Устройство для выделения признаков при распознавании образов Советский патент 1990 года по МПК G06K9/62 

которого является третьим входом блока и соединен с входами сброса пиковых детекторов, выход второго генератора пикообразного напряжения подключен к информационному вуоду

седьмого пикового детектора, и выходы четвертого,, пятого, шестого и седьмого пиковых детекторов, делителя напряжения и третьего сумматора являются выходами блока0

Цель изобретения - повышение надежности устройства. Сущность: устройство содержит генератор импульсов, амплитудный детектор, второй элемент И, элемент задержки, аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные генератор сигналов возбуждения, индуктивный датчик, блок анализа сигналов, пороговый элемент, аналоговый коммутатор и усилитель. Блок анализа сигналов содержит интегратор, семь пиковых детекторов, квадратор, узел вычитания, триггер Шмитта, элемент НЕ, три сумматора и два элемента задержки.

Изобретение относится к автомата- е к вычислительной технике и может быть использовано для выделения признаков при распознавании образов

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства} на фиг.2 - функциональная схема блока анализа сигналов; на фиг.З - временная диаграмма огибающей интегрированного сигнала.

Устройство содержит генератор 1 сигналов возбуждения, индуктивный датчик 2, усилитель 3, амплитудный детектор А, пороговый элемент 5, блок 6 анализа сигналов, первый и второй триггеры 7 и 8, генератор 9 импульсов, первый и второй счетчики 10 и 11, первый и второй элементы 52 и 13, аналоговый коммутатор 14, лчало го-цифровой преобразователь (/ДГО 15, элемент 16 задержки, эламенч ИЛИ 17о На фиг. 1 показан также об ьект 18 контроля. Блок 6 анализа сигналов содержит интегратор 59, пиховю детекторы 20 - 26, триггеры 27 я 28, квадратор 29, узел 30 вычитания,триггер Шмитта 31р элемент НЕ 32, первый и второй формирователи 33 к 34 импульсов, третий„ четвертый и пятый элементы И 35 - 37, элементы 38 и 39 задержки, сумматоры 40 - 42, делитель 43 напряжения, первый и второй генераторы 44 и 45 пилообразного напряжения (ГПН).

Устройство работает следующим образом.

С поступлением сигнала Пуск первый триггер 7 устанавливается в единичное состояние и подает разрешающий сигнал со своего единичного выхода на управляющие входы генератора 9 импульсов и генератора 1 сигналов возбуждения, сигнал с выхода которого поступает на вход перемагничива- ющей обмотки индуктивного датчика 2„ Датчик 2 взаимодействует своим полем

5

0

5

0

5

0

5

0

5

с объектом 18 контроля. Генератор 1 сигналов возбуждения представляет генератор намагничивающего тока заданной формы (например, пилообразной формы с одинаковым временем нарастания и спада). Импульсы электродвижущей силы от скачков Баркгаузе-- на, наведенные в измерительной обмотке датчика 2, усиливаются усилителем 3. Сигнал с выхода усилителя 3 детектируется амплитудным детектором 4, работающим в линейном режиме, выполненным по двухлолуперкодной схеме. Выпрямленный сигнал с выхода детектора 4 поступает на вход порогового элемента 5 и первый вход блока 6 анализа сигналов (вход интегратора 19). Если величина сигнала, поступающего на вход порогового элемента 5, больше величины заранее заданного i;.-j,«ряжения о , то на первьй вход элемента И 37 блока 6 поступает разре- ш .гощии сигнал, пропуская импульсы генератора 9 с второго входа элемента И 37 на входы элементов 38 и 39 задержки

С выхода элемента 39 задержки импульсы генератора 9 поступают на управляющий вход триггера 27„ Последний с приходом импульсов генератора 9 меняет свое состояние на противоположное Время задержки элемента 39 задержки превышает интервал времени от момента включения генератора i до прохождения сигнала на вход пикового детектора 21„ Одновременно по положительному фронту сигнала на выходе порогового элемента 5 формирователь 34 импульсов формирует импульс, поступающий на второй вход триггера 28 и устанавливающий на его выходе высокий уровень, который с выхода триггера 28 запускает первый ГОН 44„ Первоначально на втором выходе триггера 27 имеется высокий уровень, а сигнал на выходах пиковых детекторов 20 - 26 равен нулю Величина входного напряжения запоминается в пиковых

детекторах 21 - 24 по положительному перепаду напряжения на их управляющих входах.

С выхода интегратора 19 сигнал (фиг.8) поступает на информационные входы пиковых детекторов 20 и 21. В пиковом детекторе 20 запоминается максимальное значение амплитуды сигнала на выходе интегратора 19, равное Um- 6 , а в пиковом детекторе 21 амплитуда сигнала интегратора 19 запоминается через фиксированные отрезки времени ut. Выходной сигнал пикового детектора 21 поступает на вход квадратора 29 и запоминается в пиковом детекторе 22 через интервал времени, равный 1/2 относительно положительного фронта сигнала на управляющем входе пикового детектора 21. Квадратор 29 представляет перемножитель сигналов. При этом входной сигнал умножается на себя. На выходе узла 30 вычитания значение сигнала равно разности значений сигналов пиковых детекторов 21 и 22.

С выхода узла 30 вычитания сигнал, равный разности входных сигналов, поступает на вход триггера Шмит та 31. На выходе последнего высокий уровень напряжения формируется при положительном значении входного сигнала, т.е„ когда текущее значение си кала интегратора 19 больше предыдущего значения сигнала, которое хранится соответственно в пиковых детекторах 21 и 22о С выхода триггера Шмитта 31 в интервал времени Tm-Ts разрешающий сигнал поступает на входы элемента НЕ 32, формирователя 33 импульсов и первый вход элемента И 35, на второй вход которого пос,тупа- ют импульсы генератора 9 через элемент И 27 и элемент 28 задержки. Таким образом, импульсы генератора 9 проходят на управляющий вход пикового детектора 23, на информационный вход которого поступает сигнал с выхода сумматора 40. На выходе сумматора 40 значение сигнала равно сумме значений сигналов с выхода квадратора 29 пикового детектора 23. При поступлении первого импульса на управляющий вход пикового детектора 23 значение сигнала с выхода квадратора 29 запоминается в нем, так как первоначально содержимое пикового детектора равно нулю. В дальнейшем с каждым импульсом на управляющем входе содер

жимое пикового детектора 23 увеличивается на величину сигнала на выходе квадратора 29. Таким образом, на выходе пикового детектора 23 за время разрешающего сигнала на первом входе третьего 35 элемента чение признака S, равно

И ТтLs

знаЪт-

0

о

D

j 5

U ,

где ft R , Л m 15

5

номера отсчетов, соответствующих временам Т5,

U(j) - амплитуда j-ro отсчета сигнала интегратора 19

На выходе элемента НЕ 32 находится низкий уровень напряжения, кото- 20 рый запрещает прохождение импульсов генератора 9 через элемент И 37,элемент 38 задержки и элемент И 36 на управляющий вход пикового детектора . 24„ Время задержки элемента 38 за- 25 держки равно Д t/2- плюс время задержки элемента 39 задержки и время прохождения сигнала через пиковый детектор 21, квадратор 29 и один из сумматоров 40 или 41. На выходе фор- 30 мирователя 38 импульсов импульс формируется по отрицательному фронту сигнала на выходе триггера Шмитта 31 в момент Т . С выхода формирователя 33 импульсов импульс поступает на первый вход триггера 28, устанавливая на его выходе низкий уровень напряжения, который останавливает первый ГПН 44. Длительность импульса, формируемого на выходе ГПН 44, рав5

0

на

Т - im

Т5, а величина напряжения,

которое запоминается в пиковом детекторе 25, пропорциональна интервалу времени Tm- Ts. При отрицательном напряжении на выходе узла 30 выг читания на выходе триггера Шмитта 31 находится низкий уровень напряжения, который поступает на первый вход элемента И 35 и запрещает прохождение импульсов генератора 9 на управляюQ щий вход пикового детектора 23. На выходе элемента НЕ 32 находится высокий уровень напряжения, который разрешает прохождение импульсов генератора 9 через элемент И 37, элемент 38 задержки и элемент И 36 на управляющий вход пикового детектора 24 о При поступлении первого импульса на управляющий вход пикового детектора 24 значение сигнала с выхода

5

71538177

квадратора 29 запоминается в пиковом Детекторе, так как первоначально содержимое пикового детектора 24 равно нулю. С каждым последующим импульсом на управляющем входе пикового детектора 24 его содержимое увели- ивается на величину сигнала на выоде квадратора 29. Таким образом. На выходе пикового детектора 24 за премя разрешающего сигнала на перлом входе элемента И 36 ТР - Тт значение признака S& равно

г

Лр-1

4- Ј - ,

Ij ftm

где ftF - номер отсчета, соответстIвующий времени TF.

1 С выходов пиковых детекторов 23 и 24 значения признаков S 1 и Su поступают на входы сумматора 42 и делитель 43 напряжения, на выходах которых значения признаков соответст- енно равны S + Se и S4/S2 В момент Тр на выходе порогового элемен- ta 5 и соответственно управляющем ходе второго ГПН 45 низкий уровень, который останавливает ГПН 45. На выводе ГОН 45 формируется импульс длиельностью

Тр- Ts

а величина напрята пересчета на выходе счетчика 10 формируется высокий уровень, который поступает на первый вход триггера 8, устанавливая на его выходе высокий уровень, который поступает на второй вход элемента И 12 и разрешает прохождение импульсов генератора 9 на управляющий вход счетчика 11. По отрицательному фронту управляющего сиг нала содержимое счетчика 11 изменяется на единицу. При каждом увеличении содержимого счетчика 11 состояние управляющих входов аналогового коммутатора 14 изменяется и на информационный вход АЦП 15 коммутирует ся следующий признак. Импульсы с выхода элемента И 12 служат в качестве синхронизирующих для работы АЦП 15, по положительному -руоьту которых ана логовый сигнал преобразуется в лыковый код и поступает г выходы устрой ства. После комму } дик исследующего признака на вход АЦП 15 на выходе элемента И 13 находится высокий уровень, который через элемент 16 задержки элемент ИЛИ 17 поступает на входы сбросов триггеров 7 и 8, счетчиков 10, 11 и входы сбросов пикения на выходе пикового детектооа 2Ь 30 ксвых детекторов 20 - 26 и триггера

Пропорциональна интервалу времени - Ts. Таким образом9 на выходах 1 иковых детекторов 20 -- 26, дегите- ;я 43 и сумматора 42 формируются

признаки Um

fg S ( /0,3 5

-о, S,, S,, 1m T55 Гг которые поступают на информационные входы аналогового коммутатора 14.

Одновременно импульсы генератора

9поступают на первый вход эпемен- Та И 12 и управляющий вход счетчика )0„ Коэффициент пересчета счетчика

10выбирается больше значения 7 (-. При достижении заданного коэффициен

0

5

0

5

8

та пересчета на выходе счетчика 10 формируется высокий уровень, который поступает на первый вход триггера 8, устанавливая на его выходе высокий уровень, который поступает на второй вход элемента И 12 и разрешает прохождение импульсов генератора 9 на управляющий вход счетчика 11. По отрицательному фронту управляющего сигнала содержимое счетчика 11 изменяется на единицу. При каждом увеличении содержимого счетчика 11 состояние управляющих входов аналогового коммутатора 14 изменяется и на информационный вход АЦП 15 коммутируется следующий признак. Импульсы с выхода элемента И 12 служат в качестве синхронизирующих для работы АЦП 15, по положительному -руоьту которых аналоговый сигнал преобразуется в лыковый код и поступает г выходы устройства. После комму } дик исследующего признака на вход АЦП 15 на выходе элемента И 13 находится высокий уровень, который через элемент 16 задержки элемент ИЛИ 17 поступает на входы сбросов триггеров 7 и 8, счетчиков 10, 11 и входы сбросов пи27. Дпя оперативной остановки устрой- ва предусмотрен сигнал Сброс, поступающий через элемент ИЛИ 17 на входы сбросов триггеров 7, 8 и 27 пкковых детекторов 20 - 26.

Предложенное устройство позволяет повысить помехозащищенность и надежность выделения признаков за счет определения интервала анализа сигнала в пороговом элементе, интегрирования и формирования признаков, хаг рактеризующих сигнал, в заданном интервале и селекции импульсов помех по длительности и амплитуде.

Физ.1

О Г

Фие.З