Голографическое диагностическое устройство Советский патент 1979 года по МПК G06G9/00 G06F15/42 

(54) ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к голографи ческим аналоговым процессорам и може быть применено для медицинской или технической диагностики состояний сложных систем. Известно устройство для диагностики заболеваний, содержащее фотодиодный блок считывания информации с перфоленты, шаговый двигатель, генератор однопол ирных импульсов) коммутатор, схему совпадения, блок задержки, сумматор и блок цифровой индикации 1. .При диагностике различных заболеваний программы-, заложенны на перфоленте, меняют. Перемещение перфоленты шаговым двигaтeлev1 не обе печивает высокой скорости диагноза. Известно также диагностическое, вычислительное устройство, которое состоит из запоминающего арифметичес кого блока, блока управления и ввола вывода 21. Запоминающий блок выполнен на сопротивлениях, обработка сиг налов производится суммирующе-потенциирующими усилителями, величина вы ходных .сигналов сравнивается с соот- ветствуюиыми пороговыми напряжениями Дчагг остические устройства, выпол н-энныч на электронных элементах. имеют относительно низкое бысгродей ствие, обусловленное низким быстродейст.зием составляюл1их элементов или одноканальностью обработки данных, а также невысокую емкость памятк, Ближайщим техническим решением к предуюженному является голографичес- кое диагностическое устройство, содержащее блок ввода, арифметический блок памяти, состоящий из Фурье-преобразующего устройства и голографического блока памяти, блоки управления в виде, голограммы и вывода 3 . Это устройство имеет большие быстродействие и емкость памяти, чем упомянутые, однако оно не позволяет реализовать диагностику байесовского типа. Цель изобретения - возможность реализации байесовской диагностики. Для достижения поставленной Цели блок ввода содержит записываемые и входной оптические транспаранты с числом зон на единицу большим, чем число контролируекых параметров. Каждая зона сос.тоит из ячеек, число которых равно количеству градаций контролируемого -параметра , причем пропускание ячеек записываемого транспаранта равно информативности контропируемого параметра, а пропускание ячеек

входного транспаранта двуградационное Распопожение ячеек входного и записываемого транспарантов-идентичное.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предложенного диагностического устройства; на фиг. 2 - эаписываемый и входной оптические транспаранты.

Устройство состоит из блока 1 уп равления, входного блока 2 с записываемыми 3 и входным 4 транспарантами, объединенного арифметического блока 5 памяти, содержащего блок б прямого Фурье-преобразования, галографический блок 7 памяти, блок 8 обратного Фурье-преобразования, и блоков 9-12 соответственно фотодетектирования Ьотенциирования, нормализации и выходной индикации.

Записываемый 3 и входной 4 транспаранты имеют зоны 13 с ячейками 14. В (т + 1) -и зоне 15 находится ячейка 16, предназначенная для учета собственного количества информации, содержащейся в .диагнозе данного состояния системы.

Блок 1 управления контролирует

работу входного блока 2, объединенного арифметического блока 5 памяти и блока 11 нормализации. Входной блок 2 представляет собой управляемый транспарант, выполненный с учетом воз можности представления как записываемых 3, так и входного 4 транспарантов Влоки б, 8 Фурье-преобразования выполнены оптическими, например, с помощью объективов. Блок 7 памяти - это многоканальный гапографический фильтр представляющий собой, например, высокоразрешающую фотопластинку.

Влек 9 фотодетектирования регистрирует ьыходные световые сигналы и может быть составлен, например, из матрицы фотодиодов. Блок 10 потенциирования реализует операцию извлечения квадратного корня и потенциирования, выполнен в виде электронной схемы. Блок 11 нормализации нормализует выходные сигналы, выполнен электронным. Блок 12, выходной индикации реаипизует вывод нормализованных выходных сигналов, характеризующих состояние диагностируемой системы, на выходное табло.

Взаимосвязь блока управления и блоков 2, 5, 11 электрическая. Блок 1 управляет оперативным вводом инфорнации в диагностическое устройство ерез блок 2, а также осуществляет контроль экспозиции при формировании голограммы. Посылая сигналы на арифметический блок 5 памяти, блок 1 управляет тонкой подстройкой положения объективов посредством изменения длины пьезокерамических обойм, а также углом падения опорного луча и процессом проявления гологра1ммы. Соеди не.иие. рлока 1 управления с блоком 11

нормализации обеспечивает обратную связь за счет уточнения выходных вероятностей P(B.j/S, Sg,. .., S) в соответствии с изменением априорных вероятностей Р (В;). Связь между блоками 2,6-9 оптическая, осуществляется пучком когерентного света. Блоки 9-12 связаны электрически.

Устройство работает следующим обрчзом.

Подготовленные записываемые транспаранты 3 поочередно под контролем блока 1 управления просвечиваются параллельным пучком когерентного излучения. Модулированный таким образом свет через Фурье-йреобразующий объектив , входящий в блок 6, падает на голографическую фотопластинку (представляющую собой блок 7 памяти) совместно с опорным лучом. Получаемая интерференционная картина регистрируется фотопластинкой. После записи с различными опорными лучами всех п записываемых транспарантов, каждый из которых характеризует одно состояние диагностируемой система, фотопластинка обрабатывается, в результате образуется голографический фильтр. После формирования фильтра устройство готово к работе..

Для получения диагноза измеряемые параметры заносятся через блок управления на входной транспарант 4. Число m зон транспаранта 4 при этом соответствует числу измеряе1иых параметров, кроме (т + 1)-й зоны 1Ь с единственной ячейкой 16, имеющей пропускание, равное единице, соответствующей аналогичной ячейке 16 в. записываемом транспаранте 3. Последняя ячейка предназначена для учета собственного количества информации, содержащейся в диагнозе данного состояния системы. Поскольку значение каждого измеряемого параметра соответствует одной грйдации, в каждой зоне входного транспаранта 4 лишь одна ячейка будет имет пропускание, равное единице. Когерентный световой пучок, модулированный входньм транспарантом 4, проходит через объединенный арифметический бло 5 и на выходе оптической части устройства регистрируется блоком 9 фотодетектирования в виде матрицы световых сигналов, каждый из которых характеризует одно из состояний диагностируемой системы. После электронной обработки в блоках 10 и 11 потенциирования и нормализации выходной электрический сигнал, подаваемый в блок 12 выходной индикации, характеризует вероятность диагностируемой системе находиться в каждом из возможных состояний, обусловленнуюизмеренным набором значений параметров системы.

Предложенное диагностическое устройство представляет собой оптическое

устройство для осуществления вайесс№ской диагностики.Действительно, пропускание ячеек записываемого транспаранта можно представить в виде

« i /i;-eo8rp()

oLj--Cog-p(Bp,

где Л, k /f - собственная информация, эаключеиня в паргметре в при условии, что имеет Место состояииеВ (информативность параметра) ; cij - со5 ственное количество информации, содержащейся в диагнозе данного сотоянияВ; систекы; /Bj) - условная вероятность того, что в результате испытания систекы наблюдалось- значение данного параметра Sj, (при условии состояния Bj ); P(Bj) - априорная вероятность j -го состояния..

В этом случае установка реализует диагностику состояний системы со статически независимыми параметрами, согласно формуле Байеса«е,

РСВ.-П ЁР(5:..7В.Х.

РГИг/Ч чft Ш Ы «. , ,

rvBjO|,3-,---,bi-.- т;«I

V iiP( tlP(Srtlbj« v f-l ы tti

где X jj - код испытания система если реалйэоваи параметр Л с градацией к; О-в противном случаев. Таким образом, созданное диагностическое устройство овлашает при- сущим голографическим системам высоким быстродействием вследствие парал-лельности обработки информации (практически оно зависит лишь от скорости ввода и вывода информации), большой информационной емкостью, высокой помехозашищенностью li большой плотностью хранения информации.

Формула изобретения

Гало графическое диагностическое устройство, содержащее блок ввода, арифметический блок памяти, состоящий из Фурье-преобразующего устройства и гопографического блока памяти, блоки управления и вывода, отличающееся тем, что, с целью реализсщии байесовской диагностики, блок ввода содержит записываемые и (ВХОДНОЙ оптические транспаранты с числом зон на единицу большим, чем число контролируемых параметров; каждая зона состоит из ячеек, число которых равно количеству градаций контролируемого параметра, причем пропускание ячеек записываемого транспаранта равно информативности контррлируемогр параметра, а пропускание ячеек входного транспаранта двуградационное.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Свет В. Д. Оптические методы обработки сигналов. М., Энергия , 1971, с. 92-95.