КЛАССИФИКАТОР ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ Советский патент 1972 года по МПК G06F17/00 

Изобретение относится к устройствам для технической диагностики состояний объектов на основании сигналов, вырабатываемых ими и, в частности, к устройствам звуковой дефектоско|Пии.

Известны классификаторы шумовых сигналов, состоящие из блока выделения признаков, включающего анализатор спектра и функциональный преобразователь, блока заиомииания признаков, состоящего из ключевого устройства и элемеитов памяти, блока обучения, содержащего схему весовых элементов и схему корректировки их, и реп1ающего устройства.

Однако такие устройства непригодны для классификации импульсиых сигналов, из-за отсутствия временной синхронизации между моментом появления сигнала на входе устройства и получением суммы взвещенных признаков, сравниваемой с пороговым уровнем, и невозможности классификации сигналов более двух классов.

Целью предложенного изобретения является классификация импульсных сигналов, а та.кже классификация большого числа классов сигналов. Для этого в классификаторе импульсных сигналов установлен блок обнаружения сигнала, вход которого связан с входом классификатора, а выход подключен к синхронизатору. Выход синхронизатора соединен с входным коммутатором, которын включен между входом устройства и входом анализатора оиектра. Дополнительно выход сиихронизатора связан с распределителем импульсов, содержащим последовательно соедииенные генератор тактовых импульсов, пересчетное устройство и дешифратор, к которому подключены два коммутатора каналов. Первый кО Ммутатор включен между схемой весовых элементов ц сумматором взвен енных,признаков, второй - между пороговым устройством и схемой иидикации классов. В режиме обучения выход сумматора подключен к индикаторному ирибору.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Классификатор состоит из входиого коммутатора /, С1шхронизатора 2, блока обнаружения сигнала 3, анализатора онектра 4, фупкнионального преобразователя 5, схемы весовых элементов 6, коммутатора 7 входа сумматора, сумматора 8, порогового устройства 9, коммутатора 10 выхода сумматора, распределителя имиульсов // и блока индикации 12.

Анализатор спектра содержит .параллельные каналы, соответствуюи ие числу признаков п. Каждый канал нрсдставляет собой последовательно соединенные полосовой фильтр y.)i, детектор /4i, сглаживающий фильтр 15 (где 1,..., л - номер канала).

Функциональный лреобразователь образован включенным последовательно с выходом каждого канала анализатора квадраторами 5), 52,...,5п. Коммутатор 1 по одному входу соедииеи со входом устройства, а по второму - с синхронизатором 2. Между входами классификатора и синхронизатора 2 включен блок обнаружения .сигнала 3. Выход коммутатора 1 связан с входными фильтрами /.i- 13п, а сглаживающие фильтры /5i-/5,,, .соединены с квадраторами 5|-5п. Выходы последних совместно с выходами сглаживающих фильтров /5)-/5,1 подключены к схеме весовых элементов 6. Выходы 1, 2...т (где т - число классов) соединены через коммутатор 7 входа сумматора с сумматором 8. В режиме классификации выход сумматора 8 через пороговое устройство 9 н коммутатор 10 выхода сумматора подключен к индикаторам классов 2i-12m. Синхронизатор 2 дополнительно связан с генератором тактовых иМПульсов 16, который в режиме классификации подключен к пересчетному устройству 17. В режиме обучения вход пересчетного устройства 17 соединен с выходом датчика команды 18. Пересчетное устройство 17 соединено с деи.1и.фратором 19, который связан с коммутаторами входа и выхода сумматоров (7 и 10). В режиме обучения сумматор 5 подключен к ннднкаторцому прибору 20.

Исходный импульсный сигнал x(t) поступает на вход 1коммутатора 1 и блока обнарул ения сигнала 5. С началом импульсного сигнала блок обнаружения сигнала 3, представляющий собой последовательно соединенные детектор инерционное звено, .пороговое устройство, вырабатывает импульс, запускающий синхронизатор 2, представляющий собой одновибратор. Импульс синхронизатора 2, равный по длительности исходному имцульсному сигналу, разрешает прохождение сигнала x(t) через коммутатор 1 на полосовые фильтры 13i-13п анализатора спектра. После фильтров сигнал детектируется детекторами }4i-Мп, сглаживается с помощью фильтров 15i-15п и возводится в квадрат квадраторами 5i-5„. Совокупность значений сигналов на выходах фильтров /5j-75„ образует н линейных (Признаков сигнала, а «а выходах квадраторов 5i-5„ образует п квадратов признаков исходного илгпульсного сигнала. Полученные признаки поступают на схему весовых элементов 6, состоящую из набора потенциометров.

Полученные признаки объединяются и через последовательно срабатывающие ключи коммутатора 7 входа сумматора поступают на вход сумматора 8, представляющего собой усилитель постоянного тока с отрицательной обратной связью. Коммутатор 7 входа сумматора управляется распределителем импульсов 1. Распределитель импульсов выдает на коммутатор 7 входа сум.матора последовательно сдвинутые во времени и-м-пульсы, формируемые на выходе дешифратора 19. Управляется распределитель импульсов синхронизатором 2, который выдает разрешающий импульс в конце исходного импульсного сигнала А (/). От разре1иающего импульса срабатывает генератор 16, которьп формирует начку та1 тоБых импульсов. Число импульсов в пачке равно числу классов /п. Частота следования импульсов в пачке превышает частоту

следования исходных импульсных сигналов приблизительно в 100 раз. Тактовые импульсы поступают на вход пересчетного устройства 77, которое предварительно сбрасывается в нуль передним фронтом импульса синхронизатора. С помощью пересчетпого устройства 17 и дешифратора 19 получают m параллельных сдвинутых во .времени импульсов, которые управляют коммутатором 7 входа сумматора. При срабатывании последнего на выходе сумматора 8 последовательно образуется m величин, каждая из которых равна сумме взвеиюнных значений линейных приз}1аков и их квадратов, относящихся в i-iMy классу, минус значения напряжения г-го свободного члена.

Каждая из этих величин постунает на вход порогового устройства 9 и далее на коммутатор 10 .выхода сумматора. Коммутатор 10 работает синхронию с коммутатором 7 и подключает выход порогового устройства 9 к

одному из индикаторов 12i-12т блока индикаи,ии. Если значение величины на выходе сумматора 8, соответствующее Определенному классу, выше порогового уровня в устройстве 9, то за10рается индикатор, относящийся к

этому классу. Таким образом, пр.инимается реп1ение о принадлежности входного сигнала x{t) к определенному классу.

В режиме обучения сигнал сумматора 8 поступает на вход индикаторного прибора 20.

При этом с помощью датчика команды 18, представляющего собой галетный переключатель, устанавливается в пересчетном устройстве 17 код, соответствующий t-му классу (i 1, 2,..., ш), на который производится обучение. Благодаря этому на выходе сумматора 8 существует сигнал, соответствующий только (-МУ 1классу. После установки всех весовых элементов в нуль на вход устройства подаются сигналы х{(), соответствующие i-му

классу. Вводится максимальный вес квадрата первого признака.

После фиксации полученного при этом значеиия па индикаторе 20 вводится вес свободного члена, пока на индикаторе ие будет получено показание, равное удвоенному значению показания от квадрата признака, затем вводится вес линейного признака до получения нуля на индикаторе. Этот процесс повторяется для остальных (п-1) признаков. Затем вы.код сумматора 8 нодключается к пороговому устройству 9 и устанавливается значение веса при свободном члене до момента, предшествующего включению индикатора /2,-. Таким образом процедура обучения осущерезультате ооучения определяются параметры областей ,при нятия решения для ка/кдого из m каиалов.

П р е д м е т и з о б р е т е н и я

Клаосцфикатор импульсных сигналов, содер;кан;11п блок индикации, иоследовательно соед||||1енныс 1 ходнон коммутатор, анализатор сиектра, (|)ункииональиый преобразователь, схему весовых элементов и последовательно соединсчииые коммутатор входа сумматора, сумматор, пороговое устройство, отличающийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в ycxipofiCTBO введены коммутатор выхода сумматора и последовательно соединенные блок обнаружения сигнала, синхронизатор, распределитель им.пульсов; вход блока обнаружения сигнала соединен со входом устройства, второй выход синхронизатора соединен со входным коммутатором, третий выход подключен к соответствующему входу распределителя импульсов, один выход которого соединен с соответствующим входом коммутато1ра входа сум-матора, а другой - с первым входом коммутатора выхода сумматора, второй вход которого Подключен к выходу порогового устройства, а выход - к блоку иидикации.