SU682904A1 - Коррелометр - Google Patents

Description

когда задержка между исследуемыми процессами априорно неизвестна и может находитьс  в пределах от очень малых величин до очень больших, во много раз превосход щих врем  измерени  и вычислени  одной ординаты функций взаимной коррел ции (другими словами, в пределах во много раз превосход щих врем  усреднени , выбираемое исход  из точности проводимого измерени , а порой ограниченное нестационарностью исследуемых процессов). При этом все ординаты функции взаимной коррел ции должны быть посчитаны за одну реализацию ввиду трудности, а чаще невозможности повторени  условий акустического эксперимента. Увеличение аппаратурных затрат в рассмотренных случа х приходитс  на следующие узлы схемы известного коррелометра: блок задержки одного исследуемого сигнала относительно другого (в 2 это регистры сдвига), схемы перемножени  мгновенных значений задержанного и незадержанного сигналов и схемы усреднени  результатов перемножени . Причем количественный состав указанных узлов растет пр мо пропорционально максимально требуемому времени задержки, в то врем  как врем  усреднени , как правило, не зависит от реальной задержки между исследуемыми сигналами и часто требуетс  значительно меньшим последнего.

Целью предлагаемого изобретени   вл етс  упрощение коррелометра при анализе процессов, врем  задержки между которыми больше интервала усреднени .

Эта цель достигаетс  тем, что в описываемый коррелометр дополнительно введены треть  и четверта  группы элементов И, группа элементов ИЛИ, группа элементов задержки, элемент НЕ, дополнительный дешифратор и второй счетчик. Вход этого счетчика соединен с выходом первого счетчика , а выход через дополнительный дешифратор - с входом элемента ПЕ и с первыми входами элементов И третьей группы, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам аналого-цифрового преобразовател . Выход элемента ПЕ подсоединен к первым входам элементов И четвертой группы, второй вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего регистра задержки. Выход каждого элемента И четвертой группы подключен к первому входу каждого элемента ИЛИ группы, второй вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего элемента И третьей группы. Выход каждого элемента ИЛИ группы соединен со входом соответствующего регистра задержки. Вход каждого элемента задержки группы подключен к выходу соответствующего формировател , а выход - к входу сброса соответствующего блока усреднени .

На чертеже показана функциональна  схема коррелометра.

Устройство содержит т-разр дный аналого-цифровой преобразователь 1, вход которого подключен к выходу первого источника сигнала x(t), регистры 2 задержки, т-разр дные блоки 3 умножени , блоки 4 усреднени , многовходовой элемент ИЛИ 5, счетчик 6 числа импульсов с коэффициентом делени , равным числу регистров, дешифраторы 7 состо ний счетчика 6, формирователи 8 импульсов, генератор 9 тактовых импульсов, генерирующий три последовательности тактовых импульсов одной и той же частоты, сдвинутых относительно друг друга во времени, и две - первую и

вторую группы элементов И 10 и 11, кажда  из которых содержит п отдельных элементов И. Каждый -тый из п блоков 3 умножени  подключен первыми входами к выходу второго источника сигнала y(t), вторыми входами к выходам А-тых разр дов всех регистров 2, а выходом ко входу -того элемента И 10, управл ющий вход которого подсоединен к выходу 12 генератора 9 тактовых импульсов, на котором генерируетс  перва  последовательность тактовых импульсов. Выход й-того элемента И 10 соединен со входом /г-того блока 4 усреднени , выход которого подключен ко входу -того элемента И 11 второй группы, управл ющий вход которого через jfe-тый формирователь 8 импульсов св зан с выходом дешифратора 7 й-того состо ни  кольцевого счетчика 6. Вход последнего соединен с выходом 13 генератора 9 тактовых импульсов,

па котором генерируетс  втора  последовательность тактовых импульсов. Выход 14 третьей последовательности тактовых импульсов генератора подключен к тактовым входам регистров 2 и аналого-цифрового

преобразовател  1. Выходы элементов ИИ второй группы подсоединены ко входам л-входового элемента ИЛИ 5, выход которого  вл етс  выходом коррелометра. Описываемый коррелометр отличаетс  от

известного тем, что он содержит дополни;сльный счетчик 15, дешифратор 16 нулевого состо ни  этого счетчика, элемент НЕ 17, п элементов 18 задержки, группу двухвходовых элементов ИЛИ 19 и две группы

дополнительных элементов И 20 и 21. Каждый из них содержит по т отдельных элементов И. Вход дополнительного счетчика 15 соединен с выходом кольцевого счетчика 6. Выход дешифратора 16 нулевого состо ни  дополнительного счетчика 15 подключен к управл ющим входам элементов И 20 третьей группы непосредственно, а к управл ющим входам элементов И 21 четвертой группы - через элемент НЕ 17. Входы элементов И 20 св заны с одноименными выходами аналого-цифрового преобразовател  1, а выходы - с первыми входами двухвходовых элементов ИЛИ 19, выходы которых подключены ко входам соответствующих регистров 2. Вторые входы двухвходовых элементов ИЛИ 19 подключены к выходам одноименных элементов И 21, входы которых соединены с выходами соответствующих регистров 2. Вход установки «О -того блока усреднени  4 через й-тый элемент задержки 18 и fe-тый формирователь импульсов 8 нодключен к дешифратору 7 -того состо ни  кольцевого счетчика б.

Коррелометр работает следующим образом . Первый из исследуемых сигналов x(t) поступает на вход аналого-цифрового преобразовател  1. В момент (в рассматриваемом примере момент времени i) подачи на его управл ющий вход тактового импульса с выхода 14 генератора 9 сигнал преобразуетс  в соответствующее число т-разр дного двоичного кода. Это число, представленное импульсами (1-наличие, О - отсутствие импульса), подаетс  на т регистров 2, каждый пз которых содержит г-триггеров . Регистры, как и в прототипе 2, выполн ют роль цифровой линии задержки. Но в отличие от прототипа количество триггеров в каждом регистре определ етс  не требуемым временем задержки, а необходимым временем усреднени . С по влением каждого нового сдвигающего импульса на выходе 14 единица продвигаетс  в соседний триггер и на выходе последнего возникает импульс. Импульсы, представл ющие число в двоичном коде, которое определ етс  состо ни ми триггеров одинаковых номеров (например k во всех регистрах, поступают на блок 3 умножени  того же номера (в данном примере - номера Зй). К этому блоку подводитс  второй исследуемый сигнал у (О- На выходе fe-того блока умножени  формируетс  сигнал А/,, пропорциональный частному произведению Л/, x(t-kTo) y(fi)-То - период следовани  сдвигающих импульсов. Этот сигнал синхронно с тактовыми импульсами, вырабатываемыми на выходе 12 генератора 9, передаетс  через fe-тый элемент 10 на fe-тый блок усреднени  4k. Тактовые импульсы, генерируемые на выходе 12 генератора 9, задержаны относительно импульсов, генерируемых на выходе 14, на интервал времени Af. В св зи с этим в рассматриваемом примере сигнал AJ, поступит в -тый блок УСреднени  4fe в момент времени (fi-fAO, когда все переходные процессы, св занные с перемножени ми мгновенных значений исследуемых сигналов, уже окончатс . Результат усреднени  синхронно с возникновением импульсов на выходе формирователей 8 импульсов (в рассматриваемом примере k-TOTO формировател ) поступают на выход коррелометра, а синхронно с возникновением импульсов на выходе элементов задержки 18 (в рассматриваемол примере k-Tbtw элемент задержки) блоки усреднени  4 обнул ютс . Импульсы на выходе формирователей 8 по вл ютс  синхронно со сменой состо ни  счетчика 6. Тактовые импульсы , генерируемые на выходе 13 генератора 9, поступают на вход счетчика 6 с задержкой во времени на 2Af относительно импульсов на выходе 14. Таким образом обеспечиваетс  временна  разв зка момента добавлени  п-го результата перемножени 

Л,().у(О

к содержимому ft-того блока усреднени  с моментом выдачи результата усреднени  на выход коррелометра.

Начало вычислени  функции взаимной коррел ции в описываемом коррелометре совпадает с моментом времени to, когда на выходе 13 генератора 9 генерируетс  первый тактовый импульс, синхронно с которым обновл ютс  счетчики 6 и 15.

В течение времени генерации следующих п тактовых импульсов элементы И 20 оказываютс  открытыми, а элементы И 21 - закрытыми, так как в течение этого времени на выходе дещифратора 16 вырабатываетс  разрешающий потенциал, а на выходе элемента НЕ 17 - запрещающий.

Таким образом, в описываемом коррелометре в течение времени генерации первых «-тактовых импульсов происходит заполнение регистров 2 мгновенными значени ми реализации x(t), количество которых равно требуемому времени усреднени .

Начина  с момента времени , состо ни  элементов И 20 и 21 мен ютс  на противоположные и мгновенные значени  реализации x(f, накопленные к этому моменту в регистрах 2, будут циркулировать в последних с периодом, равным «То, по цепи: регистры 2 - элементы И 21-элементы ИЛИ 19 - регистры 2.

Рассмотрим отличительные особенности работы предлагаемого коррелометра на примере -того канала. От времени (tn+kTa (когда мгновенное значение сигнала x(t), измеренное в преобразователе 1, достигнет fe-тых тпиггеоов регистров 2) До момента времени (го+ То+пТо) в -том блоке 4 усреднени  накапливаетс  сумма частных произведений вида x{t-kTo -t/(t) и в момент времени (.-nTo. когда счетчик б переходит в состо ние (k) и на выходе дешифратора 7 k-того состо ни  счетчика б по витс  импульс, результат усреднени  или fe-та  ордината измер емой ФУНКЦИИ /.Т7, (feTo) ПОСТУПИТ на выход коррелометра . В момент времени (о- ГоЧ-fnTn+A I на выходе fe-того элемента задержки 18 по витс  импульс, синхронно с которым fe-тый блок 4 усреднени  обнул етс , и в последнем начинаетс  цикл накоплени  результата, пропорционального (n4-k)--row ординате измер емой функции, зн чение которой R.r,,{kTn+nT(, по витс  на выходе коррелометра в момент времени

f. + kT, + 2nT,.

Если емкость счетчика 15 равна N, то на выходе k-Toro элемента И 11 в момент времени

4 + kT, + пГ„, 4 + kT, + 2пГо,... 4 + kT, + (N- 1}„Т,, f, + АГо +

по вл ютс  значени  измер емой функции взаимной коррел ции

(kT,, R,y (КГ о + riT, . :. R,y kT, + + (TV - 2) пГ„1, /,, Го + (Л - t )/гГ„1,

которые через элемент ИЛИ 5 поступают на выход коррелометра.

Из рассмотрени  работы описанного коррелометра видно, что при его построении дл  измерени  функции взаимной коррел ции , аргумент которой может принимать значени  от О до ///гГо, и требуемом времени усреднени , равном л7о, требуетс  триггеров в регистрах, схем умножени  и схем усреднени  в Л раз меньше, чем в прототипе.

Claims (2)

1.Грибанов Ю. И., Веселова Г. П., Андреев В. Н. Автоматические цифровые коррел торы . М., «Энерги , 1971, с. 148-149.

2.Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов,

М., «Энерги , 1972, с/132-134,