Способ определения параметров экстремумов сигналов и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01R19/04 

(5) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭКСТРЕМУМОВ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для определения параметров экстремумов сигналов в устройствах классификаций сигналов.

Известен способ определения параметров экстремумов сигналов, заключающийся в том, что задерживают входной сигнал на время и определяют разность текущего и задержанного входных сигналов, фиксируют моменты смены знака указанной разности, причем за моменты экстремумов -сигнала принимают моменты смены знака указанной разности С1 1 .

Недостатками этого способа являются ограниченное число выделяемых для анализа параметров экстр,емумов сигналов, а также потеря работоспособности при малых значениях кривизны сигналов в точках их экстремумов.

Наиболее близким техническим решением является способ для определения параметров экстремумов сигналов,

.заключающийся в том, что задерживают входной сигнал на время С. и определяют разность текущего и задержанного входных сигналов, затем указанную разность сравнивают с двумя порогами, измеряют интервал времени, в течение которого указанная разность не превышает порогов, затем вычисляют половину длительности этого интервала и фиксируют момент его окончания, послечего определяют момент экстремума сигнала путем вычитания половины длительности этого интервала от момента его окончания L21.

Способ осуществляют устройством для определения параметров экстремумов сигналов, содержащем блок задержки и вычитатель, первый вход которого соединен с входом устройства, а второй -С выходом блока задержки, при этом выход вычитателя соединен с входом двух пороговых устройств, выходы которых подключены к двум входам выделителя экстремумов, выход которого соединен с первыми входами счетчика длительности экстремумов и регистратора времени, вторые входы KoYopMx соединены С выходом генератора импульсов, причем выходы порого вых устройств подключены к первым двум управляющим входам блока задерж ки, третий управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов. В этом устройстве )ункции блока задержки выполняет цепь из последовательно соединенных реверсивного счетчика и преобразователя код-напря жение, причем время задержки определяется временем установления сигнала на выходе преобразователя код-напряжение. Недостатки этого способа - ограни ченное число параметров экстремумов сигналов, выделяемых для анализа, отсутствие регистрации параметров экстремумов в реальном масштабе времени и наличие ошибок определения мо ментов экстремумов сигналов, несим« етричных относительно экстремальных точек. Общим недостатком известных способов определения параметров экстремумов сигналов является ограниченное число выделяемых для анализа параме|т ров экстремумов сигнала. Причина указанного недостатка известных способов заключается в том, что они позволяют выделять только экстремальные и следующие за ними значения сигнала и-не выделяют значений сигнала. Предшествующих экстр емальным. Цель изобретения - расширение фун .циональных возможностей путем регистрации параметров сигнала в областях его экстремумов. Поставленная .цель достигается тем что, согласно способу определения параметров экстремумов сигналов, заключающемуся в том, что входной сигнал задерживают на время и определяют разность текущего и задержанного вход ных сигналов, дополнительно к этому формируют опорный сигнал,равный модулю указанной разности, который затем задерживают на время , после чего задержанный опорный сигнал делят на те сущий опорный сигнал, а результат деления сравнивают с пороговыми значе ниями и по результатам сравнения определяют в реальном масштабе времени последовательно первый момент времени предшествующий точке экстремума, втог рой момент времени, соответствующий точке экстремума, и третий момент времени, следующий за экстремальным, при этом значения входного сигнала, соответствующие указанным моментам времени, выделяют для анализа. Такой способ может быть осуществлен устройством для определения параметров экстремумов сигналов, содержащим первый блок задержки и вычитатель,первый вход которого соединен с входом устройства, а второй подключен к выходу первого блока задержки, а также первое и второе пороговые устройства, в который введены последовательно соединенные формирователь модуля, второй блок задержки и делитель напряжения, ВТОРОЙ вход которого соединен с входом второго блока задержки, а также третье пороговое устройство, первый, второй и третий формирователи импульсов и первый, второй и третий электронные ключи., первые входы которых соединены с входом устоойства, причем выход делителя напряжения подключен к входам первого, второго и третьего пороговых устройств, выходы которых соответственно через первый, второй и третий формирователи импульсов подключены к вторым (входам первого, второго и третьего электронных ключей, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам устройства, а выход вычитателя соединен с входом формирователя модуля напряжения. На фиг 1 приведена функциональная схема для осуществления способа; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства. Вход 1 устройства соединен с входом первого блока 2 задержки и с первым входом вычитателя 3, второй вход которого подключен к выходу первого блока 2 задержки. Выход вычитателя 3 подключен к входу, формирователя f модуля напряжения, выход которого соединен с входом второго блока 5 задержки, выход которого подключен к первому входу делителя 6 напряжения, второй вход которого соединен с выходом формирователя 4 модуля напряжения. Выход делителя 6 напряжения подключен к входам первого 7 второго 8 и третьего 9 пороговых устройств, выходы которых соединены сответственно с входами первого 10,второго 11 и третьего 12 формирователей .импульсов. Вход 1 устройства подключен к первым входам первого электрон ного ключа 13 второго электронного ключа 1 и третьего электронного клю ча 15, вторые (управляющие) входы которых соединены соответственно с выходами первого 10, второго 11 и третьего 12 (1юрмирователей импульсов. Выход первого электронного ключа 13 соединен с первым выходом 16 устройства, выход второго электронного ключа подключен к второму выходу 17 устройства, а выход третье го электронного ключа 15 соединен с третьим выходом 18 устройства. Работа устройства заключается в следующем. Входной сигнал от входа 1 устройства поступает на вход первого блока 2 задержки, на выходе которого формируется сигнал, задержанный отно сительно входного на время ч- Кроме ТОГО; входной сигнал поступает на первый вход вычитателя 3, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный разности текущего и задер жанного сигналов. Выходное напряжение вычитателя 3 поступает на вход формирователя j модуля напряжения, на выходе которого Формируется сигна равный модулю его входного напряжения. Второй блок 5 задержки осуществ ляет задержку на время tj сигнала, поступающего на его вход с выхода формирователя k модуля напряжения. Сигнал с выхода второго блока 5 задрржки поступает на первый вход дели теля 6 напряжения. На выходе делителя 6 напряжения формируется напряжение, пропорциональное отношению выходного напряжения второго блока 5 задержки к его входному напряжению. Выходной сигнал делителя 6 напряжения сравнивается с пороговыми уровнями первого 7, второго 3 и третье„ГО 9 пороговых устройств. При пересе чении снизу вверх выходным напряже;нием делителя 6 напряжения пороговое го уоовня первого порогового устройства 7 на выходе последнего формируется положительный пеоепад напряжения, ПРИ поступлении на вход формирователя 10 импульсов на выходе последнего формируется положительный импульс длительностью tb, открывающий первый электронный ключ 13, при этом сигнал с входа 1 устройства через открытый первый электронный ключ 13 в течение времени присутстви положительного потенциала на его втором входе проходит на первый выход 16 устройства. Аналогично, в моменты пересечения сигналом снизу вверх пороговых уровней соответственно второго и третьего пороговых устройств 8 и 9 на интервалы времени открываются соответственно второй электронный ключ Ш и третий электронный ключ 15, при этом сигнал с входа 1 устройства проходит соответственно на второй 17 и третий 18 выходы устройства. При поступлении на вход 1 устройства сигнал А (фиг. 2а) на выходе первого блока 2 задержки, осуществляющем задержку входного сигнала на время TI , формируется напряжение и/1 (t) , равное U (t)Asinu3t-tl). При этом напряжение Uj(t) на выходе вычитателя 3 (фиг. 2), пропорциональное разности напряжений на его входах, равно Ы . uit - Л ( Л А t, С05 u)t, где К - коэффициент усиления диффет ренциального усилителя, выполняющего ;функции вычитателя. Напряжение JsCt) (фиг. 26)на выходе формирователя t модуля напряжения им-еет вид U (t)/KAu) iCOSa)t/, Путем задерх ки напряжения Uj(t) на , время на выходе второго блока 5 задержки формируется напряжение (t) (фиг. 22), имеющее вид Ui,(t) - ; /KA:o,cos(j(t )/. В этом случае на выходе делителя 6 напряжения формируется напряжение Об (t) (фиг..2с5), UuW ,ЧДи:. COSujr -t;, / /cOSCOyt-tlV Usct , CCsa)t / СОЗ U5 t / Напряжение u,(.t) сравнивается с пороговыми значениями ЕП, , пт. и Еп соответственно первого, второго и третьего пороговых устройств 7,8, и 9, В моменты пересечения снизу вверх напряжением U5(t) порогового уровня ЕП, первого порогового устройства 7 на выходе последнего формируется положительный перепад напряжения, при этом на выходе первого формирователя 10 импульсов вырабатывается импульс длительностью , (фиг. 2е), открывающий первый электронный ключ 13 на интервал , в течение которого входНОИ сигнал проходит на первый выход устройства. Аналогично, в моменты пересечения снизу аеерх напряжением пороговых уровней /ЕП и €п соответственно вто рого и третьего г1Ороговых устройств 8 и 9 на выходах последних формируются положительные перепады напряжения, при этом на выходах второго 11 и третьего 12 формирователей импульсов вырабатываются импульсы (фиг.2дс и 2), открывающие на время tj соотBeTCTBeViHO .второй и третий электронные ключи 14 и 15 для пропускания си нала с входа 1 устройства соответственно на второй и третий выходы 17 и 18. При этом на первом выходе 16 устройства выделяется мгновенное значение сигнала, предшествующее экстрен, мальному, на втором выходе 17 устрой ства выделяется мгновенное значение сигнала, соответствующее экстоемальному, а на третьем выходе 18 устройства выделяется мгновенное значение сигнала, следующее за экстремальным. Путем выбора порогового значения ЕП первого порогового устройства 7 уста навливается интервал времени между сигналамина первом выходе 16 устройства и на втором выходе 17 устрой ства. Аналогично путем выбора порогового значения Епз третьего порогового устройства 9 устанавливается интервал времени между сигналами на вт,ором 17 и третьем 18 выходах устройства. Таким образом, предлагаемый способ определения экстремумов сигналов позволяет выделять для анализа не только экстремальные и следующие за ними значения сигнала, но и значения сигналов в областях его экстремумов, предшествующие экстремальным. Расчетным;путем установлено, что интервал времени, за который выделяе мое предлагаемым способом предшествую щее значение,сигнала определяет экст ремальное. Определяется только параметрами устройства, реализующего спо соб, и не зависит ни от амплитуды, ни От частоты входного сигнала в полосе стандартного телефонного канала. Применение предлагаемого способа .и устройства, реализующего этот , по своему назначению, например, в составе устройства классификации сигналов, за счет выделения для анализа дополнительных параметров экстремумов, например симметричности сигнала относительно точек его экстремумов, а также за счет повышения точности определения моментов времени и величин экстремумов сигналов, позволит повысить вероятность правильной классификации сигналов. Кроме того, предлагаемое устройство осуществляет выделение необходимых для анализа значений сигнала в реальном масштабе времени, что способствует упрощению устройств классификации. Формула изобретения 1.Способ определения параметров экстремумов сигналов, заключающийся в том, что входной сигнал задерживают на время 5 и определяют разность текущего и задержанного входных сигналов, отличающийся тем, что, с целью (эасширения функциональных возможностей путем, регистрации параметров сигнала в областях его экстремумов, формируют опорный сигнал, равный модулю указанной разности, который задерживают на время t после чего задержанный опорный сигнал делят на текущий опорный сигнал, а результат деления сравнивают с пороговыми значениями и по результатам сравнения определяют в реальном масштабе времени последовательно первый момент времени, предшествующий точке экстремума, второй момент времени, соответствующий точке экстремума, и третий момент времени, следующий за экстремальным, при этом значения входного сигнала, соответствующие указанным моментам времени, выделяют для анализа. 2.Устройство для осуществления способа определения параметров экст-, ремумов.сигналов по п. 1, содержащее первый блок задержки и вычитатель, первый вход которого соединен с входом устройства, а второй подключен к выходу первого б.лока задержки, а также первое и второе пороговые устройства, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные формирователь модуля, второй блок задержки и делитель на- . пряжения, второй вход которого соединен с входом второго блока задержки, а также третье пороговое устройство, первый, второй и третий формирователи импульсов и первый, второй и третий электронные ключи, первые входы которых соединены с входом устройства, причем выход делителя напряжения подключен к входам первого, второго и третьего пороговых устройств, выходы которых соответственно через первый, второй и третий формирователи импульсов подключены к вторым входам первого, второго и

третьего электронных ключей, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и Третьему выходам устройства, а выход вычитателя соединен с входом формирователя модуля напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР If 616595, кл. G 01 R 19/01, 1976.

Фиг. 1