УСТРОЙСТВО для КЛАССИФИКАЦИИ ШУМОВЫХ СИГНАЛОВ Советский патент 1971 года по МПК G06G7/52 

Описываемое устройство относится к области вычислительной техники и может быть использовано там, где по излучаемому шуму требуется определить принадлежность или техническое состояние источника.

Известны классификаторы, содержащие блок выделения признаков, состоящий из первичного измерителя признаков и функционального преобразователя, блок обучения, включающий схему весовых элементов и схему корректировки весовых элементов, рещающее устройство.

Распространение принципов построения известной системы на те области, где напряжение признака не остается постоянным на время, достаточное для однократной корректировки всех весовых элементов, невозможно.

С целью использования при обработке шумовых сигналов с изменяющимися за время однократной корректировки прязнакам-и, в предложенном класснф:икаторе элементы памяти соединены со входом схемы корректировки и выходом ключевого устройства, первый сигнальный вход ключевого устройства соединен с выходом функционального преобразователя, второй - со схемой сравнения, а управляющий выход - со схемой корректировки, причем в режиме обучения элементы памяти через кратковременно замыкающиеся ключи

соединены со cxeJMOЙ сравнения и преобразователем.

Благодаря этому предлагаемый классификатор используют для обработки шумовых процессов, И в частности для акустической безразборной диагностики механизмов.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема электромеханического классификатора; на фиг. 3 - схема компенсации.

Классификатор состоит из блока выделения признаков, содержащего первичный измеритель .признаков 1 и функциональный преобразователь 2, элементов памяти 3 и ключевого устройства 4, блока обучения со схемами 5-8 и решающего устройства 9.

Первичный измеритель признаков / соединен с функциональным преобразователем 2, а тот, в свою очередь, с первым сигнальным входом ключевого устройства 4 и схемой 6 весовых элементов. Второй сигнальный вход устройства 4 соединен с выходом схемы сравнения 7, один из входов которой соединен со схемой задатчика 8, а второй - с выходом схемы 6. Управляющие входы устройства 4 и схемы 6 соединены с выходом схемы корректировки 5, выход которой соединен с элементами ламяти 3, а те, IB свою очередь, - с -ключами устройства 4. Вход решающего устройства 9 соединен с выходом схемы 6.

Так как классификатор работает в двух ре:-кимах, то при обучении через кратковременно замыкающиеся ключи устройства 4 элементы памяти 3 соединены с выходом функционального нреобразователя 2 и схемой сравнения 7.

Электромеханический классификатор шумовых сигналов состоит из блока выделения признаков, блока обучения И решающего устройстваБлок выделения признаков содержит клип пирующее устройство 10, анализатор спектра 11, набор модуляторов и функциональный нреобразователь 13.

В ключевое устройство 4 входят ключевая схема 14, отдельно вынесенный ее элемент , элементы памяти (конденсаторы ,| и устройство памятн 15. Схему весовых элементов составляют нотенциометры ,,; , R(-On и компенсационные

потенциометры R -R -R,

Роль задатчиков на фиг. 1 выполняет схема 16, а 17 - схема сравнения.

В схему управления корректировкой весовых элементоввходят реверсивный двигатель 18, схема временного управления 19, нульорган 20, электромагнит 21 с шаговым искателем 22, схемы копенсацнн , 25,J-2,5(n-;)j, и электромагнитные муфты п, 2,1-2-(0,)„. Решающее устройство представлено схемой 25 с лампочками 25 и 252, имеется также источник напряжения 26.

В режиме распознавания устройство работает следующим образом.

Шумовой сигнал подают на клиппирующее устройство 10 с усилителем мощности. На выходе усилителя мощности получают сигпал постоянной амплитуды и переменной частоты, который нодают на апализатор спектра 11. Электрически независимые напрянсения с выходов полосовых фильтров анализатора и подают на нотенциометры Ri-R и параллельно на транзисторные модуляторы . На вторые входы модуляторов (на схеме не показаны) подают переменные напряжения ностояиной амплитуды. На выходе модуляторов получают переменные, электрически независимые напряжения, амплитуда которых определяется выходпым напряжением соответствующего полосового фильтра. Эти напряжения поступают на функциональный преобразователь 13, в котором производят возведепие в квадрат и перемножение п данных сигналов. Электрически независимые налряжения ностоянного тока с выхода функциопального преобразователя нодают на потенциометры jj От источника напряжения 26 постоянное напряжение подают на потенциометр RQ. Средние точки и движки каждого потенциометра

ное суммарное постоянное напряжение подают на решающее устройство. В зависимости от знака суммарного напряжения зажигается лампочка 25i или 252.

При нереходе от одной группы сигналов к другой необходимо провести обучение классификатора. Обучение устройства осуществляется циклами. За время одного цикла последовательио неремещают движки нотенциомет0 ров Ri-Rz, n ,,. . Для этого суммарное постоянное напряжение весовых элементов нодается на схему сравнения 17, на второй вход которой поступает нужный сигнал от задатчика 16. Напряи ение с выхода схемы сравнения 17 через контакт схемы М, который замыкается один раз за цикл, поступает в устройство памяти 15. В зависимости от знака разности замыкается правый или левый контакт иа выходе схемы устройства памяти 15. Этим определяется фаза переменного напряжения, нодаваемого на обмотку лправления реверсивного двигателя 18 и, следовательно, нанравление перемещения движка .. весового потенциометра. Одновременно с замыканием элемеита 4i срабатывает ключевая схема и напряжения с выхода анализатора снектра // и функционального нреобразователя /5 поступают на элементы памяти

„ (конденсаторы Ci-С., , На этом иачальг-

ная стадия цикла заканчивается. Ьи соответствует онределенное ноложение шагового искателя 22, а время начальной стадии задается схемой временного управления 19.

Носле того, как напряжение на выходе схемь: времепного уцравлен ия 19 достигнет определенного уровня, срабатывает нуль-орган 20, и имнульс постоянного напряжения подается на электромагнит 21 шагового искателя 22. Шаговый искатель 22 нереходит в новое положение, контакты ключевой схемы 14 отпускают.

Пусковой шаговый искатель 22 занял положение, изображенное на схеме. С конденсатора Ci поступает постоянное напряжение на нервый вход нуль-органа 20. Одновременно нодают напряжение иа электромагнитную муфту 24 и схему копенса1 ии 23, Одна половина муфты жестко сидит на оси, общей

„ для потеициометров Ri и Rl, а вторая сцеплена с приводпым валом двигателя 18. При срабатывании муфты движки потенциометров начинают перемещаться. Нанряжение с движка компенсационного потенциометра

Rt поступает на схему компенсации 2Ль а с нее - на второй вход нуль-органа 20. Схема компенсации в момент подключения имеет на выходе напряжение, равное нулю. По мере перемещения движка Rl происходит ириращение напряжения на выходе схемы компенсации 25;. В тот момент, когда напряжепие на втором входе щагового искателя 22 сравняется с напряжением па первом входе, подается импульс напряжепия в электромагнит 21 и шаговый искатель переходит на следуютромагнитные муфты 24i обесточиваются, а схема компенсации 23-2 и электромагнитные муфты 24 оказываются под током, и процесс .повторяется.

После коррекции потенциометра RQ шаговый искатель 22 приходит в начальное положение, срабатывают элемент MI и ключевая схема 14, и цикл повторяется.

Схема компенсации (см. фяг. 3) предназначена для снижения требований к точности изготовления муфт и зубчатых зацеплений, точности выставки зазоров и люфтов при высокой точности отработки величины напряжения, поступающего на первый вход схемы нуль-органа 20. Использовапие указанной схемы позволяет сохранять высокую эксплуатационную надежность системы.

Схема работает следующим образом.

До момента подачи напряжения на реле 27 соответствующий конденсатор Cj заряжен до потенциала движка компенсационного потенциометра Ri. Когда шаговый искатель 22 встанет на i-ламель, срабатывает реле 27 и KJ второй вход нуль-органа 20 поступает разность напряжений (C/i-Uz)- Так как входное сопротивление по второму входу несколько десятков мом, то конденсатор С, практически не разряжается и напряжение в первый момент равно нулю. По мере перемещения движка компенсационного потенцио.метра Ri изменяется разность (), причем только за счет напряжения 0. Таким образом, прпращение напряжения на выходе схемы пропорционально перемещению движка. В момент равенства напряжений на входах нульоргана 20 шаговый искатель 22 переходит на следующую ламель, реле 27 отпускает конденсатор С;, заряжается до потенциала, соответствующего новому положению движка.

Предлон-сенное устройство содержит 30 весовых элементов, выполненных на проволочных прецизиопных потенциометрах (типа ПП). Компенсационные потенциометры взяты того же типа. Диапазон частот, определяемый анализатором спектра, от 400-4000 гц, число различаемых классов - 2, цикл обучения занимает в среднем 6 сек.

Предмет изобретения

Устройство для классификации щумовых сигналов, содержащее блок выделения признаков, функциональный преобразователь, блок обучения со схемой набора весовых элементов, связанный со схемой их корректировки, подключенной к одному пз входов схемы сравнения, рещающее устройство, связанное с выходом схемы набора весовых элементов, соединенной с выходом функционального преобразователя, отличающееся тем, что с целью анализа процессов с изменяющимися за время однократной корректировки всех весовых элементов признаками, оно содержит запоминающие элементы, соединенные со схемой корректировки, п ключевое устройство, связанное одним спгнальным входом с функциональным преобразователем, а другим - со схемой сравнения, управляющий вход ключевого устройства связа-н со схемой корректировки.