Устройство для выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения Советский патент 1985 года по МПК G01R23/16 

I Изобретение относится к области измерения электрических и магнитных величин, а именно к устройствам для вьщепения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воепроизведения. По основному авт. св. № 1051447 известно устройство для выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения, содержащее последовательно соединенные блок воспроизведения, блок анализа, блок задержки, блок последовательного сравнения и счет чик количества инверсий, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков сравнения вфорые входы которых соединены с раздельными выходами блока оперативной памяти, соединенного с выходом блока анализа, первый и вто рой блоки буферной памяти, подключенные информационными входами к второму выходу блока задержки и соединенные управляющими входами с выходами первого и второго сравнения, блок вычисления характерист стационарной составляющей сигнала воспроизведения, включенный между выходами первого блока буферной -памяти и входом первого блока записи, блок вычисления характеристи нестационарной составляющей .сигнала воспроизведения, подключенный к вхо ду второго блока записи, блок усре нения сигнала воспроизведения и вычитающий блок. Причем первый вхо вычитающего блока подключен к перво му выходу блока усреднения сигнала ;воспроизведения,второй вход - к вых ду второго блока буферной памяти и входу блока усреднения сигнала воепроизведения. Выход вычитающего блока соединен с информативным входом блока вычисления характеристик нестационарной. составляющей сигнала воспроизведения. Второй выход блока усреднения сигнала вос произведения подключен к входу бло ка анализа, а управляющие входы первого и второго блоков буферной памяти соединены с управляющим входом блока вычисления характеристи нестационарной составляющей сигнала воспроизведения. Устройство поз воляет обеспечить относительную простоту процесса выделения стацио232нарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения Л. Недостаток известного устройства состоит в малой информативности .выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения, так как отсутствует вьщеление импульсных составляющих сигнала воспроизведения. Цель изобретения - повьпыение информативности выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения введены первый и второй формирователи ранжированных отсчетов, подсоединенные входами к блоку анализа, сумматор, выход которого подключен к блоку задержки, третий и четвертый блоки сравнения, соединенные первыми входами с блоком оперативной памяти, включенные последовательно счетчик импульсов и третий блок записи, включенные последовательно дополнительный блок усреднения сигнала воспроизредения и пятый блок сравнения, дополнительн1л4 блок задержки, первый, второй, третий и четвертый дополни- . тельные вычитающие блоки, первый и второй делители напряжения и формирователь опорных осчетов, причем первый дополнительный вычитакиций блок соединец с первым входом через дополнительный блок задержки с блоком анализа, подключен первым выходом к входу дополнительного блока усреднения сигнала воспроизведения и подсоединен вторым выходом к первому входу пятого блока .сравнения, первый выход которого соединен с первым входом сумматора, подсоединенного вторым входом к первому выходу формирователя опорных осчетов, который подключен вторым выходом к второму входу первого дополнительного вычитающего блока и соединен с первыми вьпсодами третьего и четвертого блоков сравнения, подсоединен .ных вторыми выходами к счетчику импуль сов, соединенному с вторым выходом пятого блока сравнения, выходы первого и второго формирователей ранжированных отсчетов соединены через второй и третий дополнительные вычитающие блоки с первыми входами соответственно первого и второг делителей напряжения, подсоединенных вторыми входами к выходу четвертого дополнительного вычитающег блока, вход которого соединен с первым формирователем ранжированных осчетов, а выходы первого и второго делителей напряжения подключены к вторым входам соответст венно третьего и четвертого блоков сравнения. На чертеже изображен один из воз можных вариантов устройства для вы деления стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения. Предлагаемое устройство содержит соединенные последовательно блок 1 воспроизведения, блок 2 анализа, блок 3 задержки, блок 4 последовательного сравнения и счетчик 5 количества инверсий, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков 6 и 7 срав нения, блок 8 оперативной памяти, певый и второй блохи 9 и 10 буферной памяти, блок 11 вычисления характеристик стационарной составляющей сигнала воспроизведения, блок 12 вычисления нестационарной состав ляющей сигнала воспроизведения, первый и второй, блоки 13 и 14 записи, блок 15 усреднения сигнала воспроизведения и вычитающий блок 16. Вторые входы первого и второго блоков 6 и 7 сравнения соединены с раздельными выходами блока 8 оперативной памяти, вход которого сое динен с выходом блока 2 анализа. Первый и второй блоки 9 и 10 буфер ной памяти подключены информационг ными входами к второму выходу бло ка 3 задержки и соединены управля ющими входами с выходами первого и второго блоков 6 и 7 сравнения. Блок 11 вычисления характеристик стационарной составляющей сигнала воспроизведения включен между выхо дами первого блока буферной памят и входом первого блока 13 записи. Выход блока 12 вычисления неста ционарной составляющей сигнала вос произведения подключен к входу вто рого блока 14 записи. Первый вход вычитающего блока 16 подключен к первому блоку 15 усреднения сигнала воспроизведения, а второй - к выходу второго блока 10 буферной 234 памяти и к входу блока 15 усреднения сигнала воспроизведения. Выход вычитающего блока 16 соединен с информационным входом блока 12 вычисления характеристик нестационарной составляющей сигнала воспроизведения. Второй выход блока 15 усреднения сигнала воспроизведения подключен к входу блока 2 анализа. Управляющие входы первого и второго блоков 9 и. 10 буферной памяти соединены с управляющими входами блока 12 вычисления характеристик нестационарной составляющей сигнала воспроизведения. Устройство содержит также формирователи 17 и 18 ранжированных отсчетов, подсоединенные входами к блоку 2 анализа, сумматор 19, выход которого подключен к блоку 3 задержки, третий и четвертый блоки 20 и 21 сравнения, соединенные первыми входами с блоком 8 оперативной памяти, включенные последовательно счетчик 22 импульсов и третий блок 23 записи, включенные последовательно дополнительный блок 24 усреднения сигнала воспроизведения и пятый блок 25 сравнения, дополнительный блок 26 задержки, первый, второй, третий и четвертый вычитающие блоки 27-30, первый и второй делители 31 и 32 напряжения и формирователь 33 опорных отсчетов. Первый дополнительный вычитающий блок 27 соединен первым входом через дополнительный блок 26 задержки с блоком 2 анализа, подключен первым рыходом к входу блока 24 усреднения сигнала воспроизведения и подсоединен к первому входу пятого блока 25 сравнения. Первый выход пятого блока 25 сравнения соединен с первым входом сумматора 19, подсоединен ного вторьп входом к первому выходу формирователя 33 опорных оотсчетов, Формирователь 33 опорных осчетов подключен вторым выходом к второму входу первого дополнительного вычитающего блока 27 и соединен с первыми выходами третьего и четвертого блоков 20 и 21 сравнения, подсоединенных вторыми-входами к счетчику 22 импульсов, соединенному с вторым выходом пятого блока 25 сравнения. Выходы первого и второго формирователей 17 и 18 ранжированных отсчетов соединены через второй и третий дополнительны вычитающие блоки 28 и 29 с перв ми выходами соответственно первого и второго делителей 31 и 32 напряжени Вторые выходы первого и второго де лителей 31 и 32 напряжения подсоеди нены к выходу четвертого дополнитель ного вычитающего блока 30, вход кото рого соединен с первым формировател 17 ранжированных отсчетов. При этом выходы первого и второго делителей 31 и 32 напряжения подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого блоков 20 и 21 сравнени Устройство работает следующим образом. При поступлении текущего отсчета из .блока 1 воспроизведения в блок 2 анализа, этот отсчет в нем фиксируется счетчиком количества отсчетов и анализируется постоянство темпа поступления отсчетов. Из блока 2 анализа отсчеты поступают на первый и второй формирователи 17 и 18 ранжированных отсчетов, на дополнительный блок 26 задержки, на блок 8 оперативной памяти. В первом и втором формирователях 17 и 18 ранжированных отсчетов по мере накопления опорных отсчетов осуществляет ся их ранжирование, причем в первом формирователе 17 ранжирование идет от минимума к максимуму, а во втором формирователе 18 наоборот-от максимума к минимуму. Далее-ранжированные отсчеты поступают на второй, третий и четвертый дополнительные блоки 28-30 вычитаний, где образуются текущие разности минимального и последующего отсчетов, максимального и последующего отсчетов и разность максимального и минимального отсчетов. Эти разности поступают на первый и второй делители 31 и 32 напряжений и после них на третий и четвертый блоки 20 и 21 сравнения, на вторые входы которых подаются опорные напряжения, характерные для случайных данных. Если эти отношения меньше исследуемого, анапизируемый отсчёт поступает через счетчик 22 импульсов на третий блок 23 записи, в противном случае анализируемый отсчет не выделяется и дальнейший анализ отсчетов прекращается. После вьщепения импульсных состав .ляющих оставшиеся после анализа отсчеты разупорядочиваются с помощью формирователя 33 опорных отсчетов и поступают на сумматор 19 и на первый дополнительный вычитающий блок 27, на второй вход которого от дополнительного блока 26 задержки поступают с задержкой на время анализа ранжированных отсчетов последующие текущие значения отсчетов,,и каждый отсчет анализируется на принадлежность к Импульсным составляющим сигнала воспроизведения; для этого находится значение первой разности этого отсчета с предьщущим и это значение сравнивают со средним значением разностей всех предьщущих отсчетов. Если зна 1ение первой разности исследуемого отсчета превышает среднее значение разностей, этот отсчет классифицируется как принадлежащий импульсу и фиксируется счетчиком 22 импул,ьсов и третьим блоком 23 записи. Отсчеты, не выделенные как импульсные составляющие сиг- нала воспроизведения, поступают через сумматор 19 на блок 3 задержки, где каждый отсчет задерживается на время дискретизации и пропускается в блок 4 последовательного сравнения, первый 9 и второй 10 блоки буферной -памяти. В блоках 9 и 10 буферной памяти этот отсчет запоминается. Затем в блок 4 последовательного сравнения поступает следующий текущий результат из блока 1 воспроизведения и в блоке 4 последовательного сравнения сравниваются последовательно каждый предыдущий отсчет со всеми последующими. В результате каждого сравнения формируется сигнал инверсии .. 1 если предьщущий отсчет больше последующего, или сигнал инверсии Лог. О, если отсчет меньше предыдущего . Каждое значение текущей инверсии Лог. 1 направляется в счетчик 5 количества инверсш |, где рассчитывается сигнал текущей инверсии. Из блока 2 анализа в блок 8 оперативной памяти направляются текущие результаты в виде порядковых номеров и здесь же для каждого порядкового номера рассчитываются значения сигналов минимальной и максимальной инверсий и значение сигнала текущей инверсии. Если в результате сравнения получим,что сигнал текущей инвеосии (сигнал стационарности) находится между значениями сигналов максимальной и минимальной инверсий,считается, что измеренная величина отсчета стационарна. Если же эти условия не вьшолняются,формируется сигнал нестационарности по минимуму инверсии от первого блока 6 сравнения и Сигнал нестационарности по максимуму инверсии от второго блока 7 сравнения. Имеется реализация с возрастающим трендом, если после сигналов стационарности идут сигналы нестационарност по максимуму инверсии, или реализация с убьшающим трендом, если после сигналов стационарности идут сигналы нестационарности по минимуму инверсии Последовательное чередование условий появления сигналов нестационарности максимума и минимума по инверсии харатеризует колебательный тренд. Наличие нескольких сигналов определяет несколко участков нестационарности реализации. По сигналам нестационарности отсчетов в первом блоке 9 буферной памяти закрывается память (от момента поступления этого сигнала до момента поступления сигнала о стационарности), а все запоминаемые по сигна лам о нестационарности отсчеты пере- даются в блок 11 вычисления характеристик стационарной составляющей.

Дополнительно (при сигналах о нестационарности) на блок 11 вычисления характе1ристик стационарной составляющей поступают стационаризованные результаты от блока 15 усреднения сигнала воспроизведения. Второй блок 10 буферной ламяти открывается только по сигналам о нестацио нарности и закрывается по сигналам стационарности. Все запоминаемые данные с второго блока 10 буферной памяти поступают на блок 15 усреднения сигнала воспроизведения и вычитающий блок 16. С выхода вычитающего блока 16 нестационарности остатки разности поступают на блок 12 вычисления характеристик нестационарной составляющей сигнала воспроизведения. Стационаризация отсчетов в блоке 15 усреднения сигнала воспроизведения происходит до тех .. пор,,пока не начинается выполнение условия нахождения сигнала текущей инверсии между сигналами максимальной и минимальной инверсий, т.е. в течение времени, пока будут присутствовать сигналы о нестационарности отсчетов.

Использование изобретения позволяет в значительной степени повысить информативность выделения составляющих сигнала воспроизведения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬЩЕЛЕНИЯ СТАЦИОНАРНОЙ И НЕСТАЦИОНАРНОЙ. СОСТАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ по авт. св. № 1051447, отличающееся тем, что, с целью повьшения информативности выделения стационарной и нестационарной составляющих, в него введены первый и второй формирователи ранжированных отсчетов, подсоединенные входами к блоку анализа, сумматор, выход которого подключен к блоку задержки, третий и четвертый блоки сравнения, соединенные первыми входами с блоком оперативней памяти, включенные последовательно счетчик импульсов и третий блок записи, включенные последовательно дополнительный блок усреднения сигнала воспроизведения и пятый блок сравнения, дополнительный блок задержки, первый, второй, третий и четвертый дополнительные вычитающие блоки, первый и второй, делители напряжения и формирователь опорных отсчетов, причем первый дополнительный вычитающий блок соединен первым входом через дополнительный блок задержки с блоком анализа, подключен первым выходом к входу дополнительного блока усреднсния сигнала воспроизведения и подсоединен вторым выходом к первому входу пятого блока сравнения, первый выход которого соединен с первым входом сумматора, подсоединенного вторым входом к первому выходу формирователя опорных отсчетов, который подключен вторым выходом к второму входу первого дополнительного вычитающего блока и соединен с первыми (Л выходами третьего и четвертого блоков сравнения, подсоединенных вторыми выходами к счетчику импульсов, соединенному с вторым выходом пятого блока сравнения, выходы первого и второго формирователей ранжированных отсчетов соединены через второй и третий дополнительные вычитающие блоки с первыми входами соот.ветственно .первого и второго делите- ч to ,лей напряжения, подсоединенных вторыми входами к выходу четвертого досо полнительного вычитающего блока, вход которого соединен с первым формирователем ранжированных отсчетов, а выходы первого и второго делителей напряжения подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого блоков сравнения.