Коррелятор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцкалистических

Республик (iii781820 (6l ) Дополнительное к авт«свкд-ву (51) M. K .

G 06 F 15/31 (22) Заявлено 12.12.78 (21) 2694753/18 — 24

° с присоединением заявки,%

Государственный комитет

СССР (23 ) П риоритет но делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.11.80. Бюллетень № 43

Дата опубликования о 23 11 80 (53) УДК681.323 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. С, Голубев и О. В. Скворцов (71) Заявитель

Е11 F (54) КОРРЕЛЯТОР

Изобретение относится к анализу корреляционных функций, в частности к оценке величины задержки, соответствующей максимуму функции взаимной корреляции двух периодических процессов и может быть использовано для определения временных соотношений при анализе вибраций в машинах и механизмах.

Известно устройство для анализа функции корреляции, содержащее входной блок, выход которого соединен со входом блока запомина10. ния, выход которого соединен со входом умножителя, выход которого соединен с устройством регистрации, а выходы блока управления соединены с управляющими входами блока запоминания, умножителя и устройства регистрации (11.

Недостатками этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, т.е. невозможность анализа функции взаимной корреляции, невозможность определения максимума этой функции.

Известно также устройство для анализа функции взаимной корреляции, содержащее первый и второй входные блоки, блок задержки, /

2 блок умножитель и сумматор, блок синхронизации и синхронный накопитель, который содержит коммутатор и регистры хранения, входы и выходы которых соединены соответственно с выходами коммутатора и выходами синхронного накопителя (2), Недостатком устройства является невозможность получения оценки величины задержки, соответствующей максимуму функции взаимной корреляции.

Требуемый эффект может быть получен добавлением к известному устройству блока нахождения максимального значения из получаемых оценок функции взаимной корреляции.

Однако в этом случае для анализа функции взаимной корреляции для интервала задержек от 0 до Т„с, требуется значительно увеличить

Ф1ШС. врейя обработки.

При разработке описываемого устройства была поставлена задача обеспечения возможности оценки положения функции взаимной корреляции для ограниченного класса исследуемых процессов, а именно квазигармонических сигналов в смеси со случайным шумом, для

3 анализа быстропротекающих процессов с повышенной точностью, примером которых могут служить виброакустические процессы в машиl. нах и механизмах.

Цель изобретения — расширение функциона ных возможностей путем определения относительной задержки квазигармонических сигналов

Поставленная цель достигается тем, что в коррелятор, содержащий первый и второй блоки согласования, входы которых-являются соответственно первым и вторым входами коррелятора, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам коммута тора, блок задержки, вход которого подключен к выходу первого блока согласования, а выходы соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого подключен к первому входу блока умножения и суммирования, выход которого соединен со входом син хронного накопителя, синхронизирующие входы блоков согласования и задержки подключены к первому импульсному выходу синхронизирующего счетчика, кодовый выход которого подключен к кодовым входам синхронизации коммутатора и синхронного накопителя, введены блок определения периода, буферный регистр, второй коммутатор и блок нелинейного преобразования, вход которого соединен с выходом буферного регистра, синхронизирующий вход которого подключен ко второму импульсному выходу синхронизирующего счетчика, выход второго коммутатора соединен со входом буферного регистра и вторым входом блока умножения и суммирования, кодовый вход синхронизации второго коммутатора сое-, динен с кодовым выходом синхронизирующего счетчика разрядные входы которого подключены к выходу блока определения периода, вход которого соединен со вторым входом коррелятора, На чертеже изображена структурная схема устройства для анализа функции взаимной корреляции. - .

Устройство содержит первый 1 и второй 2 блоки согласования, блок 3 задержки, блок 4 умножения и суммирования, синхронизирующий счетчик 5, который далее называется блоком синхронизации, синхронный накопитель б, который содержит коммутатор 7 и регистры 8 хранения, а также блок 9 определения перйода, блок 10 нелинейного преобразования, буферный регистр ll, коммутаторы 12 и 13. Входы и выходы регистров 8 хранения соединены соответственно с информационным и синхронизирующими входами коммутатора 7, вход блока 3 задержки соединен с выходом первого блока согласования, информационный вход которого соединен с первым входом 14 устройства, второй вход 15 которого соединен

781820 с информационным входом второ о блока 2 согласования, информационный выход блока 5 синхронизации соединен с кодовым синхронизирующим входом синхронного накопителя 6 ль- а информационный вход синхронного наколи- .

5 тели 6 соединен с выходом блока 4 умножения и суммирования, импульсный выход блока 5 синхронизации соединен с синхрониэирующим входом блока 3 задержки, информационные входы коммутатора 13 соединены с выходами синхронного накопителя 6, выход коммутатора 13 соединен с первым входом блока 4 и информационным входом буферного регистра 11, выход и синхрониэирующий вход оторого соединены соответственно с входом блока 10 нелинейного преобразования и дополнительным выходом блока 5 синхронизации, разрядные входы которого соединены с выходом блока 9 определения периода, вход

20 которого соединен со вторым входом 15 устройства, импульсный выход блока 5 синхронизации соединен со входами синхронизации первого 1 и второго 2 блоков согласования, выходы которых соединены соответственно с

25 первым и вторым входами коммутатора 12 I остальные информационные входы которого соединены с выходами блока 3 задержки, вход сийхронизации и выход коммутатора 12 соединены соответственно с кодовым выходом бло30 ка 5 синхронизации и вторым входом блока 4 умножения суммирования. Блок 3 задержки содержит группы регистров 16 сдвига, вход первой иэ которых соединен со входом блока

3, вход синхронизации которого соединен с тактовыми входами групп регистров 16 сдвиЗ5 га, выход каждой иэ которых соединен с входом следующей группы регистров сдвига и соответствующим выходом блока 3, Устройство работает следующим образом.

Входные нормированные сигналы у и у по даются на входы 14 и 15 устройства.

Блоки 1 и 2 в зависимости от формы представления входных сигналов преобразуют их в требуемый формат, например в двоичный код

45 с фиксированной запятой..Если информация, поступающая на входы, представлена в двоич- ной цифровой форме, то в качестве входных блоков используются буферные регистры, а если эта информация представлена в аналоговой форме, то в качестве этих блоков используются аналого-цифровые преобразователи.

Информация с выхода первого входного блока 1 поступает на входы блока 3 задержки и коммутатора 12. Информация с выхода второго блока 2 также поступает на коммутатор

12, остальные входы которого соединены с выходами блока.3 задержки. Один из входных сигналов поступает на вход блока 9 определения периода, который выделяет и вычисляет

5 78 величину периода сигналов и передает информацию об этом периоде в блок 5 синхронизации, который предназначен для управления работой остальных блоков и обеспечивает формирование в течение периода исследуемых сигналов заданного числа импульсов на своем тактовом выходе. По каждому из этих импульсов происходит считывание иэ блоков 1 и 2 значений величины входных сигналов в данный момент времени и сдвиг информации о значении величины сигнала Х в предыдущие моменты времени в блоке 3 задержки, На каждом из выходов блока 3 задержки таким образом формируется информация о сигнале, поступившем на вход 14 со сдвигом на величину периода исследуемого сигнала, по сравнению с предыдущим выходом, а на первом выходе информация сдвинута на один период по сравнению с текущим моментом времени. Работа коммутатора 12 синхронизируется счетчиком 5, который синхронно управляет работой коммутаторов 7 и 13. Благодаря этому, блок умножения суммирования обеспечивает в течение периода Т накопление в -ом регистре 8 синхронного накопителя 6 суммы вида где n — равно числу импульсов генерируемых блоком синхронизации за период Т; (. — информация о величине сигнала У, поступившего на вход 15 в j -ый момент времени;

)(— информация о величине сигнала Х

Ц в данный момент времени при

i = 0 и с запаздыванием íà Tj, где i — номер выхода блока запоминания.

После окончания суммирования, т.е. при

j--N блок 5 управления обеспечивает считывание накопленных сумм через буферный регистр

11 в блок 10 нелинейного преобразования.

В блоке 10 производится анализ вводимых через буферный регистр 11 накопленных сумм с учетом их номера с выделением наибольшего значения суммы С „и соответствующего ему номера этой группы (суммы) — М. После выявления этих величин в блоке 10 производится оценка положения максимума функции взаимной корреляции в соответствии с выражением

1820 6 где Т -- половина периода сигнала, поступившего на вход 15;

Сь1 нормированный коэффициент корреляции.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает получение оценки максимума функции взаимной корреляции двух квазигармонических сигналов при сравнительно малых затратах оборудования и расширенном диапазоне частот.

Формула изобретения

Коррелятор, содержащий первый и второй блоки согласования, входы которых являются

j5 соответственно первым и вторым входами коррелятора, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора, блок задержки, вход которого подключен к выходу первого блока согласования, а выходы соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого подключен к первому входу блока умножения и суммирования, выход которого соединен со входом синхронного накопителя, синхрониэирующие входы

25 блоков согласования и задержки подключены к первому импульсному выходу синхронизирующего счетчика, кодовый выход которого подключен к кодовым входам синхронизации коммутатора и синхронного накопителя, о т л и30 ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения относительной задержки квазигармонических ситналов, в коррелятор введены блок определения периода, буферный регистр, второй коммутатор и блок нелинейного преобразования, вход которого соединен с выходом буферного регистра, синхронизирующий вход которого подключен ко второму импульсному выходу синхронизирующего счетчика, выход второго коммутатора соединен со входом буферного регистра и вторым входом блока умножения и суммирования, кодовый вход синхронизации второго коммутатора соединен с кодовым выходом синхрониэирующего счетчика, разрядные входы которого подключены к выходу блока определения периода, вход которого соединен со вторым входом коррелятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5п 1. Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., "Энергия", 1967, с. 248;

2. Авторское свидетельство СССР, Р 275542, кл. G 06 F 15/34, 1969 (прототип).

781820

Составитель В. Жовинский

Техред Н. Ковалева КорректорМ. Вигула

Редактор О. Малец

Заказ 8136/54

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д, 4/5