Цифровой коррелометр

 

1- ° о г

Н н ты., ватка лиютвкв М.F. А

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ПИ A#HE

ИЗОБРЕТЕНИЯ (iii78 8113

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 10.01.79 (21) 2711193/18-24 с присоединением заявки 14о (23) Приоритет

Опубликовано 151230. Бюллетень Й9 46

Дата опубликования описания 151280 (51)М, КЛ,3

G 06 F 15/31

Государственный комнтет

СССР яо делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК 681. 323 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.Н. Андреев, Н.О. Герусов, )0. И. Грибанов и В.С. Демченко

Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени завод электроизмерительных приборов ЗИП (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОИ КОРРЕЛОМЕТР

Изобретение относится к цифровой. электроиэмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления, обработки измерительной информации, технического контроля, технической диагностики и т.д.

Известны многоканальные цифровые коррелометры, которые для определения корреляционной функции (КФ) используют некоррелированную выборку.

Известен коррелометр, содержащий блок умножения, блок памяти, аналого-цифровые преобразователи (1).

Недостатком устройства является погрешность синхронности при обработке процессов с периодическими составляющими.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является коррелометр, содержащий аналого-цифровые преобразователи, регистры сомножителей, блок памяти и обработки, состоящий из матричной схемы умножения, сумматора произведений, эапоминающего устройства, блок синхронизации (2).

Известные устройства используют некоррелированную выборку с постоянным шагом (интервалом), причем значение шага задержки выбирают равным длительности цикла вычислений, Некоррелированная выборка с постоянным шагом обладает существенным недостатком при обработке процессов с периодическими составляющими. В случае, если частота периодической составляющей кратна частоте выборки, то возникает значительная погрешность, которую называют погрешностью синхронности. Эта погрешность не уменьшается с увеличением объема вы" борки (как это имеет место для статистической составляющей погрешнос15 ти) и зависит от фазы между гармонической составляющей и моментами выборок.

Возникновение погрешности синхрон" ности состоит в том, что амплитудно2О частотная характеристика (АЧХ) дис-,. кретного фильтра известных (мюррела метров имеет набор боковых полос прозрачности на частотах, кратных частоте выборки, тогда как аналого25 вый фильтр (идеальное приближение дискретного фильтра) имеет одну полосу вблизи нулевой частоты. Погрешность синхронности максимальна, если в спектре частот обрабатываемого сигнала ю еются частоты, попадакщие на

788113

16

iS

3$

4$

$0

$S

d0

65 боковые полосы прозрачности АЧХ дискретного фильтра (фиг.l).

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения погрешности синхронности путем организации выборки по случайному закону, задаваемому рпределенным образом.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой коррелометр, содержащий генератор тактовых импульсов, блок синхронизации, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с управляющими1 входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, информационные входы которых являются входами коррелометрй, с управляющими входами первого и второго регистров сомножителей и блока умножения, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго регистров сомножителей, информационные входы которых подключены соответственно к выходам пер- . вого и второго аналого-цифровых преобразователей, выход блока умножения соединен со входом блока накопления, дополнительно введены триггер, первый и второй элементы И . и генератор псевдослучайных интервалов, вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход подключен к первому входу триггера, .второй вход которого соединен с шестым выходом блока синхронизации, вход которого подключен к выходу первого элемента И, первые входы элементов И соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а вторые — подключены соответственно к первому и второму выходам триггера.

На Фиг.l изображено накопление боковых полос прозрачности АЧХ дискретного фильтра до введения случайного интервала выборки; на фиг.2 алгоритм КФ с некоррелировайной выборкой до введения случайного интервала; на фиг.3 — то же, после введения случайного интервала; на фиг.4 - устранение боковых полос прозрачности при введении случайного интервала; на фиг.5 — блок-схема предлагаемого коррелометра.

Информационные входы аналого-цифровых преобразователей (AlgI) 1 и 2 соединены с исследуемыми процессами, выходы АЦП 1 и 2 соединены соответственно со вторыми входами регистров ов 3 и 4 сомножителей„ выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим входами блока 5 умножения ° Соответствующие выходы блока 6 синхронизации соединены со входами AIIJI 1 и 2, регистров 3 и 4 сомножителей и блока 5 умножения.

Генератор 7 тактовых импульсов ( в (ГтИ) соединен с первыми входами элементов И 8 и 9, выход первого элемента И 8 соединен с входом блока 6 .синхронизации, выход второго элемента И 9 соединен с входом генера тора 10 псевдослучайных интервалов, выход которого соединен со вторым входом триггера ll, прямой и инверсный выход которого соединены соответственно со вторыми входами второго и первого элементов И, первый вход триггера 11 соединен с шестым выходом блока 6 синхронизации. Выход блока 5 умножения соединен со входом блока 12 накопления.

В предлагаемое устройство, использукщее для определения КФ алгоритм с некоррелированной выборкой (фиг.2), по окончании каждого цикла до наступления следующего цикла вводится некоторый случайный интервал (фиг.3), при этом моменты выборок задаются по закону

t =9дt +Еф.0, (1) где 6,t — постоянная составляющая интервала выборки, равная длительности цикла вычислений;

1 случайная составляющая интервала выборки, представляющая собой случайную величину, равномерно распределенную в некотором интервале at);

0 - текущий цикл накопления.

Анализ статистических свойств дискретного фильтра, использующего случайную выборку по закону (1), показывает, что АЧХ дискретного фильтра имеет вид, показанный на фиг.4.

Коэффициент передачи на боковых полосах прозрачности уменьшается с увеличением объема выборки N и может быть уменьшен до допустимой величины.

Ф.

Оптимальной величиной at) является ht("-at, дискретность д1 равна шагу задержки КФ.дС, т.е. atg—

=8 дС где 4), - случайная величина, равномерно распределенная в диапазоне

О, 1,2, . ., д1/д ТПорядок работы предлагаемого корр елометра циклический. В начале каждого.цикла вычислений триггер 11 н аходится в состоянии 0, на втоI ° рой вход элемента И 8 подано Разрешение, на второй вход элемента

И 9 подан Запрет . В течение цикла вычислений тактовые импульсы с

ГТИ 7 поступают через элемент И 8 в блок 6 синхронизации. По командам с блока 6 в первый такт цикла запускаются Algl 1 и 2, в регистры 3 и

4 поступают отсчеты входных сигналов Х(ч), ч(см, эти отсчеты вводятся в блок памяти и обработки, где получается произведение Ilq(î) =

Х(4) Ч(о), Которое добавляется к суврове а п (б) (произведений с нулеЬ1

788113

Формула изобретения

3t вым сдвигом), полученной в (М-1) предыдущих циклах вычислений, получается новая сумма, которая запоминается. В течение остальных тактов цйкла н соответствии с алгоритмом некоррелированной выборки запускаются АЦП 1 и 2 и получается набор произведений П4()сд ); k=1,2,...(m-l) °

Эти произведения добавляются к сум- мам с соответствующими временными сдвигами г; Пе (1дФ), полученным в

Ы предыдущих циклах вычислений, и получаются новые суммы j, Ae (Еа8) . B течение цикла вычислений счетчик тактов блока 6 синхронизации подсчитывает число тактов. По окончании цикла вычислений командой Конец цикла с шестого выхода блока синхронизации триггер 11 устанавливается в 1, на второй вход элемента И

8 подается Запрет, на второй вход элемента И 9 подается Разрешение, на генератор 10 псевдослучайных интервалов начинают поступать через элемент И 9 импульсы TU а от

ГТИ 7 и начинается формирование 1) †. случайной составляющей интервала выборки. По окончании случайного интервала командой Конец ПСИ с выхода генератора 10 триггер 11 возвращается в 0, на элемент И 8 подается команда Разрешение, на элемент И 9 — Запрет, а в генераторе 10 устанавливается следующее значение псевдослучайного кода, который используется для формирования псевдослучайного интервала в конце сЛедующего цикла вычислений.

Далее начинается следующий (4+i) и цикл, который аналогичен рассмотренному 1)-ому циклу и так далее.

Предлагаемый коррелометр выгодно отличается от известных тем, что введение псевдослучайного интервала между циклами вычислений позволяет сущестненно уменьшить погрешность синхронности для некоррелированной выборки обрабатываемых процессов. (ифровой коррелометр, содержащий генератор тактовых импульсов, блок синхронизации, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, информационные входы которых являются входами коррелометра, с управляющими нходами первого и второго регистров сомножителей и блока умножения, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к выходам первого и

15 второго регистров сомножителей, информационные входы которых подключены соотнетстненно к выходам.первого и второго аналого-цифровых преобразователей, выход блока умножеЩ сия соединен со входом блока накопления, отличающийся тем, что,с целью повышения точности за счет уменьшения погрешности синхронности при некоррелиронанной выборке, н коррелометр введены триггер, первый и второй элементы И и генератор

1 псевдослучайных интервалов, нход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход подключен к первому входу триггера, второй вход коЗО торого соединен с шестым выходом блока синхронизации, вход которого подключен к выходу перного элемента

И, первые входы элементов И соединены с выходом генератора тактовых

З5 импульсов,ia вторые — подключены соответственно к первому и второму выходам триггера.

Источники информации, 4О принятые но ннимание при экспертизе

1. Авторское снидетельство СССР

330464t K . G 06 G 7/52, 1971., 2. Грибанон Ю.И. и др. Автоматические цифровые корреляторы. И., Энергия, 1971, с. 173-177

788113

» лдФ

РисЕ

Мср

Йср

Составитель В. Жовинский

Редактор А. Долинич Техред Н,Ковалева, Корректор.Г. Решетнйкь

Эакаэ 8354/57 . Тираж 751 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4