Raqamli signallarni qayta ishlash 11-mavzu. Raqamli ma'lumotlarni adaptiv filtrlash

SGPI tizimlarini joriy etish maqsadli vazifani sof amaliy cheklash bilan sezilarli darajada osonlashdi: o'lchovlarning o'ta noqulay sharoitlarida (ro'yxatga olingan radiatsiya oqimi zichligining past qiymatlarida, yuqori o'lchov tezligida) ijobiy ta'sirning buzilishi bilan maksimal ijobiy ta'sirni olish. o'lchovlarning statistik xatosi asosiy ipda kamayadi. Masalan, agar gamma-namuna olish paytida radiatsiya intensivligi yuqori bo'lgan zonalarda asosiy signal oqimini o'lchashning statistik xatosi 2-3% gacha kamaysa, uning keyingi pasayishi amaliy ahamiyatga ega emas, chunki radiometrik uskunani ro'yxatga olishning asosiy xatosi odatda 5% dan oshmaydi.
Ushbu maqsadli cheklovdan foydalanish P parametrini shakllantirishni ma'lumotlarning vaqtinchalik yoki fazoviy o'rtacha ko'rsatkichlarining siljish oynasida emas, balki oldingi ma'lumotlarning ma'lum bir ro'yxatga olingan hajmiga ko'ra qo'llash imkonini beradi, ya'ni. ma'lumotlarning o'rtacha oralig'ini avtomatik ravishda o'zgartirish va signal oqimlarining chastotasiga qarab doimiy tartibga solish bilan P in shakllanishi uchun ma'lumotlar miqdori qiymatdagi o'zgarishlarning tabiatini va ruxsat etilgan qiymatlarni hisobga olgan holda belgilanishi mumkin. dinamik o'lchov xatosining qiymati.
Bunday imkoniyatni amalga oshirish uchun (11.3.5) ifodani o'rtacha t oralig'ida quyidagi shaklga aylantiramiz:
P dan mt / R-nt + Q = q, (11.3.14)
P in = nR / m = q / , (11.3.15)
t   uchun Q  Q,
Bu erda Q - ARV tizimining qayta aloqa signalining raqamli ekvivalentining o'rtacha siljish darajasi - tenglikni (11.3.15) bajarilishini ta'minlaydigan P in tanlanish ehtimolini avtomatik tartibga solish,  - raqamli konvertatsiya qilishning mutanosiblik koeffitsienti. ARV signali P in signaliga. ARV tizimi uchun differentsial tenglama:
Dq / dt = n-mq / R. (11.3.16)
Dastlabki shartlar t = 0 va q = O bo'lgan differensial tenglamaning yechimi (ARV ning o'tish funksiyasi):
Q = R (n / m). (11.3.17)
P in = R (n / m) = R (n / m). (11.3.18)
Ushbu ifodalardan ko'rinib turibdiki, ARV ning qayta aloqa signalining qiymati oqim chastotalarining nisbati (n / m) bilan proportsionaldir va ARV R / m vaqt konstantasi qiymatiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. konvertatsiya koeffitsienti  qo'shimcha oqim chastotasi qiymatiga teskari proportsionallik bilan m, ga teng va (11.3.15) hisobga olingan holda, teskari proportsionallik bilan qayta aloqa signalining joriy qiymatiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. asosiy oqim chastotasining qiymati n. Birinchisi (n / m)  const va q = Rn / m  Q da ikkinchisiga to'liq ekvivalentdir. Birinchi yaqinlashishda (11.3.8) ifoda va T≈ da statistik tebranishlar qiymatining ekvivalentligi yordamida. 2 suriluvchi toʻrtburchak vaqt oynalari va koʻrsatkichli oʻtish funksiyali tarif oʻlchagich oynalari uchun P qiymatining nisbiy tebranishlari uchun biz quyidagilarni olamiz:
 r 2 = (n + m) / (2Rn) = (n + m) / (2qm). (11.3.19)
Ifoda 2-darajali o'lchagich bilan nisbatni (n / m) to'g'ridan-to'g'ri o'lchash uchun amal qiladi va maksimal bahodir. Aniqroq baholash uchun shuni yodda tutish kerakki, bu holda tarif o'lchagich ARV sxemasi bo'ylab salbiy teskari aloqaga ega bo'lgan qurilma bo'lib, u tebranishlar qiymatini biroz pasaytiradi. To'g'ri baholashni Kempbell formulasi yordamida Puasson oqimining impulslarini qo'shish orqali hosil bo'lgan x (t) tasodifiy o'zgaruvchining dispersiyasini amalga oshirish mumkin, m = const da oqim n uchun va n = const da oqim m, keyin esa qo'shiladi. tebranishning nisbiy o'rtacha kvadrat qiymatining kvadratlari. Shunday qilib, quyidagi sxema uchun olingan qiymat  r 2 ≈ (R + 1) m / (2nR 2) dir.
R ≤ (m / n) min koeffitsientining qiymati (11.3.19) ifoda yordamida o'lchov maydoni uchun tanlangan bo'lsa, ARV tizimining parametrlari (koeffitsient  va Q ning o'rtacha qiymati bo'shliq-o'rtacha qiymati uchun). nisbati n / m) berilgan qiymatga o'rnatilishi mumkin P impulslarining namuna olish ehtimolining ruxsat etilgan o'zgarishi:
 ≤ (l + (m / n) max) / (2R p 2). (11.3.20)
O'lchovlar jarayonida ARV joriy o'lchash shartlariga (nq, m  mR, P in  q / ) doimiy ravishda moslashishni amalga oshiradi, P ning joriy qiymatini q axborot miqdorida tartibga soladi. = (n / m)  R = n oldingi o'lchov oralig'ining signal oqimlarining chastotalari o'zgarishiga qarab, ushbu ma'lumotning integratsiya vaqti konstantasining mos keladigan o'zgarishi bilan. N / m  const uchun ikkinchisi mutlaq xarakterga ega:  r  const,   (l / n + l / m) / (2 p 2).
Shuni ta'kidlash kerakki, geofizikaning ko'pgina usullarida GSPI va SRD dan foydalanish uchun juda qulay sharoitlar mavjud. Shunday qilib, masalan, radiatsiya spektrining past energiyali qismidan qo'shimcha ma'lumot olish bilan quduqdan gamma-nurlarini namuna olishda qo'llanilganda, quduq bo'ylab parametrlarning o'zgarishiga etarlicha aniq javob berish uchun sharoitlar juda yaxshi, chunki x qiymatlarining o'zgarishining asosiy omili - bu muhitning samarali atom raqami; u o'zgarishlarning past fazoviy chastotasi bilan kichik diapazonda o'zgaradi, bundan tashqari, faol jinslar joylashgan zonalarda, talqin qilishning eng yuqori aniqligi. o'lchov natijalaridan talab qilinadi va tog' jinslarining atom sonida sezilarli o'zgarishlar bo'lishi mumkin, radiatsiya oqimlarining zichligi oshishi tufayli ARV ning vaqt konstantasi sezilarli darajada kamayadi va shunga mos ravishda o'lchovlarning fazoviy o'lchamlari ortadi. Xuddi shunday sharoitlar, qoida tariqasida, yadro geofizikasining boshqa usullari uchun xosdir.
SGPI tizimining bajarilishiga misol ikkita impulsli signal oqimi uchun rasmda ko'rsatilgan. 11.3.1. SGPI ning funktsional diagrammasi qaytariladigan impuls hisoblagichini 1 o'z ichiga oladi, uning yig'indisiga asosiy oqim n impulslari beriladi va olib tashlash kirishiga - impulslarni tanlash pallasida 3 orqali oldindan o'tadigan qo'shimcha oqim m impulslari. va koeffitsientni qayta hisoblash R bo'lgan impulsning takrorlanish tezligining qarshi bo'luvchisi 4.


Guruch. 11.3.1. SGPI ning asosiy funksional diagrammasi.
1- impulslarning teskari hisoblagichi, 2- impulslarni tanlash uchun signal hosil qilish uchun blok, 3- impulslarni tanlash uchun sxema, 4- R ga qarshi chastotani ajratuvchi, 5- impulslar oqimlarini yig'ish uchun blok.
Hisoblagichning 1-sonli holati haqidagi ma'lumot (q signali) hisoblagich chiqishlaridan impulslarni namuna olish uchun signal ishlab chiqarish blokiga beriladi 3. Eng oddiy holatda, bu blok chegara qurilmasi bo'lishi mumkin (Q raqamining kodi bo'yicha). Bu 3-sxemani ochadi, ammo bu holda namuna statistik xarakterga ega, faqat n va m / R oqimlarining chastotasidagi (n tartibidagi) etarlicha kichik farqlar uchun.<="" p="" >
Asosiy oqim n impulslari va chastotasi m = R · n da P ga teng bo'lgan m oqimidan namunaning impulslari signal oqimlarini yig'ish uchun blok 5 ning kirishiga beriladi. 5-blokning chiqishida impulslar oqimining intensivligi m = (1 + R) n da z = n + P ga teng. 5-blokda K = (1 + R) koeffitsienti bo'lgan qayta hisoblash sxemasi bo'lishi mumkin, bunda chiqish oqimi asosiy oqim n shkalasiga qisqaradi va 4 va 5-sxemalarning konversiya omillarini sinxron ravishda o'zgartirish mumkin bo'ladi. o'lchash sharoitlari, o'rnatish paytida R koeffitsientining optimal qiymati 1-sxemaning axborot kodining joriy qiymatiga (ma'lum bir oraliqda) muvofiq boshqaruv bilan avtomatik rejimga o'tkazilishi mumkin. Muqobil yechim - kirishni ta'minlash. 4-sxemaning chiqishidan impulslar oqimi bilan 5-sxemaning yig'indisi, z oqimining chastotasi esa har doim oqim n dan 2 marta ko'p bo'ladi.
Yo'l davomida shuni ta'kidlaymizki, 1-hisoblagichdan raqamli kodda q = R (n / m) ma'lumotlarini chiqarishda ushbu sxema universal raqamli tarifometrning funktsiyalarini bajarishi mumkin: o'rtacha impuls chastotasi (n-var, m-const soat chastotasi generatoridan), impulslar orasidagi o'rtacha vaqt oralig'i (m-var, n-const) va ikkita statistik taqsimlangan impuls oqimining n / m chastotalari nisbati.