_СиЮЗНА)1 Советский патент 1973 года по МПК G06G7/52 G01R23/02 G05B15/02 

I

Предлагаемое устройство для определения средней частоты случайно распределенных импульсов относится к области вычислительной техники и может найти применение в системах распознавания сложных графических образов, подверженных помехам, в радиоизмерениях для определения частоты высокочастотной составляющей колебаний радиоимпульсов, в системах, предназначенных для вычисления статистических характеристик случайных процессов и т. д.

Известны устройства для определения средней частоты случайно распределенных импульсов.

Однако из-за недостаточно высокой падежпости работы этих устройств появляются недостоверные результаты вычисления средней частоты случайно распределенных импульсов в том случае, когда эти импульсы имеют непрерывное распределение амплитуды.

В системах распозпавапия сложных графических образов измеряемая последовательность Импульсов представляет собой видеоимпульсы, полученные в результате считывания распознаваемого образа. Ряд факторов (переменная контрастность, различные углы наклона линий образа к направлению считывания и т. д.) приводит к непрерывному распределению амплитуды видеоимпульсов. Аналогичная непрерывность распределения амплитуды импульсов имеет место при измерении частоты высокочастотной составляющей в радиоизмерениях при наличии шумов и помех.

В известных устройствах импульсы с таким непрерывным распределением амплитуды подаются пепосредствеппо на вход. При этом возможно неполное срабатыван-пе (сбои) последующих схем устройства, на которые поступают эти импульсы.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства, а следовательно, помехоустойчивости и достоверности результатов вычисления при измерении средней частоты случайно pacпpeдev eнныx пмпульсов, имеющих

любое (в том числе и непрерывное) распределение амплитуды.

Это достигается тем, что предложенное устройство дополнительно содержит блок устранения сбоев, один вход которого подключен к

соответствующей входной клемме устройства, другой вход - к входной клем.ме начала измерения, а выход - к входу блока управления. Для упрощения аппаратуры блок устрапения сбоев содержит триггер, един.цчпый выход которого подключен к первому вептилю пепосредствеппо и через первую линию задержки, пулевой выход триггера через второй вентиль, вторую линию задержки и схему «ПЛП связан с нулевым входом триггера, единичный

вход которого подключен к входу второй ЛИВИИ задержки.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства для определения средней частоты случайно распределенных импульсов; на фиг. 2 - дактилоскопический отпечаток; на фиг. 3 - папиллярные линии дактилоскопического отпечатка в увеличенном масштабе; на фиг. 4 - графики, поясняюш,ие работу устройства (а - зона несрабатывания, б - зона сбоев, в - зона срабатывания).

Устройство содержит блок / регистрации на реверсивных счетчиках .2 и 5, блок 4 устранения помехи на триггерпом счетчике 5, триггере 6, вентиле 7, схеме «ИЛИ 8, и линии задержки 9, входные клеммы 10, 11, 12 vi 13, суммирующие входы 14, 15, и вычитающие входы 16, 17 счетчиков 2, 3, блок 18 устранеиия сбоев на триггере 19, вентилях 20, 21, липиях 22, 23 задержки и схеме «ИЛИ 24, блок 25 управления регистрацией на триггере 26, вентиле 27 и линии 28 задержки.

Дактилоскопический отпечаток 29 (фиг. 2) подвержен помехе 30 (типа Непропечатки краски), которая привела к исчезновению импульсов на интервале 31 последовательности 32 случайно распределенных импульсов, представляющих результат считывапия по строке указапного отпечатка.

В результате считывания лоры папиллярной линиН 33 (фиг. 3) на интервале 34 последовательности 32 случайно распределенных импульсов образовался импульс, также представляющий собой влияние помехи.

Реверсивный счетчик 2 (фиг. 1) предназначен для подсчета (в виде количества нмпзльсов) числа интервалов между соседними импульса.ми измеряемой последовательности. Реверсивный счетчик 3 служит для накопления (в виде количества импульсов генератора масштабных импульсов заполнения, поступающих на вход W) интервалов между соседними импульсами измеряемой последовательности. Причем в счетчиках 2 к 3 фиксируются только те импульсы, которые соответствуют интервалам времени Г измеряемой последовательности, не искаженным помехами, т. е. лежащим в пределах между верхним и нижним пороговыми значениями интервалов.

Счетчик 5 измеряет интервалы между каждым предыдущий и последующим импульсами измеряемой последовательности по мере поступления их в устройство, сравнивает эти интервалы с величиной верхнего порогового значения, и если интервалы превышают эту пороговую величину, вырабатывает сигнал признака помехи.

Триггер 6, вентиль 7 и линия 9 задержки вместе со счетчиком 5 устраняют помеху, например, в виде непропечатки или зал ипания краски, приводящую к появлению интервалов между импульсами измеряемой последовательности, превышающих верхнее пороговое значение.

Триггер J9, вентили 20, 21, лишш 22 и 23

задержки и схема «ИЛИ 24 составляют блок устранения сбоев, предназначенный для устранения влияния помехи, приводящей к появлению интервалов между импульсами измеряемой последовательности, меньших нижнего порогового значения, и для повышения стабильности и надежности работы всего устройства.

Триггер 26 с вентилем 27 предусмотрены для включения и отключения устройства в моменты начала и конца времени измерения, которые задаются им1пульсами, поступающими соответственно на входные клеммы 13 и 12.

Входная клемма W предназначена для подачи в устройство масштабных имнульсов, а

входная клемма // - импульсов измеряемой последовательности.

Единичный выход триггера 6 подключен к в.ходу вентиля 7, второй вход которого соединен с входной клеммой 10, а выход - с су.ммирующим входом 15 реверсивного счетчика 3 и с входом триггерного счетчика 5, выход которого непосредственно связан с нулевым входом триггера 6 и с вычитающим входом 16 реверсивного счетчика 2, а через линию 9 задсржки - с вычитающим входом /7 реверсивного счетчика 3 и с нервым входом схемы «ИЛИ 8, выходом подключенной к входу установки в нуль триггерного счетчика 5. Входная клемма 13 соединена с входами установки в пуль |реве рсивных счетчиков 2 и , с входом схемы «11Л11 24 и с единичным входом триггера 26, нулевой вход которого подключен к входной клемме 12, а единичный выход - к входу вентиля 27. Нулевой выход

триггера 19 соединен с входом вентиля 21, второй вход которого подключен к входной клемме 11, и выход непосредственно связан с единичным входом триггера 19, а также через линию 23 задержки и схему «ИЛИ 24 - с нулевым входом этого же триггера. Единичный выход триггера 19 непосредственно и через линию 22 задержки соединен с обоими входами вентиля 20, вход которого подключен к второму входу вентиля 27. Выход вептиля 27

связан непосредственно с вторым входом схемы «ИЛИ 8, а через линию 28 задержки - с единичным входом триггера бис. суммирующим входом 14 реверсивного счетчика 2. При поступлении на вход устройства для

вычисления средней частоты случайно распределенных импульсов с непрерывным распределе)П1ем амплитуды (на фиг. 4 в качестве примера непрерывного распределения изображен график Р (UTSX) равномерного распределения вероятностей амплитуды) возникает нестабильность работы (сбои) всего устройства, вызываемые импульсами недостаточной амплитуды. Включение на входе устройства усилителя

для усиления импульсов с недостаточной амплитудой не исключает появления сбоев. (На фиг. 4 дана амплитудная хапяктеоистика Овш, () усилителя. При конечном значении коэффициента усиления усилителя амплитудная

характеристика не будет разрывной, а имеет

наклонный участок. Выходные импульсы усилителя сохраняют непрерывное раонределенне амплитуды, и на участке оказывается зона сбоев (графнк ), показывающий вероятность правнльного срабатывания всех схем устройства.

Устранение непрерывности распределения анлитуды входных и.мнульсов возможно путем включения на входе устройства схемы с разрывной (идеальной релейной) характеристикой.

Разрывными амнлнтудными характеристикамн обладают трнггеры Шмитта. обычные триггеры, книн-реле, блокинг-генераторы и другие схемы с положительными обратными связями. Однако, все эти схемы, помимо разрывного участка, имеют наклонную часть аМНлитудной характеристики.

На фиг. 4 показан нример а.мнлитудной характеристики t/Bbix, (вх) триггера Шмитта. Наличие наклонного участка этой характеристики вновь образует зону сбоев работы устройства для определения средней частоты c-i}чайно распределенных импульсов (график Рз(вх), показывающий вероятность правильного срабатывания всех схем устройства).

Таким образом, .включение триггера Шмитта и других схем с положительными обратными связями не устраняет появления сбоев в рабоботе устройства.

Для устранения непрерывности распределения амплитуды импульсов измеряемой последовательности на входе предлагаемого устройства включен блок 18 устранепня сбоев, обладающ ий идеальной релейной характеристикой. Импульсы измеряемой последовательности после прохождения через эту схему квантуются на два уровня-нулевой нли максимальный - без промежуточнЕлх значений. Нри наличии имнульсов на выходе блока 18 устранения сбоев все последующие схемы срабатывают правильно, т. е. зона сбоев полпостью исключается (график )Рассмотрим работу устройства на примере определения средней частоты случайно распределенных импульсов носледовательности 32 (фиг. 2), нредставляющей собой результат считывапня но строке дактилоскопического отпечатка 29, подверженного помехе 30 (типа неп)ог1ечатки краски), которая нриводщ- к исчезиовению импульсов на интервале 31. а также подвержепного помехе, приводящей к появлению ложного импульса па интервале 34 (фиг. 3) от считывания норы папиллярной линии 33.

При постунлении на входную клемму 13 нмлульса начала измерения устанавливаются в нулевое состояние реверсивные счетчики 2 и , в единичное состояние триггер 26 н ъ нулевое состояние триггер 19. Триггеры 26 и 19 открывают соответственно вентили 27 и 21. Ноступивщий на входную клемму 11 первый после импульса пачала измерения импульс измеряемой последовательности через вентиль 21 устанавливает триггер 19 в единичное состояние, и вентиль 20 открывается. Перепад напряжения с еди1П1чного выхода триггера 19 через линию 22 задержки поступает на импульсный вход вентиля 20, где осуществляет-ся дифференпирование. Продифференцированный импульс на выходе вентиля 20 соответствует первому нмпульсу измеряемой последо зательпости. Этот импульс имеет постоянную (максимальную) амплитуду, так как он получен из выходного перепада триггера 19.

Нмпульс измеряемой последовательности

через линию 23 задержки и схему «ИЛИ 24

возвран1,ает триггер 19 в исходное состояние,

открывая вентиль 21 для прохождения следующсго входного импульса.

Если амплитуда нмнульса измеряемой последовательности недостаточна для установки триггера 19 в еднничное состояние, то па еднннчном выходе триггера 19 вследствие наличия наклонного участка на амплитудной характеристике триггера (график УВЫХ, (bi,x) на фиг. 4) возникают наразитные нмнульсы. длительность которых равна сумме фронтов выходных иерепадов триггера 19. Величипа задержки лнннн 22 выбрана больше длительности наразитных имнульсов, поэтому на выход вентиля 20 этн нмпульсы не проходят.

Таким образом, входным импульсам измеряемой последовательности, превыщающим порог срабатывания триггера 19, соответствуют на выходе вентиля 20 (на выходе блока 18 устранения сбоев) импульсы постоянной максимальной амнлитуды, а входным нмпульсам, амплитуда которых не достаточна для срабатывания триггера 19, на выходе вентиля 20 - полное отсутствие импульсов. Следовательно блок 18 устранения сбоев обладает идеальной релейной характеристикой и квантует импульсы измеряемой последовательностн па два уровня - нулевой и максимальный без промежуточных значеннй.

В дальнейщем устройство работает в зависимости от величины интервала Т между соседними пмнульсами измеряемой носледовательности.

Рассмотрим следующие случаи. Временной интервал Т между первым и вторым имнульсамн измеряемой последовательност меныне нижнего порогового значения. Этот случай имеет место при образовании нмнульса измеряемой последовательности от поры (фиг. 3) или неровного края папиллярной линии. Нижнее пороговое значение интервала между двумя соседними импульсами измеряемой последовательности заранее задается линией 23 задержки. Первый импульс измеряемой последовательности через вентиль 21 устанавливает триггер 19 в единичное состояние, закрывая вентиль 21 на время нижнего значения интервала времени, и второй импульс измеряемой последовательпости через вентиль 21 не проходит.

Таким образом, при интервале между первым и вторым импульсами измеряемой последовательности, меньщем нижнего порогового

значения, устройство не учитывает второй импульс, устраняя тем самым влияние помех от пор и неровных краев папиллярных линий на результат вычисления среднего значения.

Временной интервал Т между первым и вторым имнульсами измеряемой последовательности равен нижнему пороговому значению. В этом случае после прихода первого импульса триггер 19 открывает вентиль 21 в тот момент, когда на второй его вход приходит импульс измеряемой последовательности. При этом вентиль 2} часть импульса может пропустить. Но поскольку на выходе вентиля второй импульс измеряемой последовательности оказывается неполной амплитуды, он исключается триггером 19, вентилем 20 и линией 22 задержки, как было описано рапее.

Временной интервал Т между первым и вторым импульсами измеряемой последовательности находится между нижним и верхним пороговыми зиачеииями. В этом случае первый импульс измеряемой последовательности проходит вентили 20, 27 и через схему «ИЛИ 8 устанавливает триггерный счетчик 5 в состояние нуль. Через линию 28 задержки первый импульс поступает на суммирующий вход 14 реверсивного счетчика 2, фиксируя в нем единицу, и ставит триггер 6 в единичное состояние, тем самым открывая вентиль 7. Через вентиль 7 последовательность масштабных импульсов занолнения с вход)ой клеммы 10 подается на входы суммирования счетчиков 3 и 5. Второй импульс измеряемой последовательности с выхода вентиля 27 через схему «ИЛИ 8 устанавливают триггериый счетчик 5 в состояние нуль, а через линию 28 задержки ностунает на суммируюп1ий вход 14 реверсивного счетчика 2, фиксируя в нем единицу.

Таким образом, в реверсивном счетчике 2 регистрируется каждый импульс измеряемой последовательности, а в реверсивном счетчике 3 накапливается число масштабных импульсов, соответствуюшее сумме длительностей всех интервалов между регистрируемыми импульсами.

Временной интервал Т между нервым и вторым импульсами измеряемой последовательности больше верхнего порогового значения. Это соответствует моменту считывания области дактилоскопического отпечатка, на котором имеется помеха в виде ненропечатки или залипания краски (фиг. 2), приводящая к исчезновению импульсов на этом участке измерямой последовательности. Количество масштабных импульсов, соответствуюшее длительности помехи, следует исключить из рассмотрения. Импульс признака помехи вырабатывается счетчиком 5 в том случае, когда старший разряд этого счетчика переходит в единичное состояние. Значит число масштабных импульсов после регистрации которых счетчик 5 вырабатывает имнульс признака помехи, равно Л 2.

В рассматриваемом случае первый импульс измеряемой последовательности с выхода вентиля 27 через линию 28 задержки ностунает на суммирующий вход реверсивного счетчика

2и фиксируется в нем. Одновременно заполняются ;масштабными импульсами счетчики

5 и 5. В тот момент, когда в них накапливается но N масштабиых импульсов, на выходе счетчика 5 вырабатывается импульс признака помехи, который устанавливает триггер 6 в нзлевое состояние, закрывая вентиль 7, и ноступает на вычитающий вход 16 реверсивного счетчика 2, вычитая из его содержимого единицу. Поскольку вентиль 7 закрывается, ирекращается поступление масштабных имнульсов на входы счетчиков 3 и 5. Кроме того, имиульс нризнака помехи иосле задержки в линии 9 иа время переходных процессов в счетчиках 5 и 5 поступает на вычитающий вход 17 реверсивного счетчика 5 и уменьшает число, находящееся в нем, на величину Л, а также

устанавливает в нуль триггериый счетчик 5. До ирихода следующего импульса измеряемой последовательности реверсивные счетчики 2,

3и счетчик 5 отключены.

Таким образом, если интервал Т времени

между импульсами измеряемой последовательности больще верхнего порогового значения, в реверсивном счетчике 2 число не увеличивается (сначала единица прибавляется, а затем импульсом признака помехи вычитается). В реверсивном счетчике 3 масщтабиые имиульсы за этот период также не накапливаются, поскольку N масштабных импульсов, подсчитанных в нем до момента появления импульса признака помехи, затем вычитаются.

Следовательно возникшая помеха из рассмотрения исключается.

Временной интервал Г между первым и вторым импульсами измеряемой последователь1ГОСТИ точно соответствует N масштабным имнульсам. Ири этом возможно возиикновение неопределенности, когда нормальный интервал Гутежду соседними импульсами измеряемой последовательности нельзя отличить от иитервала, возникшего в результате помехи. В этом

случае импульс признака помехи со счетчика

5мог бы поступить на нулевой вход триггера

6одновременно с поступлением на единичный вход этого же триггера импульса нзмеряелтой последовательности с выхода вентиля 27. Но

этого не происходит, поскольку импульсом с выхода вентиля 27 счетчик 5 устанавливается в нуль, а на единичный вход триггера 6 поступает задержаииый импульс измеряемой последовательности с выхода линии 28 задержки.

Таким образом, интервал Т между соседними импульсами измеряемой носледовательности, равный верхнему пороговому значению, относится к помехе.

Рассмотренные случаи полностью характеризуют работу устройства во всех его режимах.

В момент окончания измерений на входную клемму 12 поступает импульс конца измереНИИ, который устанавливает триггер 26 в нулевое состояние. В результате этого канал импульсов измеряемой последовательности закрывается. В реверсивном счетчике 2 фиксируется число импульсов измеряемой последовательности без учета помех, а в реверсивном счетчике 3 - число масштабных импульсов, пропорциональное сумме интервалов между зафиксированными в счетчике 2 импульсами измеряемой последовательности.

Предлагаемое устройство в отличие от известного ие только позволяет вычислять среднюю частоту случайно распределенных импульсов при наличии помех, приводящих к появлению импульсов на интервалах времени, меньших нижнего порогового значения, и исчезновению импульсов на интервалах времени, больших верхнего порогового значения. Применение в устройстве схемы устранения сбоев позволяет сократить оборудование и в значительной мере повысить надежность и стабильность работы всего устройства, а значит и повысить достоверность вычисляемых результатов.

Предмет изобретения

1. Устройство для определения средней частоты случайно распределенных импульсов.

содержаш,ее блок управления, одни выходы которого подключены к блоку регистрации, другие - к блоку устранения помехи, оди;1 вход блока управления подключен к входной клемме начала измерения и к соответствуюгцему входу блока регистрации, другой вход блока управления - к входной клемме конца измерения, входиая клемма подачи масштабных ил пульсов подключена к соответствуюшему входу блока устранения помехи, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, оно донолнителыю содержит блок устранения сбоев, одни вход которого подключен к соответствующей входной

клемме устройства, другой вход - к входной клемме начала измерения, а выход - к соответствующему входу блока управления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью унрощения аппаратуры, блок устранения сбоев содержит триггер, единичный выход которого подключен к первому вентилю непосредственно и через первую линию задержки, нулевой выход триггера через второй вентиль, вторую лищпо задержки и схему «ПЛИ подключен к нулевому входу триггера, единичный вход которого подключен к входу второй линин задержки.

I t i I 1 ММ

Строка

счить бания

fpuZ. 2