Анализатор флуктуаций сложныхСигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

(54) АНАЛИЗАТОР ФЛУКТУАЦИИ СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к технике обработки сигналов и может быть использовано для анализа шумов механизмов , гидроакустических шумов, речевых сигналов, биопотенциалов головного мозга и других сложных сигналов естественного происхождения. Известно устройство, которое содержит последовательно включенные дифференцирующий блок, усилитель-ограничитель и стробируемый интегратор. При использовании совместно с анализатором импульсов оно позволяет регистрировать одномерные функции плотности распределения разностей высот соседних экстре мумов (текущих амплитуд сложного сиг нала) l. Недостатком известного устройства является то, что в нем определяются параметры (текшие амплитуды) Лишь наиболее быстрых флуктуации сигнала и теряется информация, содержащаяся в медленных флуктуациях. Помимо этого в из- вестном устройстве не определяются временные параметры флуктуации. Цель изобретения - повышение точности измерений устройства и увеличение информативности результатов анализа. Указанная цель достигается , что в устройство, содержащее последовательно соединенные дифференцирующий блок, усилитель- ограничитель, формирователь и интегратор, осциллограф . оптически связанный с фогорегистратором, дополнительно введены три блока запоминания, два сумматора и кнвентор, причем другие выходы формирователя связаны с управляющими входами всех блоков запоминения и со входом Z осциллографа, выход интегратора подключен ко входу Х осциллографа, ко входу У которого подключен выход второгоблока запоминания; вход инвертора и первый вход первого сумматора соединены со входом дифференцирующего блока, выход инвертора подключен к первому входу второго сумматора и одновременно через 38 первый блок запоминания соединен с объе диненными вторыми входами обоих сумма торов, выходы которых подключены соответственно ко входам второго и третьего блоков запоминания, Кроме того, анализатор содержит п последовательно соединенных анализаторов, в каждом из которых выход третьего блока запоминания одного из анализаторов соединен со входом дифференци рующего блока другого анализатора. На чертеже представлена блок-схема соединения ступеней. , Устройство содержит несколько последовательно соединенных однотипных ступеней. Вход первой ступени является входом устройства. Отдельная ступень содержит дифференцирующий блок I, вх которого соединен со входом ступени, а выход - с усилителемгограничителем 2, выход которого в свою очередь подключе к входу формирователя 3 коммутирующих импульсов. Вь1ходы формирователя 3 подключены к управляющему входу интегратора 4, первым входам блоков запоминания памяти 5-7, а также ко входу Z осциллографа 8. Вход инвертора 9 подключен ко входу устройства, выход его соединен со вторым входом блока 5 запоминания, выход которого соединен с первыми входами сумматоров Ю и И. Второй вход сумматора 10 соединен со входом устрой. ства, а второй вход сумматора 11 соедин с выходом интвентора 9. Выходы сум маторов 10 и 11 соединены со вторыми входами блоков 6 и 7 запоминания. Вы ход интегратора 4 соединен со входом Х осциллогрфа 8, выход блока б оперативной памяти соединен со входом У осициллографа 8, оптически связанного с фоторегистр1фующим: устройством 12. Выход блока 7 запоминания со входом следующей ступени. Число ступеней определяется сложностью сигнала и приближенно может быть определено в случае шумоподобного сигнала по формуле тлУ) . та% где п -чис ло ступеней; j y- максимальна частота в спек е сигнала; п - ашимальная частота. В случае когда сигнал содержит несколько компонент, длительности флукту ции которых различаются более чем в два раза, число ступеней должно быть равно числу компонент. 0 Устройство работает следующим образом. Анализируемый сигнал подают на вход первой ступени, который соединен со входак{и дифференшфующего блока I, инвертора 9, а также со вторым входом сумматора 10. Сигналс выхода дифференцирующего Блока I поступает на усилитель-ограйичитель 2. Нули этого сигнала соответствуют экстремумам исходного сигнала. Прямоугольные импульсы с выхода усилителя-ограничителя 2 поступают на форм1фователь 3 управляющих импульсов. С первого выхода формирователя 3 короткие управляющие импульсы поступает на управляемый интегратор 4, который в промежутках между импульсами формирует пилообразное напряжение, пропорциональное длительности интервала между соседними экстремумами. Это напряжение поступает на вход Х осциллографа 8. Блок 9 выполняет функции инвертора исходного сигнала и буферного каскада для блока 5 оперативной памяти, в котором запоминаются экстремальные значения сигнала на время, равное интервалу между соседними экстремумами. Запоминание обеспечивается открыванием блока.5 на короткое время в момент прохождения сигнала через экстремальное значение. Управление блоком 5 запоминания осуществляется импульсами, поступающими со второго выхода блока 3 . В сумматоре 10 осуществляется сложение инвертированного значения предыдущего экстремума с текущим значением сигнала и в момент достижения сигналом экстремального значения осуществляется запоминание в блоке 6 запоминания разности значений текущего и предыдущего экстремумов. Запомненная величина подается на вход У осциллографа 8. . Управление блоком 6 запоминания осуществляется импульсами, поступающими с третьего выхода блока 3, В сумматоре 11 формируется полусумма предыдущего экстремума и текущего значения сигнала и величина этой полусуммы запоминается блоком 7 запоминания в момент достижения сигналом экстремального значения. Управление блоком 7 запоминания осуществляется сигналами с третьего выхода блока 3. На выходе блока 7 запоминания формируется ступенчатый сглаженный сигнал, в котором исключены .наиболее бьгстрые флуктуации сигнала. Этот сигнал подается на следующую ступень. В момент прохождения сигнала через эксгромальное значение па вход Z. осциллографа 8 поступает с четвертого выхода блокаЗ импульс подсветки. В результате одновременного действия трех сигналов,, поступающих на входы Х, V осциллографа 8 на его экране высвечивается точка, координаты которой представляют собой интервал меж ду соседними экстремумами и перепад между значениями соседних экстремумов наиболее быстрых флуктуации входного сигнала; получаемое на экране осциллографа 8 изображение регистрируется на фотопленке или фотобумаге с помощью фоторегистрирующего устройства 12, В результате фотографической обработки получают двумерные картины, числ которых равно числу ступеней. Каждая картина представляет собой отображение двумерной функции плотности распределения параметров, характеризующей отдельные флуктуации сигнала, т.е. его отклонения по отношению к сигналу, форми руемому из исходного посредством интерполяции между средними точками меж ду соседними экстремумами. При таком подходе сигнал в целом представляется как состоящий из наложенных друг на др га флуктуации различной деятельности и амплитуды. Целесообразность оценки параметров флуктуации определяется тем что в сложных сигналах естественного происхождения (акустические шумы, рече вые сигналы, биопотенциалы и др). флуктуации разной длительности порождаются разными физическими механизмами и ана /шз флуктуации является в этом случае адекватным методом анализа. 06 Формула изобретения I. Анализатор флуктуации сложных сигналов, содержащий последовательно соединенные ди})ференцирующий блок, усилитель-ограничитель, формирователь и интегратор, осшшлограф, оптически связанный с фоторегистратором, о т ли 1ающийся тем, что, с целью повышения точности , в него дополнительно введены три блока запоминания, два сумматора и причем другие выходы формирователя связаны с управляющими входами всех блоков запоминания и со входом Z осциллографа, выход интегратора подключен ко входу Х осциллографа, ко входу У которого подключен выход второго блока запоминания, вход инвертора и первый вход и Ього сумматора соединены со входом дифференцирующего блока, выход инвертора подключен к первому входу второго сумматора и одновременно через блок запоминания соединен с объединенными вторыми входами обоих сумматоров, выходы которых подключены соответствен- но ко входам второго и гретьето блоков з помининия. 2. Анализатор поп, 1,отлича ющ и и с я тем, что, содержит Я последовательно соединенных анализаторов, в каждом из которых выход третьего блока запоминания одного из анализаторов соединен со входом дифференцирующего блока другого анализатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Блохин А. В. Аппаратурный анализ характеристик случайных процессов. М., Энергия, 1976, с. .

I «

LJTr