Устройство для определения средней частоты случайно распределенных импульсов

 

О.П " И-С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН MR, 3II28I (I ! ! !

Союз Советских

Социалисти:-:асккл

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕРЬСТВУ

i л B !3:IС:IXlOC ОТ 213Т. C."!I.! CTC7 ЬСТВ2 №вЂ”

:- аязлспо 24,111.1970 ¹ 1421947!18-24) 3 1ПК 6",! 7 7. 5 с пр. *. сзсдиненс(ем 3 1!!вк:! №вЂ”

Комитет пс сала!а изобретений и открытий при Совете й1ипистрое

СССР

ПPl 0011. е T—

Опуол,.Сковано 09.тк 111.1971. Бютлетен: № 24

„"тата опуо ликован.!я описания 25.Х.1971

K 081.882:519.2 (088.8у

Авторы изобретения

A. Г. Ярусов, Г. И. Алексеев, В. С. Кончак и В. Н. Мазур

Институт технической кибернетики A V Белорусской ССР

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ ЧАСТОТЫ

СЛУЧАЙНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изоорететlие ОтнОсится к ООЛ2сти вы IHcлительной техники и может найти применение !3 системах распознавания сложных графических образов, подверженных помехам, в радиоизмсрениях — для определения частоты высокочастотной составляющей колебаний радиоимпульсов, в системах, предназначенных для исследований статистически хара(ктеристик слу.!20ных процессов и т. д.

Известны устройства для определения средней частоты случайно распределенных импульсов, содержащие счетчики, триггеры, .вентили, схемы «ИЛИ». Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и достоверности результатов вычислений при измерении средней частэT bl с л 3(1 а 1! но p a C!i p B e Jl C H H bl X H XI II Il 7 b C O!3, H 3 K 0торые действуют помехи, приводящие к исчезновению импульсîв на интервалаx времени больше некоторой величины (верхнее порогозос значение), а также помехи в виде ложных импульсо!3. 11ри!30д!Iщих к появлсниlо мсждT соседними импульсами интсрвалоп меньше некоторой величины (нижнее пороговое BHalicние).

Эт!l цсль достигается примсненис1! В "cTpОЙ стве рсверсиспных caåò iиков взамен суммируюцспх, введением дополнительно третьего счетчика, схемы сслскции интервалов, состоящей из триггера, вентиля, схемы «ИЛИ» и дешифратор 2, аl а кгкс схемы иск7 !Очения неОпр еделснно01:! !3сл!и!!!Ны !нтервала, состоящей пз триггсl;i, ",cíTH.7ÿ и двух л!!ний задержки.

Ка ф:(г. 1 представлена функциональная схема устройства для определения средней ча5 стОты с 7у 12 i!Ho р 2 с пределенны импульсов.

Она содсржHT реверсивные счетчики 1 и ), триггсрный с;стчик 3, триггеры 4 — 7, вентили 8—

11. входныс клеммы 12 — 16, схемы «ИЛИ» 16 !! 17..7ilIl:hl задсржки 18 — 20, дсшиф172тор 21, 10 033!3!Нр3lOLLI!Ie входы 22, 28 счетчи!ков 1 и 2 и зы и!тающие входы 24, 25 этих счетчиков. ! !а ф11г. 2 !3 l aa(lcTB(. примера приведен рисунок д(! Kò!IëîcêîllaañcKOг0 отпечатка 26, подвержсн110ГО помсхс 2/ (типа непропечаткн Кр3с-!

5 !!), которая привела и исчезновению импуль;оп на и!Игсрвалс Ю !0cледозательности 29 .лучайно;распрсдслснных импульсОВ, представляющ:ix результат с,i!Ti iaaH:(я по сгроке указанного Ог:1сча "a.

20 Рсвсрсивный сч T I;K 1 (см. фиг. 1) предназI.а lcн для подсчета (в виде количества им-!!ульсов) числа интерва70B между соседними импульсат!и измеряемой последовательности.

Рсвсрсппный сч T !Ик 2 посдназначен для на25 коплсния в 3идс .количества импульсов генеP 2 TOP 2 l iiClLi T2 0!il>lX ilX!!13 ЛЪСО В 33 ПОЛНЕНИЯ, по;тупа!ощих !!2 13ход 12) интервалов между сосед!Ипм:! i!xiili,7ücaìH измеряемой последоватс7ьиости. В счсTl!Нках 1 и 2 фиксируются толь30 ко тс им:!уль:и, которыс соответствуют интер311281 ьалам Т измеряемой последовательности, не искажcнныл! Помехами, т. р. лежащими мEН(ду

ыерхни .! Il нижним пороговыми значениями интер Валов.

Счетчик 8 предназначен для измерения интервалов между каждым предыдущим и последующим импульсами измеряемой последовательности по мере поступления их в устройство, для сравнения этих интервалов с заданными

Bc,I?f÷èHà?IH, и в случае, если интервалы превышают величину верхнего порогового значения, — для выработки сигнала признака помехН, а в случае, если они меньше нижнего порогoBOI o значения, — для исключения этих импульсов измеряемой последовательности из рассмотрения как лож ых.

Триггер 7, дешифратор 21, схема «ИЛИ» 16 и вентиль 11 вместе составляют схему селекции импульсов, интервалы Т между которыми меньше нижнего заданного предела.

Триггер 6, вентиль 10 и линии задержки 18 и

19 составляют схему исключения неопределенности величины интервала в случаях, когда ве.!ичина интервала наолюдени я соып а дает с величиной верхнего предела.

Триггер 5 с вентилем 9 предназначен для включения и отключения предлагаемого устройства ь моменты начала и конца времени измерения, которые задаются ютпульсами, поступа!ощимп соответственно на ы. одные клеммы!5 и 14.

Т;?иггер 4 и вентиль 8 предназначены для управления генератором масштабных пмпульсоВ, поступающих на входную клемму 12.

Входная клемма 18 предназначена для подачи измеряемой .последовательности в предлаг cìîå устрой ство.

Входная клемма 18 соединена со входом вентиля 9, второй вход которого подключен к единичному выходу триггера 5, а выход соединен с нулевым входом триггера 6, а также со входом линии задержки 18. Выход этой линии соединен с единичным входом триггера 4, с входом схемы «ИЛИ» 17, с входом линии задержки 19 н с входом вентиля 11. Второй вход вентиля 11 соединен с единичным выходом триггера 7, а выход — с суммирующим входом 22 реверсивного счетчика 1. Выход линии задер?кки 19 подключен к нулевому входу триггера 7 и к единичному входу триггера 6, единичный выход которого соединен со входом вентиля 10.

Второй вход вентиля 10 соединен с выходо»м счетчика 8. Выход вентиля 10 подключен к вычитающему входу 24 реверсивного c lcl »IKB 1, через линию задержки 20 — к ыычитающему входу 25 реверсивного счетчика 2, а также через схему «ИЛИ» 17 — к входу установки в нуль счетчика 8 и к нулевому входу триггера 4.

Единичный выход триггера 4 подключен к входу вентиля 8, второй вход которого соединен с входной клеммой 12, а выход — с суммирующими входами счетчиков 2 и 8. Выход счетчика 8 через дешифратор 21 соединен с входом схемы «ИЛИ» 16, второй вход которой подключен к входной клемме 15, а выход — к единич5

Зы

4:)

6()

65 ному входу триггера 7. Входная клемма 15, кроме того, подключена (единичному входу триггера 5 и ко водам "f?1 floBKII ы ну ль Г!етчиков 1 и 2. Входная клемма 14 соединена с нулевым входом триггера 5.

Рассмотрим работу устройства на примере определения средней частоты случайно распределенных импульсов последовательности 29.

Последняя представляет результат считыванля по строке .дактилоскопического отпечатка 26, подверженного помехе 27 (типа непропе !атки краски), которая приводит к исчезновению !!мпульсов на интервале 28, а также подверженного, помехе, приводящей к появлению ложного импульса на рассматриваемом интервале от считывания папиллярной линии, При поступлении на входную клемму 15 импульса начала измерения происходит на-!альная установка в нулевое состояние реверс!!вHblx счетчиков 1 il 2, а также установка B единичное состояние триггеров 5 и 7. Последние открыва!от вентили 9 и 11. Поступивший на входную клеиму 18 первый после импульса начала измерения импульс измеряемой последовательности через вентиль 9 устанавливает триггер 6 в нулевое состояние и после 3azcp?KKiI в линии 33+cp?KKII 18 проходит IcpE3 Вентиль 11 на суммирующий вход 22 реверсивного счет шка 1, фиксируя в нем единицу. Этот же !!япульс измеряемои последовательности с выхода линии задержки 18 поступает на единичный вход триггера 4, тем самым открывая вентиль 8, ll через схему «ИЛИ» .17 устанавливает счетчик 8 в нулевос "îñòîÿíèå. Через вентиль 8 последовательность масштабных импульсов заполнения с входной клеммы 12 поступает на входы суммирования счетчикоз 2 и 8. Задержанный B;IHHHH мадер?кки 19 f7 H лье пзх!ерясмой последовательности устанавливает триггер 6 в единичное состояние, а триггер 7— в нулевое. При этом вентиль 10 открывается, а вентиль 11 закрывается. Дальнейшая работа

МOTp Ои сты?1 происходит !10-разному, В за виси л! Ости от величины интервала T между соседними пмпуль ами измеряемой последовательности.

Рассмотрим ра боту устройства в следующих случаях.

1. Временной интервал Т между гервым и вторым импульсами измеряемой последовательности настолько мал (T(mfa ), что в нем укладывается менее К масштабных импульсов заполнения (члсло К соответствует временному интервалу xf! — ни?кнее пороговое значение).

Этот случай имеет место при образовании импульса измеряемой последовательности от поры или неровного края папиллярной линии.

В этом случае второй импульс измеряемой последовательности после линии задержки 18 устанавливает в нулевое состояние счетчик, 3, который вновь заполняется масштаоными импульсами от нуля, т. е. начнется анализ длительности очередного интервала. Триггер 7 остается в нулевом состоянии, вентиль 11 закрыт, и второй импульс измеряемой последовательности на суммирующий *вход 22 реверс:!ы311281 ного счетчика 1 не проходит. Работа реверсивного счетчика 2 в этом случае нс прерызается.

Таким ооразом, при малом интервале между первым и вторым импульсами измеряемой последовательности (13исло масштабных и м пульсов между ними меньшс К) устройство нс учитывает второй импульс, устраняя тем самым влияние помех от пор и неров!ных краев папиллярных линий на результат вычисления среднего значения.

2. Временной IIHTepBaл Т между первым и вторым импульсами измеряемой последовательности таков, что в нем укладывается от К до М масштабных импульсов, т. е. тр<т =т,;:„.

ГДЕ Гч, .кс ЗЕРХНЕЕ ПОРОГОВОЕ ЗНаЧЕНИЕ.

В этом случае при заполнении счетчика 8 масштаоными импульсами д0 числа К на выходе дешифратора 21 вырабатывается импульс. который устанавлизает триггер 7 в единичное состояние, открывая вентиль 11 для прохожден:3я втîрого импульса измеряемой последовательности на суммирующий вход 22 реверсивного счетчика 1. Второй импульс измеряемой

33ослсдоватсльности после линии задержки 18 регистрируется в реверсивном счетчике 1 и устанавливает в нулевое состояние счетчик 3, который начинает анализировать интервал между вторым и третьим импульсами измеряемой последовательности.

Таким образом, в реверсивном счетчике 1 будет регистрироваться каждый импульс измеряемой последовательности, а в реверсивном счетчике 2 будет накапливаться число масштабных импульсов, cooTBcTcTBующее сумме длительностей всех интервалов между регистрируемыми импульсами.

3. Временной интервал Т между первым и вторым импульгами измеряемой последовательности таков, что в нем укладывается оолее М масштабных импульсов, т. е. Т)т„,„с

Это соответствует моменту считывания области дактилоскопического отпечатка, на кото.ром имеется помеха в виде непропечатки (см. фиг. 2) или залипания краски, что приводит к исчезновению импульсов на этом участке измеряемой последовательности. Количество масштабных импульсов, соответствующее длительности помехи, следует исключить из рассмотрения. Импульс признака помехи вырабатывается р-разрядным двоичным счетчиком 8 в том случае, когда старший разряд этого счетчика переходит в единичное состояние. Значит, число масштаоных импульсов, после регистрации которых счетчик 8 вырабатывает импульс признака помехи, равно:

М=2

В рассматриваемом случае первый импульс измеряемой последовательности поступает на суммирующий вход 22 реверсивного счетчика 1 и фиксируется в нем. Одновременно начинается параллельное заполнение масштабными имгульсами счетчиков 2 и 3. В тот момент, когда в ннх накопится по М масштабных импульсов, на выходе счетчика 8 выраоать3вастся импульс признака помехи, которыи чг;,.Сз открытыи вентиль 10 проходит на нулевой вход тр И3гера 4 и устанавливает его в нулевос согтоянле. Вси5 тиль 8 закрывается, и поступлс l;lc масштабHhlx импульсов с входной клеммы 12 на суммирующие входы счетчиков 2 и 3 прекращается.

Кроме того, импульс признака помгхи у-TaliaBливает В нулевое СОСTояниe c !. T I!Iк 8 и пост3 -1О пает на вычитающий вход 24 ревспсивного счетчика 1, вычитая из зап:!санного в нем числа единицу. 3ТоТ жс импульс признака помехи

noc Be aagepz«iH B ."! !HI!Is aagep sI" .II 20 На время переходных процессов в триггерах счетчика 2 !

5 поступает на вычитающии вход 25 реверсивного c lcã÷èêà 2 и уменьшает находящгсся в нем

:исло на ьсли.-3333!у 131. До прихода глсдующего им33гльг;! Нз 3сряе 303! последовательности сНСТчики 1, 2 и 8 оудут на: одиться в отключенном

20 состоянии, поскольку вентили 8 и 11 закрыты.

Таким образом, если интервал времени Т между импульсами измеряемой последовательности больше т,:,-,,, то в реверсивном счетчике 1 число не увеличивается вначале единица

25 !IPi!OaB as>CTcz, a затем HM!I s ; lbc03! НРизнака по3!с3«!! вычитаетгя). В реверсивном счетчике 2 м с3сштаоныс и13п льгы 33 этот период так)ке нс накапливаются, поскольку М масштабных импульсов. подсчитаннь3х в нем до момента по30 явления импульса признака помехи, затем вычитаются. Следовательно, возникшая помеха из рассмотрения исключается.

4. Временной интервал Т между первым и вторым импульсами измеряемой последова35 тельности точно соответствует М масштабным

ИМПГЛЬгаМ, т. С. Т = Тчз с °

При этом возможно возникновение неопределенности, когда нормальный интервал между соседними импульсами измеряемой после40 довательности нельзя отличить от интервала, вознпкшег0 в результате помехи. В этом случае импульс признака помехи со счетчика 8 через вентиль 10 мог бы поступить на нулевой вход триггера 4 одновременно с поступ,чением

45 на единичный вход этого же триггера импульса измеряемой последовательности с выхода линии задержки 18. Но этого не происходит, поскольку вентиль 10 закрывается триггером 6, на нулевой вход которого поступает незадер50 жанный импульс измеряемой последовательности. Поэтому он в момент возникновения на выходе счетчика .> импульса признака помехи нс пройдет через вентиль 10 на нулевой вход триггера 4. После прохождения линии задерж55 ки 19 импуль-. измеряемой последовательности вновь установит триггер б в единичное состояние.

ТЯКИ Ч ООРЗЗОМ, IIHTCP Ba, T = Т ч1кс 1!ЕжДУ соседними импульсами измеряемой последова60 тсльпости к помехе нс отнегется.

Рагл3отренныс случаи полностью характеризу3от работу устройства во всех его режимах.

В момент окончания измерений на входную клсм33у 14 поступает импульс кониа измере65 н,3й, lxoTool 1li LOTBH313 l!I!3 3ст триггер 5 33 н3 ле311281

Вое состояние. В pcзультатс канал импульсов измеряемой последовательности закрывается.

В .реверсивном счетчике 1 будет за фи ксировано числ о импульсов измеряемой последовательности без учета помех, а в реверсивном счетчи«е 2 — число масштабных импульсов, пропорциональное сумме интервалов между зафиксированными в счетчике 1 импульсами измеряемой последовательности.

Если известен (или задан) временной интервал т,„..-, — порог, после которого интервалы считаются за помеху, то частота генератора маспггабных импульсов выбирается из соотно2„„ шения 1 „, где р — число .разрядов

ЧдKC счетчика 3.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет вычислять среднюю частоту случайно распределенных импульсов при наличии помех, приводящих к появлению импульсов на интервалах времени меньше некоторого заданного то, и помех, приводящих к исчезновению импульсов на интервалах времени больше заданного т„,„, Предмет изобретения

Устройство для определения средней частоты случайно распределенных импульсов, содержащее два триггерных счетчика, входы которых подключены к вентилям, управляющие входы которых соединены с триггерами, и логические схемы «ИЛИ», отличающееся тем, что, с цель о уменьшения влияния помех, приводящих к исчезновению импульсов на временном интервале больше заданного. он содержит третий счетчик, дополнительный триггер, соединенный с управляющим входом дополнительного вентиля, основной вход которого соединен с выходом

5третьего счетчика,,пр,ичем два основных .счетчика выполнены реверсив ными; выход дополнительного вентиля связа н с вычитающим входом первого счетчика, через линию задержки с вычитающим входом второго реверсивного

10 счетчика, через первую логическую схем

«ИЛИ» с шиной уста новки нуля третьего счетчика, а также с нулевым входом первого триггера, связанного с первым вентилем, выход которого подключен <о входу третьего счетчика

15 и к суммирующему входу второго счетчика; один из входов устройства соединен с зторым входным триггером непосредственно, а с третьим входным триггером через вторуlo схему

«ИЛИ» с шиной установки пуля третьего

2р вентиль и через вторую линию задержки соединен с основным входом третьего вентиля, второй вход которого связан с третьим триггсром, а выход подключен к суммирующему вход первого счетчика; выход второй линии задерж25 ки связан с единичным входом первого триггра, с одним из входов первой схемы «ИЛИ» и через третью линию задержки с нулевым входом третьего триггера и с единичным входом дополнительного триггера.

30 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, ITo, с целью подавления помех, приводящих к появлению импульсов на временном интервале, меньшем заданного нижнего порогового значения, оно содержит дешифратор, связанный

35 входом с третьим счетчиком, а выходом подключеHный через вторую собирательную cxñ÷ó к единичному входу третьего триггера.