Способ определения параметров экстремумов сигналов и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик пп922645

{6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 22.05.80 (21) 2927721/18-21 с присоединением заявки йй (5 l ) M. Кл.

G 01 R 19/04 тосудврствениый комитет (23) Приоритет оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 2). 04.82. Бюллетень Рй 15

Дата опубликования описания 25. 04. 82 (5З) УДК621. 317.

° 7(088. 8} (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭКСТРЕМУМОВ

СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измеритель. ной технике и может использоваться

I для огределения параметров экстремумов сигналов в устройствах классификации сигналов.

Известен способ. определения параметров экстремумов сигналов, заключающийся в том, что задерживают входной сигнал на время - и определяют разность текущего и задержанного входных сигналов, фиксируют моменты смены знака указанной разносТи, причем за моменты экстремумов сигнала принимают мсменты смены знака указанной разности 011.

Недостатками этого способа являют15 ся ограниченное число выделяемых для а;-;ализа параметров экстремумов сигналов, а также потеря работоспособности при малых значениях кривизны сиг20 налов в точках их экстремумов.

Наиболее близким техническим решением является способ для определения параметров экстремумов сигналов,,заключающийся в том, что задерживают входной сигнал на время . и определяют разность текущего и задержанного входных сигналов, затем указанную разность сравнивают с двумя порогами, измеряют интервал времени, в течение которого указанная разность не превышает порогов, затем вычисляют половину длительности этого интервала и фиксируют момент его окончания, после чего определяют момент экстремума сигнала путем вычитания половины длительности этого интервала от момен та его окончания L21.

Способ осуществляют устройством для определения параметров экстремумов сигналов, содержащем блок задержки и вычитатель, первый вход которого соединен с входом устройства, а второй †: с выходом блока задержки, при этом выход вычитателя соединен с входом двух пороговых устройств, выходы которых подключены к двум входам выделителя экстремумов, выход

3 9226 которого соединен с первыми входами счетчика длительности экстремумов и регистратора времени, вторые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, причем выходы пороговых устройств .подключены к первым двум управляющим входам блока задержки, третий управляющий вход которого соединен .с выходом генератора импульсов. 1О

В этом устройстве функции блока задержки выполняет цепь из последовательно соединенных реверсивного счетчика и преобразователя код-напряжение, причем время задержки определяется временем установления сигнала на выходе преобразователя код-напряжение.

Недостатки этого способа — ограниченное число параметров экстремумов сигналов, выделяемых для анализа, отсутствие регистрации параметров экстремумов в реальном масштабе времени и наличие ошибок определения моментов экстремумов сигналов, несим- g5 четричных относительно экстремальных точек.

Общим недостатком известных способов определения параметров экстремумов сигналов является ограниченное число выделяемых для анализа параме тров экстремумов сигнала.

Причина указанного недостатка из- вестных способов заключается в том, что они позволяют выделять только экстремальные и следующие за ними значения сигнала и не выделяют значений сигнала, предшествующих экстремал ьным °

Цель изобретения - расширение функ-, .циональных возможностей путем регистрации параметров сигнала в областях еro экстремумов.

Поставленная .цель достигается тем что, согласно способу определения параметров экстремумов сигналов, заключающемуся в том, что входной сигнал задерживают на время и определяют разность текущего и задержанного входных сигналов, дополнительно к этому

$0 формируют опорный сигнал, равный модулю указанной. разности, который затем задерживают на время, после чего задержанный опорный сигнал делят на текущий опорный сигнал, а результат деления сравнивают с пороговыми значе-55 ниями и по результатам сравнения определяют в реапьном масштабе времени последовательно первый момент времени, "5 4 предшествующий точке экстремума, вто;. . рой момент времени, соответствующий точке экстремума, и третий момент времени, следующий за экстремальным, при этом значения входного сигнала, соответствующие указанным моментам времени, выделяют для анализа.

Такой способ может быть осуществлен устройством для определения параметров экстремумов сигналов, содержащим первый блок задержки и вычитатель,первый вход которого соединен с входом устройства, а второй подключен к выходу первого блока задержки, а также первое и второе пороговые устройства, в который введены последовательно соединенные формирователь модуля, второй блок задержки и делитель .напряжения, второй вход которого соединен с входом второго блока задержки, а также третье пороговое устройство, первый, второй и третий формирователи импульсов и первый, второй и третий электронные ключи, первые входы которых соединены с входом YcTDQNcTBB причем выход делителя напряжения подключен к входам первого, второго и третьего пороговых устройств, выходы которых соответственно через первый, второй и третий формирователи импульсов подключены к вторым входам первого, второго и третьего электронных ключей, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам устроиства, а выход вычитателя соединен с входом формирователя модуля напряжения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема для осуществления способа; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства..

Вход I устройства соединен с входом первого блока 2 задержки и с первым входом вычитателя 3, второй вход которого подключен к выходу первого блока 2 задержки. Выход вычитателя

3 подключен к входу. формирователя 4 модуля напряжения, выход которого соединен с входом второго блока 5 задержки, выход которого подключен к первому входу делителя б напряжения, второй вход которого соединен с выходом формирователя 4 модуля напряжения. Выход делителя 6 напряжения подключен к входам первого 7, второго 8 и третьего 9 пороговых устройств, выходы которых соединены соответственно с входами первого 10,второго 11 и третьего 12 формирователей

Напряжение uq,t) сравнивается с пороговыми значениями Ед„, Еп и Е соответственно первого, второго и третьего пороговых устройств 7,8, и 9, В моменты пересечения снизу вверх напряжением 05(1) порогового уровня Е, .первого порогового устройства 7 на выходе последнего формируется положительный перепад напряжения, при этом на выходе первого формирователя 10 импульсов вырабатывается импульс длительностью g (фиг. 2е), открывающий первый электронный ключ 13 на интервал 5, в течение которого вход5 9226 .импул ь сов. Вход 1 устройст ва подключен к первым входам первого электронного ключа 13, второго электронного ключа 14 и третьего электронного ключа 15, вторые (управляющие) входы которых соединены соответственно с выходами первого 10, второго 11 и третьего 12 формирователей импульсов. Выход первого электронного ключа 13 соединен с первым выходом 16 10 устройства, выход второго электронного ключа 14 подключен к второму выходу 17 устройства, а выход третьего электронного ключа 15 соединен с третьим выходом 18 устройства. 15

Работа устройства заключается в следующем.

Входной сигнал от входа 1 устройства поступает на вход первого блока 2 задержки, на выходе которого 20 формируется сигнал, задержанный относительно входного на время in. Кроме того входной сигнал поступает на первый вход вычитателя 3, на выходе которого формируется сигнал, пропор- 25 циональный разности текущего и задержанного сигналов. Выходное напряжение вычитателя 3 поступает на вход формирователя 4 модуля напряжения, ;".а выходе которого Формируется сигналзо равный модулю его входного напряжения. Второй блок 5 задержки осуществляет задержку на время ь2 сигнала, поступающего на его вход с выхода формирователя 4 модуля напряжения.

Сигнал с выхода второго блока 5 задержки поступает на первый вход делителя 6 напряжения. На выходе делителя 6 напряжения формируется напряжение, пропорциональное отношению вы- 4О ходного напряжения второго блока 5 задержки к его входному напряжению.

Выходной сигнал делителя 6 напряжения сравнивается с пороговыми уровнями первОГО 7 ВтОрОГО.8 и TpeTье 45

t-o 9 пороговых устройств. При пересечении снизу вверх выходным напряже- . нием делителя 6 напряжения порогово-. го уоовня первого порогового устройства 7 на выходе последнего формиру50 ется положительный пеоепад напряжения, при поступлении на вход формирователя 10 импульсов на выходе последнего формируется положительный импульс длительностью (ь, открываю55 щий первый электронный ключ 13, при этом сигнал с входа 1 устройства через открытый первый электронный ключ 13 в течение времени присутствия

45 6 положительного потенциала на его втором входе проходит на первый выход

16 устройства. Аналогично, в моменты

I пересечения сигналом снизу вверх пороговых уровней соответственно второго и третьего пороговых устройств

8 и 9 на интервалы времени 2 открываются соответственно второй электронный ключ 14 и третий электронный ключ 15, при этом сигнал с входа 1 устройства проходит соответственно на второй 17 и третий 18 выходы устройства.

При поступлении на вход 1 устройства сигнал A sir@at (фиг. 2а) на выходе первого блока 2 задержки, осуществляющем задержку входного сигнала на время Т4, формируется напряжение 04 (t), ра вное 04 (с) =A sine t- c <).

П р и этом напряжение Ug (t) на выходе вычитателя 3 (фиг. 2б), пропорциональное разности напряжений на его входах, равно

U2(t) = А ЬЮ at — А Sin +- .,)) = К Au) „CO u3<, где )(— коэффициент усиления диффе-. ренциального усилителя, выполняющего

:функции вычитателя.

Напряжение J (t) (фиг. 2 б) на выходе формирователя 4 модуля напряжения имеет вид Оз,t)=/KAwi„cos t/, Путем задержки напряжения Ug(t) на время на выходе второго блока 5 задержки формируется напряжение uö(t) (фиг. 22), имеющее вид U<(t)

= /KA л,cosa(t — i 2 ) /. В этом случае на выходе делителя 6 напряжения формируется напряжение 05 (t) (фиг.. 2с ), " - :-1 озй.с- -2), / I -os с А-Ы/ ЗФ aha -4 ЮЬЫС 2 Соъ (йС!

92264 ной сигнал проходит на первый выход устройства.

Аналогично, в моменты гересечения снизу вверх напряжением пороговых уровней Еп и Ея соответственно второго и третьего пороговых устройств

8 и 9, на выходах последних формируются положительные перепады напряжения, при этом на выходах второго 11 и третьего 12 формирователей импуль- 1о сов вырабатываются импульсы (Фиг.2,зе и 2 ), открывающие на время ьз соответствеНно второй и третий электронные ключи 14 и 15 для пропускания сиг. нала с входа устройства соответственно на второй и третий выходы 17 и 18.

При этом на первом выходе 16 устройства выделяется мгновенное значение сигнала, предшествующее экстре . yp мальному, на втором выходе 17 устройства выделяется мгновенное значение сигнала, соответствующее экстремальному, а на третьем выходе 18 устройства выделяется мгновенное значение сигнала, следующее за экстремальным.

Путем выбора порогового значения Еп первого порогового устройства 7 устанавливается интервал времени между сигналами на первом, выходе 16 устройства и на втором выходе 17 устройства.

Аналогично путем выбора порогового значения Е з третьего порогового устройства 9 устанавливается интер35 вал времени между сигналами на втором 17 и третьем 18 выходах устройства.

Таким образом, предлагаемый способ определения экстремумов сигналов

40 позволяет выдепять для анализа не только экстремальные и следующие за ними значения сигнала, но и значения сигналов в областях его экстремумов, предшествующие экстремальным.

Расчетным путем установлено, что

45 интервал времени, за который выделяемое предлагаемым способом предшествующее значение сигнала определяет экстремальное. определяется только параметрами устройства, реализующего спо- 50 соб, и не зависит ни от амплитуды, ни от частоты входного сигнала в полосе стандартного телефонного канала.

Применение предлагаемого способа ,и устройства, реализующего этот

" особ, по своему назначению, например, в составе устройства .классификации сигналов, за счет выделения для анализа дополнительных параметров экстремумов, например симметричности сигнала относительно точек его экстремумов, а также за счет повышения точности определения моментов времени и величин экстремумов сигналов, позволит повысить вероятность правильной классификации сигналов.

Кроме того, предлагаемое устройство осуществляет выделение необходимых для анализа значений сигнала в реальном масштабе времени, что способствует упрощению устройств классифика ции.

Формула изобретения

Способ определения параметров экстремумов сигналов, заключающийся в том, что входной сигнал задерживают на время ь и определяют разность текущего и задержанного входных сигналов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем. регистрации параметров сигнала в областях его экстремумов, формируют опорный сигнал, равный модулю указанной разности, который задерживают на время

2. после чего задержанный опорный сигнал делят на текущий опорный сигнал, а результат деления сравнивают с пороговыми значениями и по результатам сравнения определяют в реальном масштабе времени последовательно первый момент времени, предшествующий точке экстремума, второй момент времени, соответствующий точке экстремума, и третий момент времени, следующий за экстремальным, при этом значения входного сигнала, соответствующие указанным моментам времени, выделяют для анализа.

2. Устройство для осуществления способа определения параметров экст.., ремумов.сигналов по и. 1, содержащее первый блок задержки и вычитатель, первый вход которого соединен с входом устройства, а второй подключен к выходу первого блока задержки, а также первое и второе пороговые устройства, о .т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены последовательно соединенные формирователь модуля,,второй блок задержки и делитель на-, пряжения, второй вход которого сое9226 динен с входом второго блока задержки, а также третье пороговое устройство, первый, второй и третий формирователи импульсов и первый, второй и третий электронные ключи, первые входы которых соединены с входом устройства, причем выход делителя напряжения подключен к входам первого, второго и третьего пороговых устройств, выходы которых.соответст- 30 венно через первый, второй и третий формирователи импульсов подключены к вторым входам первого, второго и

45 10 третьего. электронных ключей, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам устройства, а выход вычитателя соединен с входом формирователя модуля напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 6 16595 кл. G 0 1 R 19l04, 1 976.

2. Авторское свидетельство СССР

1 547702, кл. G 01 В. 19/04, 1975

922645

ВИИИПИ Заказ 2574/59 Тираж 719 Подписное

М Ю

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