Цифровой коррелометр Советский патент 1987 года по МПК G06F17/15 

11298767

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике, предназначено для измерения в реальном масштабе времени корреляционных функций (КФ) нестационарных эргоди- ческих случайных процессов и может быть использовано в системах автоматического управления, обработки изт мерительной информации, технологичес -и

С (k &Т) (kit) - prM-N

KOtu контроля, технической диагностики и т.д.

Цель изобретения - повышение точности.

На

М LI x()y(p-k)J;

P:M-N

лок 8 формирует произведение n,(k4t) x().yt(V-k)лt.

На выходах сумматора 9 формируется разность

) n(k&t) - ),

а выходах сумматора 17 формируется

чертеже изображена структурная f j j

I ij сумма схема коррелометра.

Коррелометр содержит первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 1 и 2, первый и второй регистры 3 и 4, первый блок 5 памяти, третий регистр 6 адреса, первый регистр 7 числа, блок 8 умножения, первый сумматор 9, второй блок 10 памяти, третий сумматор 11, первый регистр 12 адреса, блок 13 элементов И, блоке 14 задания режима, второй регистр 15 , преобразователь 16 прямого ко- дц в обратный и наоборот, второй сумматор 17, третий регистр 18 числа, третий блок 19 памяти, второй регистр 20 адреса, блок 21 синхронизации.

Коррелометр работает следующим образом.

Процесс вычисления циклический. В течение цикла вычисляются m произведений - по одному для каждого значения временного сдвига. В начале каждого -го цикла запускаются АЦП. 1 и .,2 и в регистры 3 и 4 поступают отсчеты xCVbt); ). Затем отсчет y(Va. i ) записывается в блок 5. После этого начинается цикл обработки, содержащий ш тактов. В течение k-ro такта цикла выполняются следухщне операции: по.команде с четвертого выхода блока 21 из блока 5 в регистр 7 считывается отсчет

ytO-k)it ;

из блока 10 в регистр 15 считывается произведение

) « )Atl.y 0-N-k)ia.

из блока 19 в регистр 18 считывается сумма

-и

С (k &Т) (kit) - prM-N

М LI x()y(p-k)J;

P:M-N

лок 8 формирует произведение n,(k4t) x().yt(V-k)лt.

На выходах сумматора 9 формируется разность

) n(k&t) - ),

0

5

0

5

0

5

) ZI(k4t) +un,(kbt),

) -V-i.

по команде с пятого выхода блока 21

в блок 10 записывается произведение ng(ku.1), в блок 19 - сумма J3(kbt). По команде с второго выхода блока 21 добавляются 1 в адресные регистры 12 и 20, а по команде с третьего выхода блока 21 добавляется 1 в адресный регистр 6.

Работа коррелометра в течение всех тактов цикла аналогична рассмотренному такту, за исключением после; него такта, когда 1 в регистр б не добавляется. В начале следующего (V 4-1)-го цикла очередной отсчет y(V+t)u. i; згаписывается в блок 5 на место отсчета у(у-m+Dif , который не потребуется для дальнейших вычислений. Таким образом, в каждом такте вычислений получается очередное, текущее значение ординаты КФ путем замены в сумме произведений У произведения П на очередное произведение П, а алгоритм вычисления КФ имеет вид

R/kut) .yL(p-k)At

(г: ;п;-п,.„).

(1)

Каждое текущее значение R .(kit) пропорционально сумме N произведений отечетов, сдвинутых на интервал kat, взятых с одинаковым весом. Интервал усреднения (постоянная времени) равен N-uf и определяет как статистическую, так и динамическую погрешности.

АЦП 1 и 2. выполняют дискретизацию обрабатываемых процессов x(t), y(l:) с интервалом U. L. Блок 5 используется для создания временного сдвига между отсчетами процессов x(t), y(t). Отсчеты процесса y(t) записываются в блок 5 из регистра 4 и хранятся в нем в течение времени m лТ (т - число вычисляемых ординат КФ, i t - шаг задержки), после чего эти отсчеты замещаются вновь поступающими отсчетами. Из блока 5 отсчеты считываются в регистр 7. Адрес блока 5 формируется адресным регист- ром 6, Блок 8 формирует произведения отсчетов, поступающих из регистров 3 и 7.

Блок 10 используется для запоминания произведений отсчетов образа- тываемых процессов в течение интервала усреднения. Емкость блока 10 памяти - Ш Ы чисел (т - число ординат КФ; N - объем выборки, по которому вычисляется текущая оценка КФ). Адрес на блок 10 поступает с выходов сумматора 11 и формируется блоками 11 - 14. Регистр 12 формирует текущий адрес (V m+k), по которому производится запись из блока 8 очередного произведения ( 9 - номер цикла вычислений, k - номер такта вычислений в пределах #-го цикла, k изменяется в пределах О - т-1). На выходах блока 14 задания реясима в соответствии с параметрами режима вычислений ш N устанавливается код числа - m-N, При считывании из блока 10 на управляющий вход блока 13 элементов И с четвертого выхода бло- ка 21 подается разрешение, чнело - ffl N подается на вторую группу входов сумматора 11, на выходах которого . образуется код адреса Gm+k - m-N), по которому производится считыва- Ние в k-M такте ) -го цикла. При записи разрешение на блок 13 элементов И не подается и код адреса на блок 10 поступает из регистра 12 через сумматор 11 (код числа Wm+k).

Считываемые из блока 10 пронзведе ния заносятся в регистр 15 и затем через преобразователь кода 16 подаются на сумматор 9, который образует разность между поступающими из блока 8 произведениями n(kAt) и считывае- мьми из блока 10 произведениями Пл (kftT). Преобразователь 16 кода преобразует прямой код произведения n.(k&t) в дополнительный, а до- полнительцый - в прямой, что необходимо для организации вычитания в сумматоре 9. Сумматор 17 добавляет числа, поступающие из С1.1матора 9, к суммам произведений сомножителей с одинаковым временным сдвигом, хранимым в блоке 19, которые предварительно считываются в регистр 18 числа. Регистр 20 формирует адрес блока 19 памяти.

I Работой коррелометра управляет блок 21 синхронизации.

Формула изобретения

Цифровой коррелометр, содержащий два аналого-цифровых преобразователя, два регистра, блок умножения, первый сумматор, первый регистр числа, два блока памяти, три регистра- адреса и блок синхронизации, информационные входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей являются первым и вторым информационными входами коррелометра соответственно, выходы первого и второго аналого- цифровых преобразователей соединены с информационными входами первого и второго регистров соответственно, входы запуска обоих аналого-цифровых преобразователей соединены с первым выходом блока синхронизации, выход первого регистра соединен с первым входом блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, информационные входы первого и второго регистров адреса соединены с вторым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с информационным входом третьего регистра адреса, выход которого соединен с адресным входом первого блока памяти, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй и третий сумматоры, три регистра числа, третий блок памяти, преобразователь прямого кода в обратный и наоборот, блок элементов И и блок задания режима, выход которого соединен с первым входом блока элементов И, второй вход которого соединен с входами разрешения считывания всех блоков памяти и соединен с четвертым выходом .блока синхронизации, пятый выход которого соединен с входами разрешения записи второго и третьего блоков памяти, вход разрешения записи первого блока памяти соединен с шестьм выходом блока синхронизации, информационный

вход первого блока памяти соединен с выходом второго регистра, а выход- с информационным входом первого регистра числа, выход которого соединен с вторым ВХОДОМ блока умножения, выход которого соединен с информационным входом второго блока памяти, выход которого соединен с информационным входом второго регистра числа, выход которого соединен с входом преобразователя прямогокода в обратный и наоборот, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого соедиРедактор Е. Папп Заказ 891/52

Составитель Е. Ефимова Техред Л.Сердюкова

Корректор

Тираж 673Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, /

нен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с информационным входом третьего блока памяти, выход которого через третий регистр числа соединен с вторым входом второго сумматора, адресный вход третьего блока памяти соединен с выходом второго регистра адреса, выход блока элемеАов И соединен с первым входом третьего сзпл атора, второй вход которого соединен с выходом первого регистра адреса, выход третьего сумматора соединен с адресным входом второго блока памяти.

Корректор Л.Патай

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике, предназначено для измерения корреляционных функций эргодических нестационарных процессов, и может быть использовано в системах автоматического управления, обработки измерительной информации, технологического контроля, технической диагностики и т.п. Цель изобретения - повьшение л, точности. В коррелометре использован алгоритм экспоненциального сглаживания, позволяющий уменьшить ошибку смещения вычисляемой корреляционной функции. Процесс вычисления - циклический. Коррелометр содержит два аналого-цифровых преобразователя 1 и 2, два регистра 3 и 4, три блока 5, 10, 19 памяти, блок 8 умножения, три сумматора 9, 11, 17, преобразователь 16 прямого кода в обратный и наоборот, блок 13 элементов И, блок 14 задания режима, три регистра числа 7, 15, 18, три регистра адреса 6, 12, 20 и блок 21 синхронизации. 1 ил. о (Л to со 00 05