, в котором ошибки, возникающие из-за перекрытия характеристик полосовых фильтров (ПФ) при использовании набора (ПФ) с перекрывающимися частотными характеристиками, амплитудных детекторов (АД) и фильтров низкой частоты (ФНЧ) устраняют путем вычитания из выходных сигналов ФНЧ A1(fi,t) корректирующего сигнала А2(fi,t). Корректирующий сигнал A2(fi,t) вычисляют как сумму вкладов в i-й канал соседних j = i±m каналов с весовыми коэффициентами постоянную времени ФНЧ τ увеличивают так, чтобы сохранить требуемый относительный уровень пульсаций в разностном сигнале A1(fi,t)-A2(fj.t). Для того чтобы это увеличение не приводило к росту времени установления разностного сигнала, вычитание корректирующего сигнала производят с задержкой Δt*, равной произведению постоянной времени ФНЧ τ на логарифм отношения амплитуд A1(fi,t) и A2(fi,t), которая определит время установления разностного сигнала, являющегося выходным сигналом анализатора.. Технический результат - обеспечение заданной точности определения частот и амплитуд и допустимого уровня пульсаций исследуемого сигнала при сохранении требуемого времени анализа. 4 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения частот и амплитуд многокомпонентных нестационарных сигналов.

Известны способы кратковременного спектрального с помощью параллельных спектранализаторов, каждый канал которых содержит полосовой фильтр (ПФ), амплитудный детектор (АД) и фильтр низкой частоты (ФНЧ) (Вакулин С.А., Кузьмин В.А, Патент 789879, Любинский И.А., Урецкий Я.С., Шмелев Л.А., Яхно В.П. Бионические устройства анализа. Труды 2 международной конференции стран-членов СЭВ по основным проблемам бионики. Бионики 78. 1978 г. т. 2, с. 116-119). Требуемое время анализа, определяемое длительностью участка стационарности, обеспечивается выбором полосы пропускания ПФ и постоянной времени ФНЧ, а необходимая точность анализа выбором расстояния по оси частот между соседними фильтрами.

Недостатком такого способа анализа является влияние соседних частот на выходной сигнал Авыхi, t) из-за перекрытия амплитудночастотных (АЧХ) характеристик.

Наиболее близким является способ, реализованный в патенте SU 553548 A1, 02.04.1977, основанный на вычитании из выходных сигналов ФНЧ А1i, t) корректирующего сигнала A2i, t), рассчитываемого по выходным сигналам соседних каналов.

Поскольку результатом проводимого анализа является разность сигналов, относительный уровень пульсаций возрастает и для его снижения приходится увеличивать постоянную времени фильтров ФНЧ, что влечет за собой нежелательное увеличение времени анализа.

Техническим результатом изобретения является обеспечение заданной точности определения частот и амплитуд и допустимого уровня пульсаций исследуемого сигнала при сохранении требуемого времени анализа.

Технический результат достигается тем, что способ кратковременного спектрального анализа осуществляется с помощью набора полосовых фильтров (ПФ) с перекрывающимися частотными характеристиками, амплитудных детекторов (АД) и фильтров низкой частоты (ФНЧ), при котором ошибки, возникающие за счет перекрытия характеристик ПФ устраняются путем вычитания из выходных сигналов ФНЧ A1i, t) корректирующего сигнала А2i, t), отличающийся тем, что корректирующий сигнал A2i, t) вычисляется как сумма вкладов в i-й канал соседних j=i±m каналов с весовыми коэффициентами , постоянную времени ФНЧ τ увеличивают так, чтобы сохранить требуемый относительный уровень пульсаций в разностном сигнале A1i, t) - A2i. t), а для того чтобы это увеличение не приводило к росту времени установления разностного сигнала, вычитание корректирующего сигнала производится с задержкой Δt*, равной произведению постоянной времени ФНЧ τ на логарифм отношения амплитуд A1i, t) и A2i, t), которая определит время установления выходного сигнала анализатора

Фиг. 1 представляет блок-схему анализатора, реализованного по предлагаемому способу. Δt - задержка, вводимая в корректирующий сигнал.

Фиг. 2 поясняет формирование выходного сигнала Авыхi, t) как разности сигналов A1i, t) и A2i, t).

Фиг. 3 показывает временной ход сигналов A1i, t) и Aвыхi, t) при ƒi-1, ƒi и ƒi+1 без введения задержки в сигнал A2i, t)

Фиг. 4 показывает временной ход этих сигналов при введении задержки.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

Корректирующий сигнал A2i, t) образуется путем вычисления сглаженного распределения по оси частот выходных сигналов ФНЧ

где - амплитуда на выходе ФНЧ i-того канала, ƒi - центральная частота i-го ПФ, τ постоянная времени ФНЧ, wij - функция связи, определяющая вклад j-го канала в i-й, m - радиус связей i-го канала. Выходной сигнал анализатора Aвыхi, t) представляет собой разность выходных сигналов A1i, t) и задержанных корректирующих сигналов A2i, t), т.е.

где

Покажем, что задержку Δt можно выбрать так, что время установления выходного сигнала анализатора ty будет равно величине этой задержки. В соответствии с (1)

при t>Δt

Таким образом, при t>Δt для i-го канала,

Если выбрать задержку Δt* из условия ,

то при Δt=Δt* второе слагаемое в выражении (3) обращается в ноль и, следовательно, сигнал на выходе i-того канала достигает установившегося значения, т.е. время установления выходного сигнала будет равно

Покажем, что при таком выборе задержки величина пульсаций практически не возрастает. Пусть постоянная времени ФНЧ равна τ1, тогда коэффициент пульсаций сигнала A1i, t) с периодом Т приближенно равен а время установления . Увеличим постоянную времени ФНЧ до величины τ2, вычислим корректирующий сигнал и введем задержку , тогда время установления будет равно . Оценим в этом случае амплитуду пульсаций в выходном сигнале

Потребовав равенства λ12, получим:

Если τ1>>Т и τ2>>Т, то

Если амплитуда корректирующего сигнала, поступающего на i-й канал, по величине близка к амплитуде выходного сигнала фильтров ФНЧ, т.е.

, то .

Таким образом, при введении задержки в корректирующий сигнал сохранение уровня пульсаций, т.е. выполнение условия λ12 не приводит к увеличению времени установления: .

Способ кратковременного спектрального анализа, в котором ошибки, возникающие из-за перекрытия характеристик полосовых фильтров (ПФ) при использовании набора (ПФ) с перекрывающимися частотными характеристиками амплитудных детекторов (АД) и фильтров низкой частоты (ФНЧ), устраняют путем вычитания из выходных сигналов ФНЧ A1(fi,t) корректирующего сигнала А2(fi,t), отличающийся тем, что корректирующий сигнал A2(fi,t) вычисляют как сумму вкладов в i-й канал соседних j = i±m каналов с весовыми коэффициентами постоянную времени ФНЧ τ увеличивают так, чтобы сохранить требуемый относительный уровень пульсаций в разностном сигнале A1(fi,t)-A2(fj.t), а для того чтобы это увеличение не приводило к росту времени установления разностного сигнала, вычитание корректирующего сигнала производят с задержкой Δt*, равной произведению постоянной времени ФНЧ τ на логарифм отношения амплитуд A1(fi,t) и A2(fi,t), которая определит время установления разностного сигнала, являющегося выходным сигналом анализатора..



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах радиосвязи, радиолокации, радиоконтроля для измерения частотного сдвига радиосигналов, принимаемых от одного источника и различающихся одновременно по частоте и временной задержке.

Предлагаемое изобретение может быть использовано при создании агрегатированных измерительных комплексов с расширенными функциональными возможностями и повышенной точностью, включающих стандартные средства измерения (ССИ), специализированные аппаратные и программные модули, типовые ПЭВМ.

Изобретение относится к способу, указывающему на пробуксовку или юз колес транспортных средств с электротягой. Способ обнаружения боксования и юза колес транспортного средства с электрической передачей постоянного тока заключается в следующем.

Изобретение относится к средствам радиомониторинга электронного оборудования и может быть использовано с целью обнаружения несанкционированно установленных электронных устройств.

Изобретение относится к области телерадиокоммуникационной и измерительной техники и может быть использовано в устройствах обработки сигналов. Сущность заявленного вероятностного устройства вычисления спектральной плотности сигналов заключается в том, что в состав схемы входят счетчик операндов, два счетчика результатов, два блока постоянной памяти, два блока переписи результатов, два вероятностных множительных устройства, работающих синхронно, на первые входы которых подается двоичное значение входного сигнала, на второй вход первого вероятностного множительного устройства подается значение косинуса, а на второй вход второго подается значение синуса, хранящиеся в соответствующих блоках постоянной памяти, на выходах которых формируются вероятностные отображения произведения поданных значений, которые, в свою очередь, подаются на соответствующие счетчики результата, выполняющие операцию накапливающего суммирования, выходы которых подаются на первые входы соответствующих блоков переписи результата, выполняющих обратное преобразование вероятностно представленных данных в двоичные позиционные коды, на вторые входы которых подается разрешающий сигнал выдачи информации, формирующийся в счетчике операндов путем его переполнения под воздействием управляющего сигнала с первого вероятностного множительного устройства, который вырабатывается по окончании операции умножения каждой пары сомножителей, выходом устройства является совокупность выходов двух блоков переписи результатов.

Изобретения относятся к измерительной технике объективного контроля мастерства спортсменов и могут быть использованы в различных видах спорта, например футболе. Предложены способ и устройство для реализации воспроизведения эталонного удара по мячу в футболе с конкретной точки поля по ускорению пробивающей по мячу ноги, фиксируемого с помощью датчика ускорения, установленного на голеностопе.

Способ анализа спектрально-временной эволюции излучения включает в себя получение сигнала оптического гетеродина, измерение интенсивности сигнала, получение аналитической формы сигнала при помощи гильбертова дополнения.

Изобретение относится к области радиотехники и радиолокации и может быть использовано для оперативного контроля средней частоты по критерию центра тяжести энергетического спектра широкополосных доплеровских радиосигналов во временной области без спектральной обработки.

Способ относится к цифровой обработке сигналов, в частности к спектральному анализу сигналов в базисе Фурье, и может быть использовано в радиолокации, радиосвязи и измерительной технике.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения спектральной плотности мощности случайного процесса на низких частотах. Способ заключается в проведении множества измерений последовательных интервалов между нулями - нулевыми пересечениями исследуемого процесса с производными одного знака цифровыми методами (с высокой точностью) и запоминании результатов.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения частот и амплитуд многокомпонентных нестационарных сигналов. Заявлен способ кратковременного спектрального анализа, в котором ошибки, возникающие из-за перекрытия характеристик полосовых фильтров при использовании набора с перекрывающимися частотными характеристиками, амплитудных детекторов и фильтров низкой частоты устраняют путем вычитания из выходных сигналов ФНЧ A1 корректирующего сигнала А2. Корректирующий сигнал A2 вычисляют как сумму вкладов в i-й канал соседних j i±m каналов с весовыми коэффициентами постоянную времени ФНЧ τ увеличивают так, чтобы сохранить требуемый относительный уровень пульсаций в разностном сигнале A1-A2. Для того чтобы это увеличение не приводило к росту времени установления разностного сигнала, вычитание корректирующего сигнала производят с задержкой Δt*, равной произведению постоянной времени ФНЧ τ на логарифм отношения амплитуд A1 и A2, которая определит время установления разностного сигнала, являющегося выходным сигналом анализатора.. Технический результат - обеспечение заданной точности определения частот и амплитуд и допустимого уровня пульсаций исследуемого сигнала при сохранении требуемого времени анализа. 4 ил.

Наверх