Устройство для классификации шумовых сигналов

 

306477

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 17 1.1969 (Л 1305455/18-24) МПК 6 06g 7/52 с присоединением заявки ¹â€”

Комитет ло делам изобретений и открытий при Совете 1т1инистров

СССР

Приоритет—

Опубликовано 11.VI 1971. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания ОЗХ111.1971

УДК 681.333:519.2 (088,8) Авторы изобретения Б. Д. Борисов, М. И. Могильницкий, 3. И. Нестерова и А. Г. Сенин

Заявитель Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения АН СССР

Р7БП1И-П1Б" ГИ. ! т-"-.H"- <, ИТт 1 !3, УСТРОЙСТВО ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ ШУМОВЫХ СИГНАЛОВ

Описываемое устройство относится и области вычислительной техники и может быть использовано там, где по излучаемому шуму требуется определить принадлежность или техническое состояние источника. 5

Известны классификаторы, содержащие блок выделения признаков, состоящий из первичного измерителя признаков и функционального преобразователя, блок обучения, включающий схему весовых элементов и схему корректировки весовых элементов, решающее устройство.

Распространение принципов построения известной системы на те области, где напряжение признака не остается постоянным на время, достаточное для однократной корректировки всех весовых элементов, невозможно.

С целью использования при обработке шумовых сигналов с изменяющимися за время однократной корректировки признаками, в ,предложеннохт классификаторе элементы памяти соединены со входом схемы корректировгеи и выходом ключевого устройства, первый сигнальный вход ключевого устройства соединен с выходом функционального преобразователя, второй — со схемой сравнения, а управляющий выход — со схемой корректировки, причем в режиме обучения элементы памяти через кратковременно замыкающиеся ключи соединены со с. емой сравнения и преобразователем.

Благодаря этому предлагаемый классификатор используют для обработки шумовых процессов, .и в частности для акустической безразборной диагностики механизмов.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема электромеханического классификатора; на фиг. 3— схема компенсации.

Классификатор состоит из блока выделения признаков, содержащего первичный измеритель признаков 1 и функциональный преобразователь 2, элементов памяти т н ключевого устройства 4, блока обучения со схемами 5 — т н решающего устройства 9.

Первичный измеритель признаков 1 соединен с функциональным преобразователем 2, а тот, в свою очередь, с первым сигнальным входом ключевого устройства 4 и схемой 6 весовых элементов. Второй сигнальный вход устройства 4 соединен с выходом схемы сравнения 7, один из входов которой соединен со схемой задатчика 8, а второй — с выходом схемы 6. Управляющие входы устройства 4 и схемы 6 соединены с выходом схемы корректировки 5, выход которой соединен с элементами ламяти т, а те, в свою очередь, — с ключами устройства 4. Вход решающего устройства 9 соединен с выходом схемы 6.

306477

Так как классификатор работает в двух режимах, то при обучении через кратковременно замыкающиеся ключи устройства 4 элементы памяти,3 соединены с выходом функционального преобразователя 2 и схемой сравнения 7.

Электромеханический классификатор шумовых сигналов состоит из блока выделения признаков, блока обучения и решающего устройства

Блок выделения признаков содержит клип пирующее устройство 10, анализатор спектра

11, набор модуляторов 12t — 12и и фуiiêöèîнальпый преобразователь 18.

В ключевое устройство 4 входят ключевая схема И, отдельно вынесенный ее элемент

И» элементы памяти (конденсаторы

Ct — C„,, и устройство памяти 15. Схему весовых элементов составляют потенциометры R,--R„; R» — Rt„, и и компенсационные потснциометры R - —.R, R, --: — R и н (и

Роль задатчиков на фиг. 1 выполняет схс ма 16, а 17 — схема сравнения.

В схему управления корректировкой весовых элементов входят реверсивный двигатель

18, схема временного управления 19, нульорган 20, электромагнит 21 с шаговым искателем 22, схемы копенсации 28,— 28„, 28» 28 tÄ »Ä и электромагнитные муфты

24,— 24„, 24» — 24„, „. Решающее устройство представлено схемой 25 с лампочками 25i и

252, имеется также источник напряжения 26.

В режиме распознавания устройство работает следующим образом.

Шумовой сигнал подают на клиппирующее устройство 10 с усилителем мощности.

На выходе усилителя мощности полу. чают сигнал постоянной амплитуды и переменной частоты, который подают на анализатор спектра 11. Электрически независимые напряжения с выходов полосовых фильтров анализатора 11 подают на потенциометры 1 — RÄ и параллельно па транзисторные модуляторы

12,— 12„. На вторые входы модуляторов (на схеме не показаны) подают переменные напряжения постоянной амплитуды. На выходе модуляторов получают переменные, электрически независимые напряжения, амплитуда которых определяется выходным напряжением соответствующего полосового фильтра. Эти напряжения поступают «а функциональный преобразователь 18, в котором производят возведение в квадрат и перемножение и данных сигналов Электрически независимые на,пряжения постоянного тока с выхода функционального преобразователя подают на потенциометры R» R„,,„. От источника напряжения 26 постоянное напряжение подают на потенциометр Rg. Средние точки и двих.ки каждого потенциометра Ri — R„;

R» =-- R,(n — 1)и соединяют последовательно. Получсн45

5

Зо

40 ное суммарное постоянное напряжение подают на решающее устройство. Б зависимости от знака суммарного напряжения зажигается лампочка 25, или 252.

При переходе от одной группы сигналов к другой необходимо провести обучение классификатора. Обучение устройства осуществляется циклами. За время одного цш ла последовательно перемещают движки потенциометров Ri — Rq, Rtt — R „„, . Для этого суммарное постоянное напряжение весовых элементов подается на схему сравнения 17, на второй вход которой поступает нужный сигнал от задатчика 16. Напряжение с выхода схемы сравнения 17 через контакт схемы И, который замыкается один раз за цикл, поступает в устройство памяти 15. В зависимости от знака разности замыкается правый или левый контакт па выходе схемы устройства памяти 15. Этим определяется фаза перемен ого напряжения, подаваемого на обмотку управления реверсивного двигателя 18 и, следовательно, направление перемещения движка весового потенциометра. Одновременно с замыканием элемента 14i срабатывает клю новая схема и напряжения с выхода анализатора спектра 11 и функционального преобразователя 18 поступают на элементы памяти (конденсаторы Ci — Си „,. На этом начальная стадия цикла заканчивается. ЕЙ соответствует определенное поло кение шагового искателя 22, а время начальной стадии задается схемой временного управления 19.

После того, как напряжение на выходе схемь временного управления 19 достигнет определенного уровня, срабатывает нуль-орган 20, i импульс постоянного напряжения подается на электромагнит 21 шагового искателя 22. Шаговый искатель 22 переходит в новое положение, контакты ключевой схемы И отпмска.от

Пусковой шаговый искатель 22 занял положение, изображенное на схеме. С конденсатора Ci поступает постоянное напряжеши на первый вход нуль-органа 20. Одновременно подают напряжение на электромагнитную муфту 24 и схему копенсации 28ь О.на половина муфты жестко сидит на оси, общей для потепциометров Ri и R » а вторая сцеплена с приводным валом двигателя 18. При сраоатывании муфты движки потенциометров начинают перемещаться. Напряжение с дви>кка компенсационного потенциометра

Г поступает на схему компенсации 28» а с нее — на второй вход нуль-органа 20. Схема компенсации в момент подключения имеет на выходе напрях ение, равное нулю. По мере перемещения движка R происходит приращение на пряжения на выходе схемы кохгпенсации 28;. В тот момент, когда напряжение на втором входе шагового искателя 22 сравняется с напряжением на первом входе, подается импульс напряжения в электромагнит

21 и шаговый искатель переходит на следующую ламель, схемы компенсации 28, и элек306477 тромагнитные муфты 24> обесточиваются, а схема компенсации 23 и электромагнитные муфты 24 оказываются под током, и процесс ,повторяется.

После коррекции потенциометра Ro шаговый искатель 22 приходит в начальное положение, срабатывают элемент 14> и ключевая схема 14, и цикл повторяется.

Схема компенсации (см. фиг. 3) предназначена для снижения требований к точности изготовления муфт и зубчатых зацеплений, точности выставки зазоров и люфтов прн высокой точности отработки величины напряжения, поступающего на первый вход схемь нуль-органа 20. Использование указанной схемы позволяет сохранять высокую эксплуатационную надежность системы.

Схема работает следующим образом.

До момента подачи напряжения на реле

27 соответствующий конденсатор С; заряжен до потенциала движка компенсационного потенциометра R ;. Когда шаговый искатель 22 встанет на i-ламель, срабатывает реле 27 и нз второй вход нуль-органа 20 поступает разность напряжений (U — С4). Так как входное сопротивление по второму входу несколько десятков моя, то конденсатор С; практически не разряжается и напряжение в первый»омент равно нулю. По мере перемещения движка компенсационного потенциометра Г, изменяется разность (U — U>), причем только за счет напряжения U . Таким образом, приращение напряжения на выходе схемы пропорционально перемещению движка. В момент равенства напряжений на входах нульоргана 20 шаговый искатель 22 переходит на следующую ламель, реле 27 отпускает конденсатор С;. заряжается до потенциала, соответствующего новому положению движка.

Предложенное устройство содержит 80 весовых элементов, выполненных на проволочных прецизионных потенциометрах (типа ПП) .

Компенсационные потенциометры взяты того же типа. Диапазон частот, определяемый ана10 лизатором спектра, от 400 — 4000 гц, число различаемых классов — 2, цикл обучения заш1мает в среднем 6 сек.

Предмет изобретения

Устройство для классификации шумовых сигналов, содержащее блок выделения признаков, функциональный преобразователь, блок обучения со схемой набора весовых эле20 ментов, связанный со схемой их корректировки, подключенной и одному пз входов схемы сравнения, решающее устройство, связанное с выходом схемы набора весовых элементов, соединенной с выходом функционального преобразователя, отличающееся тем, что с целью анализа процессов с изменяющимися за время однократной корректировки всех весовых элементов признаками, оно содержит запоминающие элементы, соединенные со схемой корректировки, и ключевое устройство, связанное оженим сигнальным входом с функциональным преобразователем, а другим — со схемой сравнения, управляющий вход ключевого устройства связан со схемой корректировки.

306477

Ра оА ую

ЩОЧК 77./I77ЮЧЮ

Яс /7янГпб а;."7Ь га ЫХа777ГЮ

ОПE. 3

Составитель В. Жовинский

Рсдактгр Л. А. Утехина Техред Е. Борисова Корректор Л. А. Царькова

Заказ 282/1Об3 Изд. ¹ 781 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»