Устройство для распознавания и контроля непрерывных сигналов Советский патент 1982 года по МПК H04B3/46 

Изобретение относится к области тех ;мической кибернетики и может быть исШльзовано для распознавания непрерывных сигналов или их графических изображений, например, для оценки степени работоспособности или обнаружения отказов в технических объектах аналогового типа, для определения кинетики электродных процессов в электрохимии, для. определения принадлежности конкретного биоэлектрического сигнала к определенному клас су и т . п . Известно устройство для распознавания и контроля непрерывных сигнало содержащее блок дифференцирования, блок записи и многократного считывания, первый вход которого соединен с первым выходом блока управления, вто рой и третий выходы которого соединены соответственно с пе;рвыми входами сумматора и селектора минимальной амплитуды сигнала, второй вход которого соединен с выходом сумматора и Элементы И, первые входы которых объединены 1. Недостатком известного ycтpoйctвa является его малая эффективность распознавания, которая определяется ограниченными функциональными возможностями в виду использования для распознавания состояний исследуемого объекта только временных характеристик ; и малым быстродействием процесса распознавания, ограниченным наличием линий задержек. Цель изобретения - повышение точности распознавания и контроля. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для распознавания и контроля непрерывных сигналов, содержащее блок дифференцирования, блок записи и многократного считывания, первый вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первыми входами сумматора и селектора минимальной амп393литуды сигнала, второй вход которого соединен с выходом сумматора и элементы И, первые входы которых объединены, введены аналого-цифровой преобразователь, первый и второй дешифраторы, первая и вторая индикатор ные матрицы, при этом первый и второй входы и первый и второй выходы аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с входом и выходом блока дифференцирования и со вторим и третьим входами блока записи и многократного считывания, первый и второй выходы которого соответственно через первый и второй :дешифраторы соединены с соответствующими входами соответственно перво и второй индикаторных матриц, объединенные управля(р1чиа входы которых соединены с четвертым выходом блока управления, оптические выходы первой и второй индикаторных матриц соединены с оптическими входами соответствующих элементов И, на объединенные первые входы которых подано напряжение питания, выходы элементов И соединены со вторым входом сумматора, а каждый элемент И выполнен в ви де последовательно соединенных фотодиода и резистора. На чертеже дана структурная электрическая схема предлагаемого ус ройства. Устройство содержит блок 1 дифферен 4ирования, аналого-цифровой преобразователь 2, блок 3 записи и многократного считывания, два дешифратора и 5j две индикаторные матрицы 6 и 7f блок 8 управления, элемент И, каждый из которых содержит фотодиод 9 и резистор 10, сумматор 11, селектор 12 минимальной амплитуды сигнала и источник питания 13« Устройство работает следующим образом. В начале на элементы устройства подается питание. В исходном состояУ1ии сумматор 11 устанавливают в нулевое состояние.,Снимается выходная характеристика Ер исследуемого объек та. В качестве выходной характеристи ки могут сниматься временные частотг ные или вольт-амперные характеристики исследуемого объекта. Затем выход ная характеристика исследуемого объе та дифференцируется в блоке 1 дифференцирования. Выходные сигналы исследуемого объекта Ер и блока 1 диф ференцирования Ер подаются на соотвеТствуюцие входы аналого-цифрового преобразователя 2, с выхода которого в такты времени 1ц(,2,...,N), соответствующие частоте квантования по времени, снима1ггся выраженные в определенном числовом коде импульсы уровня аналогЬвых сигналов, соответствующие дискретному отсчету сигналов 8 данном такте р(Ч) и i, Выходные сигналы аналого-цифрового преобразователя 2, представлягацие последовательность цифровых кодов, отображающих величину входных для аналого-циОрового преобразователя 2 сигналов Ер и Ер, через определенные промежутки времени записываются в блок 3 записи и многократного считывания. Затем с блока 3 и в моменты времени tj, последовательно считываются равноотстающие ординаты распознаваемой кривой - Ep(tK) и ее производной - Ep(t) . Сигнал Ep(lj) представляет цифровое отображение последовательных точек функции Ер, а сигнал Ep(t) - цифровое отображение последовательных точек функции Ёр. Следовательно, в момент времени с блока 3 записи и многократного считывания считываются сигналы, равные соответственно кодам чисел i и j ( ), которые подаются на входы соответственно дешифраторов k и S, где пит - максимальное число уровней квантования сигналов соответственно E(t) и f(t). При i-M и j-M выходах дешифраторов 4 и 5 появляются сигналы, которые подаются на один конец индикаторных элементов матрицей и,7. Блок 8 начинарт работать по первой программе, /юдавая в моменты времени tj, на вто- I рые концы индикаторных элементов г-го и q-ro столбцов индикаторных матпии 6 и 7. При этом загораются индикаторные элементы, которые оптически соединены соответственно с фотодиодами 9. Данные фотодиоды 9 освещаются и пропускают сигнал с выхода источника питания 13 который проходит через открытый фотодиод 9, через резистор 10 и подается на вход сумматора 11. Аналогично сигнал с выхода источника питания 13 проходит через открытый фотодиод 9, через резистор 10 и подается на вход сумматора 11. Сумматор 11 запоминает сигнал. Подобным образом распознавдее устройство работает в другие момент времени tn(,.,... ,N). После N циклов работы в сумматоре 11 запоминается величина 4, с t При ,yj на второй вход cjTMMaT pa 11 и на третий вход блока 3 запи си и многократного считывания с соо ветствующего входа блока 8 подается сигнал. Блок 3 записи и многокра ного считывания.возвращается в исхо ное состояние. При t-tf с сумматора 11 считывается число (при этом су матор 11 устанавливается на нуль). Выходной сигнал сумматора 11 Ч подается на вход селектора 12 минимал ного сигнала, где он запоминается. Запоминается и номер 0аспознаваемог класса сигнала, т.е. номер программы 1 . Блок 8 начинает работать по второй программе, выдавая в моменты вр мени IK-сигналы, пропорциональные E((t,) и EftgCtj,). Затем процесс определения степени сходимости си|- ,налов Ep(t), Ep(t), ), (t) повторяется о Выходной сигнал сумматора 11 - Чг}; подается на вход селектора 12 минимального сигнала. Если Ч, то в селекторе 12 минимального сигнала стирается значение Ц , и запоминается значение и номер класса распознаваемого сигнала 2 . Если ( в селекторе 12 минимального сигнала остается записанной величина Ч,, , то запоминается и номер программы 2. Если Н . то сигнал не запоминается. Процесс сравнения в селекторе 12 повторяется М раз. После окончания процесса распознавания блока 8 на второй вход селектора 12 минимальной амплитуды подается сигнал. На его выходе появляется сигнал, равный V , а также класс или классы дефектов, которым Vm-in соответствует. Введение в устройство двух дешифраторов, аналого-цифрового преобразо вателя, индикаторных матриц, фотодио дов и резисторов, а также связей меж ду ними выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как сокращается время распознавания за счет исключения линий задержки, что также позволяет оперативнее реагировать на изменения происходящие J объекте, например, на отказы, ширяются функциональные возможности устройства за счет использования для распознавания не только временных, но и частотных, вольт-амперных характеристик; повышается точность распознавания за счет однократного преобразования распознаваемого сигнала в последовательность кодов по сравнению с многократным квантованием по уроаню распознаваемого сигнала в процессе распознавания в известном устрой- стве, Формула изобретения Устройство для распознавания и контроля непрерывных сигналов, содержащее блок дифференцирования, блок записи и многократного считывания, первый вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первыми входами сумматора и селектора минимальной амплитуды сигнала, второй вход которого соединен с выходом сумматора и элементы И, первые входы которых объединены, отличающееся тем, что, с целью повышения точности распознавания и контроля, введены аналого-цифровой преобразователь, первый и второй дешифраторы, первая и вторая индикаторные матрицы, при этом первый и второй входы, и первый и второй выходы аналого-ц: 0оового преобразователя соединены соответственно с входом и выходом блока дифференцирования и со вторым и третьим входами блока записи и многократного считывания, первый и второй выходы которого соответственно через первый и второй дешифраторы соединены с соответствущими входами соответственно первой и второй индикаторных матриц, объединенные управляющие входы которых соединены с четвертым выходом блока управления, оптические выходы первой и второй индикаторных матриц соединены с оптическими входами соответствующих элементов И, на объединенные первые входы которых подано напряжение питания, выходы элементов И соединены со вторым входом сумматора, а каждый элемент И выполнен в виде последователь но соединенных фотодиода и резистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 518015, кл. Н Qi L П/О, 1973 (прототип).