Многоканальный цифровой коррелометр Советский патент 1986 года по МПК G06F17/15 

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления, обработки измерительной информации, технологического контроля4 технической диагностики и т.д. Цель изобретения - повытение точности измерений при обработке реализаций фиксированной длительности.. На фиг. 1 представлена структурная схема коррелометра; на фиг.2 структурная схема блока управления; на фиг. 3 - временные диаграммы рабо ты коррелометра. Коррелометр (фиг.1) содержит второй и первый аналого-цифровые преобразователи 1 и 2 соответственно, эле мент ИЛИ 3, первую группу элементов И 4, делитель 5 частоты, генератор 6 тактовых импульсов, первый регистр 7, перрый блок 8 памяти, третий регистр 9, второй регистр 10, умножитель II, сумматор 12, четвертый регистр 13, второй блок Д памяти, группу триггеров 15, третью группу элементов И 16, вторую группу элементов И 17, группу элементов ИЛИ 18 группу элементов НЕ 19, блок .20 управления, блок 21 задания временного интервала, первый 22 и второй 23 информационные входы коррелометра. Блок управления (фиг.2) содержит вход 24 запуска, генератор 25 тактовых импульсов, элемент И 26, триггер 27, счетчик 28, дешифратор 29, элемент 30 задержки, вход 31 задания временного интервала. В коррелометре по заданным параметрам вычисляемой корреляционной функции (КФ) - числу ординат КФ и шагу задержки Л1 - устанавливаются параметры алгоритма вычисления КФ Е и cj , близкие к оптимальному для данных fn и At , В соответствии с установленными параметрами и Q выполняется следующее; выбирается объем Р блока 8 памяти, требуемый для создания временного сдвига между отсчетами обрабатываемых процессов; устанавливается определенный поря док формирования адресов блока 14 памяти, в котором накапливаются сум.мы произведений; устанавливается определенный порядок запуска входных аналого-цифровых преобразователей 1 и 2 (АЦП) , 23 что позволяет рационально согласовать прецедуры дискретизации обрабатьтаемых 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 Af . АЦП 1 запускается с выходов элементов И 4 через элемент ИЛИ 3 с интервалом AL . Тактовые импульсы с генератора 6 пересчитываются в Q раз с помощью делителя 5 частоты и элеMeirTOB И 4. Коэффициент пересчета Q 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 х({) . Регистр 9 является регистром адреса блока 8. Отсчеты из регистров 7 и 10 вводятся в умножитель i1, полученные произведения с одинаковым временным сдвигом суммируются в сумматоре 12, Суммы произведений накапливаются в блоке 14. Порядок обращения к блоку 1 задается триггерами 15, которые задают адрес блока 14. Триггеры 15 соединяются друг с другом по схеме двоичного счетчика через группы элементов 16-19. Каждому измерению предшествует процедура определения параметров алгоритма, которая выполняется с помощью блока 21. Этот блок по задан-, ному оператором значению Д определяет параметр с , оптимальньй для данного измерения параметров КФ At и т. При фиксированном значении Т (техническая характеристика коррело « ,-. метра) каждому значению Л1 соответствует оптимальное значениеС . Оно определяется по отношению Cj m/2., где t - ближайшее меньшее двоичное число отношения Е ut/To . 3 Число Р определяет емкость блок 8 и равно числу ординат процесса х({) , которые требуется запомнить в блоке 8 в течение цикла вычислени Число о задает интервал дискретиза ции отсчетов процесса x(i)( и закон изменения аргумента f в течение цикла вычислений: Т (KI +(К2)дТ кдТ , который определяет порядок задания адресов блока 14 0,l...,q,-l; к K + к К2 0,1..., г -1. Определение парметра Q для ряда значений Д1Г и параметров коррелометра МКС и 171 120 иллюстрируется в таблице. . В соответствии с таблицей постро ен блок 21. Этот блЪк представляет собой коммутационную схему, на вход которой с переключателя лицевой пан ли подается выбранное пользователем значение Д1 ..Группы значений At , соответствующие одинаковым cj, , объединены и подключены через инвер торы к выходам блока 21. В соответствии с параметром q црявляется I на одном из выходов блока 21, которая поступает на один из элементов И 4 (устанавливая коэф фициент пересчета делителя 5 частоты, равным Cj) и на элементы 17 и 19. При зтом подается разрешение на первый вход схемы И 17 и через инвертор 19 - Запрет на один из входов элемента И 16, цепь переноса между соседними триггерами 15 через элементы 17 и 18 соответствующей группы разрывается. В других аналогичных элементах, на вторые входы которых из блока 21 подан О, подан Запрет на элемент И 17 и Разрешение на элемент И 16 и включена цепь переноса между соседними триггерами 15. Таким образом, при задании параметра Cj, группа триггеров 15 делится на две части и перенос из младшей части в старшую разрывается Коэффициент пересчета младшей части устанавливается равным q, , старшей части - Р . При формировании кода адреса младшая часть триггеров 15 задает коэффициент к, старшая т Kg. Рассмотрим работу коррелометра в течение цикла вычислений. 234 Перед началом цикла триггеры 15 находятся в нулевом состоянии. По командам с выхода генератора 6 и элементов И 4 запускаются А1Щ I и 2 и в регистры 7 и 10 поступают очередные отсчеты |)лТ , )4i 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 m тактов, содержит q частных циклов вычислений, каждый из которых содержит t тактов. В течение первого частного цикла отсчет l/ZsT умножается на отсчеты (v-K2)dl} находящиеся в блоке 8. В начале первого такта первого частного цикла из нулевого адреса блока 14 в регистр 13 считывается сумма произведений J+f-1 Г, .(0)Г,.П(0))-у(УРйТ), 1-1 -V-1 p.f прлученных в предыдущих ( ) -l) цик- . лах вычислений. Сомножители х(); y(q ) вводятся в умножитель 11, перемножаются, полученное произведение добавляется в сумматоре 12 к сумме i-,)(о) и получается сумма 2Г (о): V+ ZZ/ IZ,n(ou5II 4PaLY(), которая заносится в регистр 13. В конце такта отсчет x(qi)4L ) записывается в блок 8, cyMMaJI nCo) в блок 14, добавляется 1 в регистр 9 и в триггеры 15, при этом 1 поступает на первый триггер 15 старшей части и в триггерах 15 устанавливается код числа п . В течение второго такта из блока 8 в регистр 7 считывается отсчет (Р-1)л J , а из блока 14 в реистр 13 - сумма I ч П(пдТ ) , полуается произведение ()TJ ч )й.1 , которое добавляется к умме Z-) , П(ЯДТ} и новая сумма запиывается в блок 14 в О-и адрес. В онце такта в блок 8 записывается отсчет (i)-l)uTj , а в блок 14 сумма pn() , и добавляется 1 в егистр 10, в триггеры 15, при этом а выходах триггеров 15 устанавлиается код числа 2С . Работа в тече5, ние остальных тактов первого частного цикла аналогична, вычисляются про изведения . ()Kj)Ai -y cj04r, которые добавляются к суммам произве дений С.) и получаются новые суммы У7 П(}К. йЛ. В конце первого частного цикла получается сумма Y (с-1)дт1. После добавления . триггерах 5 возникает перенос из старшей груп пы в младшую и на выходах триггеров 15 устанавливается 1, Кроме того, перенос поступает на второй вход бло ка 20 управления, после чего процесс вычислений прекращается. В начале следующего такта импульсом с выхода генератора 6 запускается АЦП 2, в регистр 10 поступает отсчет ()4Т в блоке 20 запускается программа вычислений второго цикла, в течение,которой получается набор произведений ХГ()-К,(я.)М)дТ, K,-0,1,.,.,f-1 и образуются частные суммы (1 + к,ч)дг. Порядок работы в течение осталь.ных частных циклов аналогичен рассмо ренному. Таким образом, в течение цикла вычислений А1Ш запускается , поступившие в регистр 10 отсчетов ,(,)LJ умножаются на Е отсчетов (i)-x:2)/L3 записанных в блоке 8, и получается полный набор произведений - по одному для каждого значения временного сдвига. Процесс вычислений заканчивается через заданное число циклов или продолжается непрерывно (HanpitMep, в ре жиме экспоненциального усреднения). Блок управления работает следующим образом. Блок 20 запускается каждым такто вым импульсом с выхода генератора 6 по входу 24 одновременно с запуском А1Щ 2, после чего блок 20 формирует последовательность сигналов, которые образуют частный цикл вычислений. Частный цикл вычислений содео23жит Р тактов. В течение одного такта формир тотся управляющие си1налы 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 суммаГ|)П()4Т , а в блок 8 из регистра 7 записывается отсчет (i)- KjlM J . Затем по команде с третьего выхода блока 20 добавляется 1 в регистр 9 и в триггеры 15 (эти операции увеличивают К на единицу). В конце такта по команде с второго выхода блока 20 из блока 8 в регистр 7 считывается, очередной отсчет хГа(1)Kj-I f- , а из блока 14 в регистр 13 считывается сумма произведенийZ ()аГ}. На этом такт работы закончен и завершена подготовка к следующему такту. В исходном состоянии триггер 27 находится в О, 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 в 1, при этом подается Разрешение на второй вход элемента 26, снимается сигнал Сброс с установочного в О входа 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 достигаются подбором частоты генератора 25 и подключением к соответствующим выходам дешифратора 29. В конце Е-го такта частного цикла импульсом, поступающим на вход задания временных интервалов блока 20 с выходов триггеров 15 через элемент 30 задержки, триггер 27 устанавливается в О и работа блока 20 прекращается (до прихода следующей команды Запуск). Формула изобретения 1, Многоканальный цифровой коррелометр, содержащий первый и второй .-. аналого-цифровые преобразователи, с первого по четвертый регистры, первый и второй блоки памяти, умножитель, сумматор, делитель частоты, г нератор тактовых импульсов, группу триггеров и блок управления, информационные входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей являются первым и вторым информацио ными входами коррелометра соответственно, вход запуска первого анало го-цифрового преобразователя соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей соединены с информационньгми входами первого и второго регистров соответ ственно, выходы которых подключены к первому и второму входам умножите ля соответственно, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход первого блока памяти соединен с управляющим входом первого регист ра, выход третьего регистра соедине с адресным входом первого блока памяти, выход четвертого регистра соединен с вторым входом сумматора и с входом записи второго блока памяти вход разрешения выбора информации четвертого регистра соединен с первым выходом блока управления, второй 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 повьпиения точности, в него введены с первой по треть группы элементов И, группа элементов ИЛИ, элемент ИЛИ, группа элементов НЕ и блок задания временного ийтервала, выходы блока задания времен ного интервала соединены соответственно с первыми входами элементов И первой и второй групп и с входами элемейтов НЕ группы, выходы которых 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 памяти, выход последнего триггера груп пы соединен с вторым входом п.ервого элемента. И третьей группы, с входом 5238 задания временных интервалов блока управления и подключен к адресному входу второго блока памяти, информационные входы триггеров группы соединены с выходами элементов ИЛИ груп1 ы соответственно, первые входы элементе - 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 информационньш вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход первого элемента И первой группы объединен с входом делителя частоты, подключен к выходу генератора тактовых импульсов л 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. 2. Коррелометр, по п.1, о т л ичающийся тем, что, блок управления содержит генератор тактевых 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 вхо-. дом блока, прямой выход триггера соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов блока, выход элемента И соединен со счетным входом счетчика, вход установки которого соединен с инверсным выходом триггера, информационные выходы счетчика соединены с одноименными входами дешифратора. ...-U д-и/т

J 2 3 A

5 7 8 9 10 : О .J IlLlZIIIIIIIIITIICo 1262523

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.

C 128/e

128 64

u1

20 30 40 50 60 70 80

MKC

t лТ/т

20 30 40 50 60 70

16

C|, 128/e

32

16

90 100 200

80 90 100 200

32

64

128

i

/

/

29

i

t Т t

28

1

Jf

С jzr

.f

Imoftm 2/77a/f/r

J/77ff/f/77

(f)U2.J