М. К. Томиловский, P. С. Ханукаев, М. В. Шесааков .и В. В. Щипцов (72) А вторы изобретения (7I ) Заявитель . Северо-западный заочный политехнический институт

| (54) АНАЛИЗАТОР ФЛУКТУАЦИЙ СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к технике обработки сигналов и может быть исполь- зовано для анализа шумов механизмов, гидроакустических шумов, речевых сигналов, биопотенциалов головного мозга и других сложных сигналов естественноS го происхождения.

Известно устройство, которое содержит последовательно включенные диффе|о ренцирующий блок, усилитель-ограничитель и стробируемый интегратор. При использовании совместно с анализатором импульсов оно позволяет регистрировать одномерные функции плотности распределения разностей высот соседних экстремумов (текущих амплитуд сложного сигнала) (lj.

Недостатком известного устройства является то, что в нем определяются па- В раметры (текщие амплитуды) лишь наиболее быстрых флуктуаций сигнала и теряется информация, содержащаяся s мед» ленных флуктуациях. Помимо этого в из2 вестном устройстве не определяются временные параметры флуктуаций.

Бель изобретения вЂ” повышение точности измерений устройства и увеличение информативности результатов анализа.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные дифференцирующий блок, усилитель- ограничитель > формирователь и интегратор, осциллог|эаф оптически связанный с фоторегистратором, дополнительно введены три блока запоминания, два сумматора и инвентор, причем другие выходы формирователя связаны с управляющими входами всех блоков запоминения и со входом Z осциллографа, выход интегратора подключен ко входу

Х осциллографа, ко входу "У" которого подключен выход второго блока запоминания; вход инвертора и первый вход первого сумматора соединены со входом дифференцирующего блока, выход инвертора подключен к первому входу второго сумматора и одновременно через

3 834570 первый блок запоминания соединен с объединенными вторыми входами обоих сумма- р торов, выходы которых подключены соответственно ко входам второго и третьего и блоков запоминания, 5 в

Кроме того, анализатор содержит и в последовательно соединенных анализа- с торов, в каждом из которых выход тре- ф тьего блока запоминания одного из ана- У лизаторов соединен со входом дифференци- 1о с рующего блока другого анализатора. х

На чертеже представлена блок-схема п соединения ступеней. л

Устройство содержит несколько после- р довательно соединенных однотипных сту- .15 ф пеней. Вход первой ступени является входом устройства. Отдельная ступень т содержит дифференцирующий блок 1, вход д которого соединен со входом ступени, а н выход - с усилителем-ограничителем 2, выход которого в свою очередь подключен к входу формирователя 3 коммутирующих импульсов. Выходы формирователя 3 ф подключены к управляющему входу ин- б тегратора 4, первым входам блоков за- н поминания памяти 5-7, а также ко вхо- э ду Z осциллографа 8.

Вход инвертора 9 подключен ко входу э устройства, выход его соединен со вто- с рым входом блока 5 запоминания, выход которого соединен с первыми входами э сумматоров lO и ll- Второй вход сум- к матора lO соединен со входом устрой- п ства, а второй вход сумматора ll соединен х с выходом интвентора 9. Выходы сумматоров 10 и l l соединены со вторыми З5 н входами блоков 6 и 7 запоминания. Выход интегратора 4 соединен со входом с

Х осциллогрфа 8; выход блока 6 опеэ ративной памяти соединен со входом з ю е

У осициллографа 8, оптически связан40

P ного с фоторегистрируюшим устройством l2. Выход блока 7 запоминания со входом следующей ступени. Число ступеней определяется сложностью сигнала л и приближенно может быть определе- 45 но в случае шумоподобного сигнала по формуле где h -чис- ло ступеней; Фп,; максимальна частота в спектре сигнала; 4та;, -минимальная частота.

B случае когда сигнал содержит несколько компонент, длительности флуктуа« ции которых различаются более чем в два раза, число ступеней должно быть равно числу компонент.

Устройство работает следующим обазом.

Анализируемый сигнал подают на вход ервой ступени, который соединен со ходами дифференцируюшего блока l, инертора 9, а также со вторым входом умматора lO. Сигнал с выход а диференцирующего Блока l поступает на силитель-ограничитель 2. Нули этого игнала соответствуют экстремумам исодного сигнала. Прямоугольные имульсы с выхода усилителя-страничитея 2 поступают на формирователь 3 упавляющих импульсов. С первого выхода ормирователя 3 короткие управляющие импульсы поступают на управляемый инегратор 4, который в промежутках межу импульсами формирует пилообразное апряжение, пропорциональное длительноти интервала между соседними экстремуами. Это напряжение поступает на вход

Х" осциллографа 8. Блок 9 выполняет ункции инвертора исходного сигнала и уферного каскада для блока 5 оперативой памяти, в котором запоминаются кстремальные значения сигнала на время, равное интервалу между соседними кстремумами. Запоминание обеспечиваетя открыванием блока.5 на короткое время в момент прохождения сигнала через кс тремал ьно е значение. Управление блоом 5 запоминания осуществляется имульсами, поступающими со второго выода блока 3

В сумматоре lO осуществляется сложеие инвертированного значения предыдущего экстремума с текущим значением игнала и в момент достижения сигналом кстремального значения осуществляется апоминание в блоке 6 запоминания азности значении текущего и предыдущего экстремумов. Запомненная величина подается на вход "У" осциллографа 8.

Управление блоком 6 запоминания осуществляется импульсами, поступающими с третьего выхода блока 3. В сумматоре

1 формируется полусумма предыдущего экстремума и текущего значения сигнала и величина этой полусуммы запоминается блоком 7 запоминания в момент достижения сигналом экстремального значения.

Управление блоком 7 запоминания осуществляется сигналами с третьего выхода блока 3. На выходе блока 7 запоминания формируется ступенчатый сгла55 женный сигнал, в котором исключены,наиболее быстрые флуктуации сигнала. Этот сигнал подается на следующую ступень.

В момент прохождения сигнала через

В результате фотографической обработки получают двумерные картины, число которых равно числу ступеней. Каждая картина представляет собой отображение двумерной функции плотности распределения параметров, характеризующей отдельные флуктуации сигнала, т.е. его отклонения по отношению к сигналу, формируемому из исходного посредством интерполяции между средними точками между соседними экстремумами. П, и таком подходе сигнал в целом представляется как состоящий из наложенных друг на друга флуктуаций различной деятельности и амплитуды. Целесообразность оценки параметров флуктуаций определяется тем, что в сложных сигналах ес.тественного происхождения (акустические шумы, речевые сигналы, биопотенциалы и др). флуктуации разной длительности порождаются разными физическими механизмами и анализ флуктуаций является в этом случае адекватным методом анализа.

5 8 экстремальное значение на вход "2 осциллографа 8 поступает с четвертого выхода блокаЗ импульс подсветки. В резульrare одновременного действия трех сигналов, поступающих на входы Х", " и"Z™ осциллографа 8 на его экране высвечивается точка, координаты которой представляют собой интервал между соседними экстремумами и перепад между значениями соседних экстремумов наиболее быстрых флуктуаций входного сигнала; получаемое на экране осциллографа 8 изображение регистрируется на фотопленке или фотобумаге с помощью фоторегистрирующего устройства l2.

34570 6

Формула изобретения

l. Анализатор флуктуаций сложных сигналов, содержащий последовательно соединенные дифференцирующий блок, усилитель-ограничитель, формирователь и интегратор, осциллограф, оптически связанный с фоторегистратором, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него

1р дополнительно введены три блока запоминания, два сумматора и инвертор, причем другие выходы формирователя связаны с управляющими входами всех блоков запоминания и со входом 2. осциллографа, выход интегратора подключен ко входу

"X" осциллографа, ко входу У" которого подключен выход второго блока запоминания, вход инвертора и первый вход rtep вого сумматора соединены со входом дифференцнрующего блока, выход инвертора подключен к первому входу второго сумматора и одновременно через первый блок запоминания соединен с объединенными вторыми входами обоих сумматоров, выходы которых подключены соответственно ко входам второго и третьего блоков запомининия.

2. Анализатор по п. L, о т л и ч а юшийся тем, что, содержит H последовательно соединенных анализаторов, в каждом из которых выход третьего блока запоминания одного из анализаторов соединен со входом дифференцирующего блока другого анализатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Блохин А. В. Аппаратурный анализ характеристик случайных процессов. М., Энергия", 1976, с. 42-.44.

Устройство для определения класса радио-сигналов // 832492

Устройство для анализа случайных процессов // 832491

Анализатор спектра // 832490

Анализатор спектра амплитуди фаз // 830252

Устройство обнаружения сигналови измерения их параметров // 830251

Анализатор спектра // 828107

Анализатор спектра флюктуацийвидеоимпульсов // 828106

Анализатор спектра радиосигналов // 822073

Цифровой анализатор гармоник // 822072

Способ спектрального исследования импульсного излучения // 2103697

Способ регистрации спектра пространственных частот двумерного изображения объекта // 2107923

Изобретение относится к обработке оптической информации и может быть использовано для решения задач регистрации изображения спектра, получаемого в Фурье-плоскости оптоэлектронного спектроанализатора

Анализатор частотно-временного распределения мощности // 2108591

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для построения анализаторов спектра параллельного типа

Способ определения частоты электрической сети // 2110804

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите и противоаварийной автоматике электрических систем, и может быть использовано в цифровых системах защиты при прецизионном определении частоты сети

Анализатор спектра // 2114441

Изобретение относится к области радио- и измерительной техники и может быть использовано при разработке и модернизации анализаторов спектра и панорамных приемников

Способ спектрального анализа сигналов // 2127888

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования при спектральном анализе сигналов с постоянной относительной разрешающей способностью по частоте

Акустооптический измеритель параметров радиосигналов // 2130192

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в качестве высокоточного измерителя параметров радиосигналов в широкополосных системах связи, пеленгации и радиоразведке

Способ определения спектра электрических сигналов // 2133041

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для спектрального анализа электрических сигналов

Способ (варианты) и устройство (варианты) оценивания несущей частоты // 2137143

Изобретение относится к радиоизмерительным приборам

Акустооптический приемник-частотомер // 2142140

Изобретение относится к радиоизмерительным устройствам для высокочувствительного приемника-частотомера в системах связи, пеленгации и радиоразведки