Коррелометр Советский патент 1976 года по МПК G06F17/15 

1

Изобретение относится к области специализированных средств вычислительной техники и может быть использовано в статистических измерениях для определения корреляционных функций случайных сигналов и, в частности, периодически нестационарных но математическому ожиданию процессов.

В различных исследованиях часто встречаются сигналы, периодически нестационарные по математическому ожиданию. Такие процессы представляют собой аддитивную смесь стационарного случайного сигнала с периодическим сигналом.

Известны коррелометры, используюш,ие на входе центрирующие блоки и содержащие первый аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к входу устройства, второй аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход KOTOiporo соединен с блоком управления и синхронизации, подключенным вторым выходом через блок определения математического ожидания к первому входу блока вычитания, второй вход Которого соединен с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, блок задержки, выходы которого подключены к соответствующим входам блока умножения, соединенного выходами с соответствующими входами блока накопления, подключенного выходами к соответствующим входам регистратора.

Недостатком такого коррелометра является его непригодность для анализа периодически нестационарных по математическому ожиданию случайных процессов.

Целью изобретения является расщирение функциональных возможностей устройства с сохранением возможности определения корреляционных функций стационарных случайных сигналов.

Эта цель достигается тем, что предлагаемый коррелометр содержит переключатель и узкополосный перестраиваемый фильтр, подключенный входом к входу второго аналогоцифрового преобразователя и к входу коррелометра, а выходом соединенный с входом блоком управления и синхронизации, входы переключателя подключены соответственно к выходу блока вычитания и к выходам перво го и второго аналого-цифровых преобразова телей, а его выходы соединены соответствен но с входами блока умножения и блока за держки.

На чертеже представлена блок-схема опн сываемого коррелометра, содержащего ана лого-цифровые преобразователи 1, 2, узкополосный перестраиваемый фильтр 3, блок управления и синхронизации, блок 5 определения математического ожидания, блок вы

чихания 6, переключатель 7, блок задержки 8, блок умножения 9, состоящий из схем умножения 10, блок накопления 11, содержащий сумматоры 12, н регистратор 13.

Вход аналого-цифрового преобразователя 1 связан с входом узкополосного перестраиваемого фильтра 3. Выход аналого-цифрового преобразователя 1 подключен к одному из входов блока вычитания 6, к контакту «а переключателя 7 и к входу блока 5 определения математического ожидания. Выход узкополосного перестраиваемого фильтра 3 подключен к входу блока 4 управления и синхронизации, выход последнего соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя 1 и с вторым входом блока 5, выход которого подключен к второму входу блока вычитания 6. Выход блока вычитания 6 подключен к контактам «б, «д переключателя 7. Контакт «б переключателя 7 подключен к одному из входов каждой схемы умножения 10 блока умножения 9. Контакт «е переключателя 7 подключен к второму входу одной из схем умножения 10 и к входу блока задержки 8, выходы которого связаны с входами остальных схем умножения 10. Выходы схем умножения 10 подключены к входам соответствующих сумматоров 12, объединенных в блок накопления 11, выходы блока суммирования связаны с входами регистратора 13. Выход аналого-цифрового преобразователя 2 соединен с контактом «г переключателя 7.

Коррелометр работает следующим образом. При исследовании стационарных эргодических центрированных случайных сигналов переключатель 7 устанавливается в такое положение, когда его контакт «а оказывается замкнут с контактом «е, контакт «г замыкается с контактом «е. При таком положении переключателя выход аналого-цифрового преобразователя 1 оказывается непосредственно соединен с входами схем умножения 10, а выход аналого-цифрового преобразователя 2 подключается к второму входу одной из схем умножения 10 и к входу блока задержки 8.

При определении функции автокорреляции случайных сигналов периодически нестационарных по математическому ожиданию предварительно определяют частоту периодического сигнала, если она неизвестна априори. Для этого исследуемый сигнал вводится одновременно в оба канала устройства, а переключатель 7 устанавливается в такое положение, когда его контакт «а оказывается замкнут с контактом «в, а контакт «г замкнут с контактом Центрирования в этом режиме не производится, сигнал обрабатывается как стационарный. На выходе коррелометра образуется сигнал с аддитивной незатухающей периодической компонентой, частота которой равна частоте аддитивного периодического сигнала и обусловлена присутствием последнего на входе

устройства. Поскольку интервал задержки At известен и не изменяется в процессе эксперимента, частота fo упомянутого сигнала может быть определена по формуле:

f

/о - - ,

/гДт

где; Дт - интервал задержки, п - число интервалов задержки на период сигнала на выходе коррелометра.

Далее узкополосный перестраиваемый фильтр 3 настраивается на частоту /о, определенную по методике, приведенной выще. Переключатель 7 устанавливается в такое

положение, при котором контакт «б замыкается с контактом «е, а контакт «d - с контактом «е. При этом выход блока вычитания 6 подключается к входу блока задержки 8 и к входу блока умножения 9, выход аналого-цифрового преобразователя 2 оказывается отключенным от схемы.

Исследуемый сигнал подается одновременно на вход аналого-цифрового преобразователя 1 и на вход узкополосного перестраиваемого фильтра 3. Узконолосный перестраиваемый фильтр выделяет первую гармоническую составляющую периодического сигнала из аддитивной смеси входного сигнала. С выхода узкополосного перестраиваемого фильтра 3 синусоидальный сигнал подается на вход блока управления и синхронизации выборок, управляющего работой аналого-цифрового преобразователя 1 и блока определения ординат математического ожидания 5.

Исследуемый сигнал, введенный в аналого-цифровой преобразователь 1, преобразуется в нем в цифровой код и подается на вход блока вычитания 6 и на вход блока определения ординат математического ожидания 5. В последнем определяются и записываются значения математического ожидания входного сигнала в те моменты времени, в которые определяются ординаты корреляционной

функции Ryy (т), т. е. для т Дт; 2Дт...пДт. Операция центрирования входного сигнала осуществляется при помощи блока вычитания 6, на один вход которого поступает исследуемый сигнал, а на другой вход - цифровой код математического ожидания, записанный в блоке 5 определения ординат математического ожидания. Блок 4 управления и синхронизации выборок обеспечивает синфазное поступление сигнала с выхода блока 3 определения ординат математического ожидания и периодической компоненты исследуемого сигнала на вход блока вычитания 6. В блоке вычитания 6 образуется центрированный исследуемый сигнал, который

далее вводится через контакты «б, «е и KOHTaiKTbi «д, «е первключагеля 7 одиав ременно во все схемы умножения 10 блока умножения 9 и блок задержки 8. С выходов блока задержки 8 сигнал подается на вторые входы схем умножения 10, с выходов

которых сигналы вводятся в соответствующие сумматоры 12, где происходит накопление и усреднение во времени текущих нроизведений прямого и задержанного сигналов. Цифровой код, снимаемый с выходов сумматоров 12 и отображающий значения ординат оценки искомой корреляционной функции, вводится в регистратор 13- С выхода регистратора 13 производится считывание результатов анализа.

Таким образом, коррелометр позволяет определять автокорреляционные функции случайных сигналов, периодически нестационарных по математическому ожиданию, при сохранении возможности определения корреляционных функций стационарных сигналов.

Формула изобретения

Коррелометр, содержащий первый аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к входу устройства, второй аналогоцифровой преобразователь, управляющий

вход Koiopi-TO соедшк-п с nejiBbiM вы.хи,ч,ом блока упрапленпя п снихрон зации, подключенным вторым выходом через блок определения математического ожидания к первому

входу блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, блок задержки, выходы которого подключены к соответствующим входам блока умножения, соединенного

выходами с соответствующими входами блока накопления, подключенного выходами к соответствующим входам регистратора, отличающийся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей коррелометра, он содержит переключатель и узкоиолосный перестраиваемый фильтр, подключенный входом к входу второго аналого-цифрового преобразователя и к входу коррелометра, а выходом соединенный с в.ходом блока управления и синхронизации, входы переключателя нодключены соответственно к выходу блока вычитания и к выходам первого и второго аналого-цифровых преобразователей, а его выходы соединены соответственно с входами блока умножения и блока задержки.

У(-Ь}

73