Статистический анализатор периодических нестационарных процессов Советский патент 1978 года по МПК G06F17/15 G06G7/19 

1

Изобретение относится к средствам статических исследований, в частности, предназначено для корреляционного анализа ритмических, периодически нестационарных сигналов. Например, электро-, баллисто-, сейсмокардиограмм (ЭКГ), (БКГ), (СКГ).

Известен коррелятор, служащий для вычисления функций авто- и взаимной корреляции двух переменных величин. Этот коррелятор с последовательным измерением коэффициентов корреляции состоит из устройств центрирования входных сигналов, регулируемой линии задержки одного из сигналов, перемножающего ординаты устройства, интегратора, устройства деления интеграла на время реализации 1.

Однако не всегда есть необходимость в нахождении коэффициента корреляции двух переменных величин. Во многих задачах анализа, например баллистокардиографии, необходимо анализировать исследуемую кривую совместно с некоторой эталонной. В этом случае схему вычисления взаимной корреляционной функции, содержащую запоминающее устройство ординат эталона можно выполнить так, что хранение и перемножение ординат эталона и исследуемой функции происходит в потенциометрическом запоминающем устройстве. При этом эталонная кривая генерпоуется

путем многократного считывания информации с потенциометрического запоминающего устройства и весьма существенным является синхронизация циклов считывания с ходом исследуемого ритмического сигнала. Для указанной синхронизации часто возможно использование внещнего синхросигнала. С помощью синхросигналов, запуская от них анализатор, можно выделить информационный участок исследуемой кривой, например, существенно выделение информационных участков, занимающих часть времени между R-пиками ЭКГ и неинформатнвных, на которые приходится остальное время. Для БКГ этот интервал времени заключен между первым максимумом (после синхросигнала- R-пика) и верщиной одной из полуволн - чаще всего третьим максимумом.

Известен также анализатор случайных процессов с периодической нестационарностью, который содержит вычислитель корреляционных моментов, первый вход которого подключен к выходу блока управления, генератор задерл анных импульсов, вход которого является синхронизирующим входом анализатора ,2.

Недостаток известного - недостаточная точность обработки интервалов R-R-кардиограммы.

Цель изобретения - увеличение точности работы анализатора нестационарных процессов и расширение возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в анализатор дополнительно введены две линии задержки, ключ, элементы И, элементы ИЛИ, дифференцирующие цепочки, преобразователь время - напряжение, преобразователь и напряжение - период, блоки фиксации максимума и минимума, входы которых и вход первой линии задержки соединены с информационным входом анализатора, выход первой линии задержки подключен ко второму входу вычислителя корреляционных моментов, третий вход которого через преобразователь напряжение- период, подключен к выходу преобразователя время - напряжение, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ, первые входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго элементов И, а вторые- соответственно к выходам первой и второй дифференцирующих цепочек, входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элементов И и подключены к одноименным входам генератора задержанных импульсов, вторые входы элементов И подключены соответственно к выходам первого и второго ключей, входы которых соединены соответственно с выходами блоков фиксации максимума и минимума, вход блока управления соединен с выходом второй линии задержки, вход которой подключен к выходу первого элемента И.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Статистический анализатор периодических нестационарных процессов содержит вычислитель корреляционных моментов 1, на входе которого через линию задержки 2 подключен исследуемый сигнал, а выходом является оценка корреляционного момента. Входной сигнал подключен также ко входам блоков фиксации максимума 3 и минимума 4, выходы которых через ключи 5 подсоединены ко входам двухвходовых элементов И 6, на вторые входы которых подключены выходы генератора задержанных импульсов 7. Выходы элементов И 6 соединены с первыми входами элементов ИЛИ 8, а вторые входы - через дифференцирующие цепочки 9 к выходам упомянутого генератора задержанных импульсов 7.

Выходы элементов ИЛИ 8 подсоединены ко входам преобразователя время - напряжение 10, вход последнего через преобразователь напряжение - период 11 к вычислителю корреляционного момента . Кроме того, выход первого элемента Р1ЛИ8 подключен к блоку управления 12 чероз вторую линию задержки 13, а блок 12 также подключен к вычислителю 1.

По синхросигналу генератор задержанных импульсов 7 выдает на один из выходов через время задержки /si импульс длительностью ti, поступающий на один из входов элемента И 6. Поступивший за время t первый сигнал с блоков фиксации экстремума 3 и 4, знак которого определяется состоянием ключей 5 через второй вход элемента И 6 и элемент ИЛИ 8 запускает преобразователь время - напряжение 10. Если за указанный интервал ti экстремума заданного знака на кривой нет, то преобразователь 10 запускается задним фронтом первого импульса ii, выделенным дифференцирующей цепочкой 9. Через время задержки /32 после первого импульса, величина которого задается априорно, генератор 7 вырабатывает второй импульс длительностью /2 соответствующей зоне поиска второй характерной точки. Останов преобразователя 10 осуществляется цепью элементов И 6, элементов ИЛИ 8 и дифференцирующими ценочками 9 аналогично приведенному выше для запуска. Знак экстремума также выбирается ключами 5.

Выходное напряжение преобразователя 10 после останова пропорционально длительности интервала времени между импульсами, поступившими на входы преобразователя 10. Импульсы, являющиеся тактовыми для опроса запоминающего устройства эталона в вычислителе корреляционного момента, вырабатываются преобразователем напряжение-нериод II, на вход которого подключен выход преобразователя время - напряжение 10.

Сигнал вычислителя 1 подается с выхода элемента ИЛИ 8 через преобразователь 10 на блок управления 12 через линию задержки 13, а блок 12 в свою очередь запускает вычислитель 1 в момент времени, когда на вход начинает поступать задержанный в линии задержки 2 входной сигнал. Время задержки входного сигнала и сигнала вычислителя корреляционного момента одинаково и выбирается больше, чем длительность максимального ггер-ода исследуемого процесса, что необходимо для окончания процесса адаптации частоты опроса блока памяти вычислителя 1 к данному периоду.

После прихода нового периода входного сигнала процесс вычисления повторяется.

Выходом анализатора является массив корреляционных моментов периодов текущего процесса с запомненным периодом эталонной реализации.

Формула изобретения

Статистический анализатор периодических нестационарных процессов, содержаш,ий вычислитель корреляционных моментов, первый вход которого подключен к выходу блока управления, генератор задержанных импульсов, вход которого является синхронизирующим входом анализатора, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности работы анализатора, в него дополнительно введены линии задержки, ключи, элеменП) И, элементы ИЛИ, дифференцирующие ценочки, преобразователь время - напряжение, преобразователь напряжение - период, блоки фиксации максимума и минимума, входы которых и вход первой линии задержки соединены с информационным входом анализатора, выход первой линии задержки подключен ко второму входу вычислителя корреляционных моментов, третий вход которого через преобразователь напряжение - период, подключен к выходу преобразователя время - напряжение, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ, первые входы которых подключены соответственно к выходам первого

и второго элементов И, а вторые - соответственно к выходам первой и второй дифференцирующих цепочек, входы которых объединены соответственно с первым и вторым входами элементов И и подключены к одноименным выходам генератора задержанных импульсов, вторые входы элементов И подключены соответственно к выходам первого и второго ключей, входы которых соединены соответственно с выходами блоков фиксации максимума и минимума, вход блока управления соединен с выходом второй линии задержки, вход которой подключен к выходу первого элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.В. Н. Жовинский, В. Ф. Арховский, Корреляционные устройства, М., «Энергия, 1974, с. 115.

2.Авторское свидетельство СССР № 292170, М. кл. G 06G 7/19, 1970.

A(t)