1262523 - Многоканальный цифровой коррелометр

Многоканальный цифровой коррелометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления, обработки измерительной информации, техниt (t) ческой диагностики и т.п. Цель изобретения - повьшенйе точности, которая достигается за счет введения групп элементов И, элементов ИЛИ, элементов НЕ и блока .задания временного интервала с соответствующими функциональными связями между ними и известными блоками коррелометра. Работа коррелометра позволяет расширить диапазон частично-коррелированной выборки, в пределах которого интервал выборки наиболее приближен к минимальному, что приводит к более эффективному использованию вычислительного устройства коррелометра при а & обработке реализаций фиксированной (Л длительности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪЬЛИН

Ai (gg 4 С 06 Г 15/336

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

l13, : И ! Ы;6ЯН01Ы.4

К ASTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

r (2I) 3877612/24-24 (22) 08.04.85 (4e) 07.10.86. Бюл. У 37 (72) В.Н. Андреев и Ю.И. Грибанов (53) 681.32 (088.8) (56) Грибанов Ю.И. и др. Автоматические цифровые корреляторы.. вЂ” М.:

Энергия, 1971, с. 179, 184, рис. 4-21, 4-22. ческой диагностики и т.п. Цель изоб ретения вЂ” повьппение точности, которая достигается за счет введения групп элементов И, элементов ИЛИ, элементов НЕ и блока .задания временного интервала с соответствующими функциональными связями между ними и известными блоками коррелометра. Работа коррелометра позволяет расши- рить диапазон частично-коррелированной выборки, в пределах которого интервал выборки наиболее приближен к минимальному,.что приводит к более эффективному использованию вычислительного устройства коррелометра при обработке реализаций фиксированной длительности, 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛОМЕТР (57) Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления, обработки измерительной информации, техниуй) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В коррелометре по заданным параметрам вычисляемой корреляционной функции (КФ) вЂ” числу ординат КФ П1 и шагу задержки bL вЂ” устанавливаются параметры алгоритма вычисления КФ 1 и Я, близкие к оптимальному для данных Е и bL . В соответствии с установленными параметрамии с выполняется следующее: выбирается объем 1 блока 8 памяти, требуемый для создания временного сдвига между отсчетами обрабатываемых процессов; устанавливается определенный порядок формирования адресов блока 14 памяти, в котором накапливаются суммы произведений; устанавливается определенный порядок запуска входных аналого-цифровых преобразователей 1 и 2 (АЦП), 40

1262

Цель изобретения вЂ” повышение точности измерений при обработке реализаций фиксированной длительности. 10

На фиг. 1 представлена структурная схема коррелометра; на фиг.2 структурная схема блока управления; на фиг. 3 вЂ” временные диаграммы работы коррелометра. 15

Коррелометр (фиг. 1) содержит второй и первый аналого-цифровые преобразователи 1 и 2 соответственно, элемент ИЛИ 3, первую группу элементов

И 4, делитель 5 частоты, генератор 20

6 тактовых импульсов, первый регистр

7, первый блок 8 памяти, третий регистр 9, второй регистр 10, умножитель 11, сумматор 12, четвертый регистр 13„ второй блок 14 памяти, группу триггеров 15, третью группу элементов И 16, вторую группу элементов И !7, группу элементов ИЛИ 18, группу элементов НГ 19, блок 20 управления, блок 21 задания временного З0 интервала, первый 22 и второй 23 информационные входы коррелометра.

Блок управления {фиг.2) содержит вход 24 запуска, генератор 25 такто- вых импульсов, элемент И 26, триггер

27, счетчик 28, дешифратор 29, элемент 30 задержки, вход 31 задания временного интервала.

523

2 что позволяет рационально согласовать прецедуры дискретизации обрабатываемых сигналов и их обработки.

В конечном итоге расширяется диапазон частично коррелированной (ЧК) выборки, в пределах которого интервал выборки наиболее приближен к минимальному, что приводит к более эффективному использованию вычислительного устройства коррелометра и к повышению точности вычислений при обработке реализаций фиксированной длительности.

Коррелометр работает следующим образом.

АЦП 2 запускается .с выхода генератора 6 импульсации с интервалом h

АЦП l запускается с выходов элементов И 4 через элемент ИЛИ 3 с интервалом " . Тактовые импульсы с генератора 6 пересчитываются в g раз с помощью делителя 5 частоты и элементов И 4. Коэффициент пересчета Cj является параметром алгоритма и задается блоком задания временного интервала 21.

Дискретные отсчеты из АЦП 1 и 2 вводятся в регистры 7 и 10. Регистр

7 является регистром числа блока 8, в котором в течение цикла вычислений запоминаются текущие отсчеты процесса x(i) . Регистр 9 является регистром адреса блока 8.

Отсчеты из регистров 7 и 10 вводятся в умножитель ll, полученные проиэведения с одинаковым временным сдвигом суммируются в сумматоре 12.

Суммы произведений накапливаются в блоке 14. Порядок обращения к блоку

l4 задается триггерами 15, которые задают адрес блока !4. Триггеры 15 соединяются друг с другом по схеме двоичного счетчика через группы элементов 16 вЂ” 19.

Каждому измерению предшествует процедура определения параметров алгоритма, которая выполняется с помощью блока 21. Этот блок по заданному оператором значению d L определяет параметр с(, оптимальный для данного измерения параметров КФ Ь и

m. При фиксированном значении Т, (техническая характеристика коррелометра) каждому значению л 1. соответствует оптимальное значение С! . Оно определяется по отношению Q =ш/Ь, где 1 вЂ” ближайшее меньшее двоичное в число отношения с = аL/Т, .

3 1262

Число определяет емкость блока

8 и равно числу ординат процесса х((), которые требуется запомнить в блоке 8 в течение цикла вычислений.

Число с задает интервал дискретизации отсчетов процесса x(i)(d) С д),) и закон изменения аргумента 1 в тевЂ” чение цикла вычислений:

Т = (к.1 + к ) д7= ко, 1О который определяет порядок задания адресов блока 14 к = K1+cl-к2 к1 =Оэ I° ..... с вЂ” 1; кг = О,!..., вЂ” 1.

Определение парметра с для ряда значений д ь и параметров коррелометра Т, =I мкс и п1= 120 иллюстрируется в таблице. 20

В соответствии с таблицей. построен блок 21. Этот блок представляет собой коммутационную схему, на входы которой с переключателя лицевой панели подается выбранное пользователем 25 значение Ы .. Группы значений д соответствующие одинаковым < объединены и подключены через инверторы к выходам блока 21.

В соответствии с параметром С

30 появляется "1" на одном из выходов блока 21, которая поступает на один из элементов И 4 (устанавливая коэффициент пересчета делителя 5 частоты, равным Q ) и на элементы 17 и

19. При этом подается "разрешение" на первый вход схемы И 17 и через инвертор 19 вЂ” "Запрет" на один из входов элемента И 16, цепь переноса между соседними триггерами 1) через

40 элементы 17 и 18 соответствующей группы разрывается. В других аналогичных элементах, на вторые входы. вв которых из блока 21 подан "О, подан "Запрет" на элемент И 17 и "Pasрешение" на элемент И 16 и включена цепь переноса между соседними триггерами 15. Таким образом, при задании параметра <(группа триггеров 15 делится на две части и перенос иэ младшей части в старшую разрывается.

Коэффициент пересчета младшей части устанавливается равным (),, старшей части вЂ” (. При формировании кода адреса младшая часть триггеров )5

1 задает коэффициент к, старшая вЂ, к

Рассмотрим работу коррелометра;в течение цикла вычислений.

523 4

Перед началом цикла триггеры 15 находятся в нулевом состоянии. По командам с выхода генератора 6 и элементов И 4 запускаются АЦП 1 и 2 и в регистры 7 и 10 поступают очередные отсчеты xjgPD L ), у(/L)6L )

Импульс запуска АЦП 2 с выхода генератора 6 поступает на вход запуска блока 20 управления, после чего формируется последовательность управляющих сигналов, которые образуют первый частный цикл вычислений (полный цикл вычислений, состоящий из и1 тактов, содержит с частных циклов вычислений, каждый из которых содержит 1 тактов). В течение первого частного цикла отсчет y(g)A L ) умножается на отсчеты x(g(g вЂ” K )47 находящиеся в блоке 8. В начале первого такта первого частного цикла из "нулевого" адреса блока 14 в регистр 13 считывается сумма произведений

4+t -1 (О)) П(о)= ()Рд ) уЯРы) -1 +1 Р полученных в предыдущих () --1). циклах вычислений. сомножители x(QL)h L); y(9 ь)лт) вводятся в умножитель 11, перемножаются, полученное произведение добавляется в сумматоре 12 к сумме 1))(o) и получается сумма,)(а):

4+8

) (О) =) П(о) = х() Рд ) y(9P@7), 4. 4 Р которая заносится в регистр 13. ф

В конце такта отсчет x($vé L ) записывается в блок 8, сумма Д(о) в блок 14, добавляется "1" в регистр

9 и в триггеры )5, при этом "1" поступает на первый триггер 15 старшей части и в триггерах 15 устанавливается код числа С)

В течение второго такта из блока

8 в регистр 7 считывается отсчет х) Я(д-1)д ), а из блока 14 в регистр 13 - сумма,). ))(ц Л), получается произведение x(Q(P-)) Д) xg, у())д, которое добавляется к суммеЕ) Ц(С(дТ) и новая сумма записывается.в блок 14 в ((-й адрес. В конце такта в блок 8 записывается от" счет x(g(p-1)д Lg, а в блок )4 сумма ,),)g($gL ), и добавляется "1" в регистр IO, в триггеры 15, при этом на выходах триггеров 15 устанавливается код числа 2С . Работа s тече1262! (VK л

)-1

1О

35 ние остальных тактов первого частного цикла аналогична, вычисляются произведения

Х(ч,(д-К )ail (!л ), 5 которые добавляются к суммам произведений и получаются новые суммы п(к, м).

В конце первого частного цикла получается сумма !

3(+(f-1)лТ 1, !

После добавления,"!" в триггерах

15 возникает перенос из старшей группы в младшую и на выходах триггеров

l5 устанавливается "1". Кроме того,, 20 перенос поступает на второй вход бло. ка 20 управления, после чего процесс вычислений прекращается.

В начале следующего такта импуль со» с выхода генератора 6 запускает- 25 ся АЦП 2, в регистр 10 поступает отсчет у(с (г!г()Й в блоке 20 запускается программа вычислений второго цикла, в течение которой получается набор произведений 30

ХИ(" К,!лг! у Е(Ч 4+1!л< 1, К =0,1,..., l -1, и образуются частные суммы

П((1 ° K Ч!лг).

Порядок работы в течение осталь.ных частных циклов аналогичен рассмотренному. Таким образом, в течение цикла вычислений А1!П 1 запускается с! раз, поступившие в регистр 10j 40 отсчетов у((1-гК,,)дг Умножаются на отсчетов х(гф-К ) г), записанных в блоке 8, и получается полный набор произведений вЂ” по одному для каждого значения временного сдвига. 45

Процесс вьгчислений заканчивается через заданное число циклов или продолжается непрерывно (например, в режиме экспоненциального усреднения) .

Блок управления работает следующим образом.

Блок 20 запускается каждым тактовым импульсом с выхода генератора 6 по входу 24 одновременно с запуском

АЦП 2, после чего блок 20 формирует последовательность сигналов, которые образуют частный цикл вычислений, Частный цикл вычислений сорео523 6 жит . тактов, В течение одного такта формируются управляющие сигналы по получению и регистрации одного .произведения.

Сумма с выхода сумматора 12 заносится в регистр 13 по команде, поступающей с первого выхода блока 20.

Далее по команде с второго выхода блока 24 в блок 14 записывается суммаЕ,!П((К,« К )д ), а в блок 8 из регистра 7 записывается отсчет

x(g(l)-К )q J. .Затем по команде с третьего ныхода блока 20 добавляется "I" н регистр 9 и в триггеры 15 (эти операции увеличивают k на единицу). В конце такта по команде с второго выхода блока 20 из блока 8 в регистр 7 считывается: очередной отсчет x(q(Dк -f) l j, а из блока 14 в регистр

l3 считывается сумма произведений

Uf(X 1ñ (К «)лг ° !1а этом такт работы закончен и завершена подготовка к следующему такту.

В исходном состоянии триггер 27 находится в "0", при этом на второй вход элемента 26 подан "Запрет", а счетчик 28 принудительно удерживается в нулевом состоянии потенциалом . с второго выхода триггера 27. После прихода на вход запуска блока 20 импульса с генератора 6, триггер 27 устанавливается н "1", при этом подается "Разрешение" на второй нход элемента 26, снимается сигнал "Сброс" с установочного н "0" вхора счетчика

28, и на счетчик 28 через элемент 26 начинают поступать импульсы с генератора 25. Управляющие сигналы поступают к блокам коррелометра с выходов дешифратора 29. Требуемые временные соотношения д1 вЂ” д,! достига1 ются подбором частоты генератора 25 и подключением к соответствующим выходам дешифратора 29.

В конце f -ro такта частного цикла импульсом, поступающим на вход задания временных интервалов блока

20 с выходов триггеров 15 через элемент 30 задержки, триггер 27 устанавливается в "0" и работа блока 20 прекращается {до прихода следующей команды "Запуск" ) .

Формула изобретения

1, Многоканальный цифровой коррелометр, содержащий первый и второй аналого-цифровые преобразователи, с

7 1262 первого по четвертый регистры, первый и второй блоки памяти, умножитель, сумматор, делитель частоты, re2. Коррелометр, по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что, блок управления содержит генератор такто- вых импульсов, триггер, элемент И, элемент задержки, счетчик и дешифратор, три выхода которого являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока, вход установки триггера является входом запуска блока, единичный вход триггера соединен с выходом элемента задержки, вход которого является информационным входом блока, прямой выход триггера соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов блока, выход элемента И соединен cd счетным входом счетчика, вход установки которого соединен с инверсным выходом триггера, информационные выходы счетчика соединены с одноименными входами дешифратара. негатор тактовых импульсов, группу триггеров и блок управления, информационные входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей являются первым и вторым информационными входами коррелометра соответственно, вход запуска первого анало- 10

ro-цифрового преобразователя соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей соединены с информационными входами первого и второго регистров соответственно, выходы которых подключены к первому и второму входам умножителя соответственно, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход первого блока памяти соединен с управляющим входом первого регистра, выход третьего регистра соединен с адресным входом первого блока памяти, выход четвертого регистра сое- 25 динен с вторым входом сумматора и с входом записи второго блока памяти, вход разрешения выбора информации четвертого регистра соединен с первым выходом блока управления, второй gp выход которого соединен с входами считывания первого и второго блоков памяти, синхровход третьего регистра соединен с третьим выходом блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены с первой по третью группы элементов И, группа элементов ИЛИ, элемент ИЛИ, группа элементов НЕ и блок задания временного ин- 4О тервала, выходы блока задания временного интервала соединены соответ.вЂ” ственно с первыми входами элементов

И первой и второй групп и с входами элемеитов НЕ группы, выходы которых 4> соединены соответственно с первыми входами элементов И третьей группы, вторые входы которых, кроме первого элемента И группы, соединены с выходами триггеров группы, кроме последнего триггера группы, и подключены к адресному входу второго блока па- . мяти, выход последнего триггера группы соединен с вторым входом первого элемента И третьей группы, с входом

523 8 задания временных интервалов блока управления и подключен к адресному входу второго блока памяти, информационные входы триггеров группы соединены с выходами элементов ИЛИ группы соответственно, первые входы элементо ИЛИ группы соединены с выходами элементов И третьей группы соответственно, вторые входы элементов

ИЛИ третьей группы соединены с выходами элементов И второй группы соответственно, вторые входы которых подключены к третьему выходу блока управления, выход второго блока памяти соединен с первым информационным входом четвертого регистра, второй информационный вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход первого элемента И первой группы объединен с входом делителя частоты, подключен к выходу генератора тактовых импульсов .и является входом запуска блока управления, выходы делителя частоты подключены соответственно к вторым входам остальных элементов И первой группы, выходы всех элементов

И первой группы объединены и через элемент ИЛИ подключены к входу запуска второго аналого-цифрового преобразователя, выход первого регистра соединен с информационным входом первого блока памяти.

9 1262523 10

1 j (I 1 ) ) 64

128

20 30 40 50 60 70 80 90 100 200 а икс

20 30 40 50 60 70 80 90 100 200

128

4. 8

С = 128/е.С(= 128/е

3 4 5 7 8 9 10

1262523

Составитель Е. Ефимова

Техред К.Попович

Корректор А. Зимокасов

Редактор А. Сабо

Тираж 671

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5430/48

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. p е г. Ужго од ул. Проектная, 4

Многоканальный цифровой коррелометр

Патент 1262523