Коррелятор Советский патент 1980 года по МПК G06F17/10 

. Изобретение относится к анализу корреляционных функций, в частности к оценке величины задержки, соответствующей максимуму функции взаимной корреляции двух периодических процессов и может быть использовано для определения временных соотношений при анализе вибраций в машинах и механизмах. Известно устройство для анализа функции корреляции, содержащее входной блок, выход которого соединен со входом блока запоминания, выход которого соединен со входом умно жителя, вь1ход которого соединен с устройство регистрации, а выходы блока управления соединены с управляющими входами блока запоминания, умножителя и устройства регистрации 1. Недостатками этото устройства являются ограниченные фзткциональные возможности, т.е. невозможность анализа функции взаимной корреляции, невозможность определения макси мума зтой функции. Известно также устройство для анализа функции взаимной корреляции, содержащее пер вый и второй входные блоки, блок задержки. блок умножитель и сумматор, блок синхронизации и синхронный накопитель, который содержит коммутатор и регистры хранения, входы и выходы которых соединены соответственно с выходами коммутатора и выходами синхронного накопителя 2, Недостатком устройства является невозможность получения оценки величины задержки, соответствующей максимуму функции взаимной корреляции. Требуемый эффект может быть получен добавлением к известному устройству блока нахождения максимального значения из получаемых оценок функции взаимной корреляции. Однако в этом случае для анализа функции взаимной корреляции для интервала задержек от О до Т.,,.,,, требуется значительно увеличить вреМя обработки. При разработке описываемого устройства была, поставлена задача обеспечения возможности оценки положения функции взаимной корреляции для ограниченного класса исследуемых процессов, а именно квазигармонических сщ-налов в смеси со случайным шумом, для

анализа быстропротекающих процессов с повышенной точностью, примером которых могут служить виброакустические процессы в машинах и механизмах.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем определения относительной задержки квазигармонических сигналов

Поставленная цель достигается тем, что в коррелятор, содержащий первый и второй, блоки согласования, входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелятора, а выходы подключёньт соответственно к первому и второму входам коммутатора, блок задержки, вход которого подключен к выходу первого блока согласования, а выходы соединены с соответствующими входами комм}татора, выхьд которого подключен к первому входу блока умножения и суммирования, выход которого соединен со входом синхронного накоЪителя, синхронизнрующие входы блоков согласования и задержки подключены к первому импульсному выходу синхронизирующего счетчика, кодовый выход которого подключен к кодовым входам синхронизации коммутатора и синхронного накопителя, введены блок определения периода, буферный регистр, второй коммутатор и блок нелинейного преобразования, вход которого соединен с выходом буферного регистра, синхронизйр)тощий вход которого подключен ко второму импульсному выходу синхронизирующего счетчика, выход второго Коммутатора соединен со входом буферного регистра и вторым входом блока умножения и суммирования, кодовый вход синхронизации второго коммутатора соединен с кодовым выходом синхронизирующего счетчика разрядные входы которого подключены к выходу блока определений периода, вход которого соединен со вторым входом коррелятора.

На чертеже изображена структурная схема устройства для анализа функции взаимной корреляции. -..

Устройство содержит первый 1 и второй 2 блоки согласования, блок 3 задержки, блок 4 умножения и суммирования, синхронизирующий счетчик 5, который далее называется блоком синхронизации, синхронный накопитель 6, который содержит коммутатор 7 и регистры 8 хранения, а также блок 9 определения периода блок 10 нелинейного преобразования, буферный регистр 11, коммутаторы 12 и 13. Входы и выходы регистров 8 хранения соединены соответственно с информационным и синхрони зирующими входами коммутатора 7, вход блока 3 задержки соединен с выходом первого блока согласования, информациошп 1й вход которого соединен с первым входом 14 устройства, второй вход 15 которого соединен

781820

с информационным входом второго блока 2 согласования, информационный вь1ХЬд блока 5 сш1хронизации соединен с кодовым синхронизирующим входом синхронного наколителя 6, а информационный вход синхронного наколителя 6 соединен с выходом блока 4 умножения и суммирования, импульсный выход блока 5 синхронизации соединен с синхронизирующим входом блока 3 задержки, информационные входа коммутатора 13 соединены с выходами синхронного накопителя 6, выход коммутатора 13 соединен с первым входом блока 4 и информационным входом буферного регистра 11, выход и синхронизирующий вход которого соединены соответственно с входом блока 10 нелинейного преобразования и дополнительным выходом блока 5 синхронизации, разрядные входы которого соединены с выходом блока 9 определения периода, вход которого соединен со вторым входом 15 устройства, импульсный выход блока 5 синхронизации соединен со входами синхронизации первого I и второго 2 блоков согласования, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора 12, остальные информационные входы которого соединены с выходами блока 3 задержки, вход синхронизации и выход коммутатора 12 соединены соответственно с кодовым выходом блока 5 синхронизации и вторым входом блока 4 умножения суммирования. Блок 3 задержки содержит группы регистров 16 сдвига, вход первой из которых соединен со входом блока 3, вход синхронизации которого соединен с тактовыми входами групп регистров 16 сдвига, выход каждой из которых соединен с входом следующей группы регистров сдвига и соответствующим выходом блока 3.

Устройство работает следующим образом.

Входные нормированные сигналы X и У подаются на входы 14 и 15 устройства.

Блоки 1 и 2 в зависимости от формы представления входных сигналов преобразуют их в требуемый формат, например в двоичный од с фиксированной запятой. Если информация, постзттающая на.входы, представлена в двоичкой цифровой форме, то в качестве входных блоков используются буферные регистры, а если зта информация представлена в аналоговой форме, то в качестве зтих блоков используются аналого-цифровые преобразователи Информация с выхода первого входного блока 1 поступает на входы блока 3 задержки и коммутатора 12. Информация с выхода второго блока 2 также noCTjoiaeT на коммутатор 12, остальные входы которого соединены с выходами блока 3 задержки. Один из входных сигналов поступает на вход блока 9 определения периода, который выделяет и вычисляет величину периода сигналов и передает информацию об этом нериоде в блок 5 синхронизации, который предназначен для управления работой остальных блоков и обеспечивает формирование в течение периода исследуемых сигналов заданного числа импульсов на своем тактовом выходе. По каждому из этих импуль сов происходит считывание из блоков 1 и 2 значений величины входных сигналов в данный момент времени и сдвиг информации о значаНИИ величины сигнала X в предыдущие моменты времени в блоке 3 задержки. На каждом из выходов блока 3 задержки таким образом формируется информация о сигнале, поступившем на вход 14 со сдвигом на ветшчину перио да исследуемого сигнала, по сравнению с предыдущим выходом, а на первом выходе информация сдвинута на один период по сравнению с текущим моментом времени. Работа коммутатора 12 синхронизируется счетчиком 5 который синхронно управляет работой коммутаторов 7 и 13. Благодаря этому, блок умножения суммирования обеспечивает в течение периода Т накопление в i-ом регистре 8 синхронного накопителя 6 суммы вида , « где п - равно числу импульсов генерируемы блоком синхронизации за период Т; Y. - информация о величине сигнала У, поступившего на вход 15 в | -ый момент времени; информация о величине сигнала X в данный момент времени при i О и с запаздыванием на Т/, i - номер выхода блока з оминания. После окончания суммирования, т.е. при srt , блок 5 управления обеспечивает считывание накопленных сумм через буферный регист 11 в блок 10 нелинейного преобразования. В блоке 10 производится анализ вводимых через буферный регистр 11 накопленных сумм с учетом их номера с выделением наибольщег значения суммы С,и и соответствующего ему номера этой группы (суммы) - М. После выявления этих величин в блоке 10 производитс оценка положения максимума функции взаимной корреляции в соответствии с выражением лт - cl«rccosc(к() () где Т половина периода сигнала, поступившего на вход 15; С(- нормированный коэффициент корреляции. Таким образом, предложенное устройство обеспечивает получение оценки максимума функции взаимной корреляции двух квазигармонических сигналов при сравнительно малых затратах оборудования и расширенном диапазоне частот. Формула изобретения Коррелятор, содержащий первый и второй блоки согласования, входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелятора, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора, блок задержки, вход которого подключен к выходу первого блока согласования, а выходы соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого подключен к первому входу блока умножения и суммирования, выход которого соединен со входом синхронного накопителя, синхронизирующие входы блоков согласования и задержки подключены к первому импульсному выходу синхронизирующего счетчика, кодовый быход которого подключен к кодовым входам синхронизации коммутатора и синхронного накопителя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения относительной задержки квазигармоническкх сигналов, в коррелятор введены блок определения периода, буферный регистр, второй коммутатор и блок нелинейного преобразования, вход которого соединен с выходом буферного регистра, синхронизирующий вход которого подключен ко второму импульсному выходу синхронизирующего счетчика, выход второго коммутатора соединен со входом буферного регистра и вторым входом блока умножения и суммирования, кодовый вход синхронизации второго коммутатора соединен с кодовым выходом синхронизирующего счетчика, разрядные входы которого подключены к выходу блока определения периода, вход которого соединен со вторым входом коррелятора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., Энергия, 1967, с. 248. 2.Авторское свидетельство СССР, N 275542, кл. G 06 F 15/34, 1969 (прототип).