RU2140656C1 - Устройство для обнаружения сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для обнаружения на фоне помех сигналов различной физической природы: акустических, электрических, магнитных и др., в частности для обнаружения магнитного поля, создаваемого работающей звукозаписывающей аппаратурой. Техническим результатом является возможность обнаружения сигналов, уровень которых во много раз ниже уровня помех. В устройство, содержащее антенну, последовательно соединенные усилитель и фильтр, а также индикатор и блок пороговой селекции сигнала, дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь, блок вычисления усредненного суммарного спектра сигнала и помех, коммутатор, блок памяти, блок сравнения спектров и блок распознавания помех. 1 ил.

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для обнаружения на фоне помех сигналов различной физической природы: акустических, электрических, магнитных и др., в частности, для обнаружения магнитного поля, создаваемого работающей звукозаписывающей аппаратурой.

Известны устройства для обнаружения сигналов, в частности, магнитного поля, содержащие датчик, в частности, одноэлементный феррозонд, генератор знакопеременных импульсов тока, интегрирующий усилитель импульсных сигналов, синхронный демодулятор и дифференциальный усилитель (см., например, патент РФ N 1376755 от 04.03.86 по кл. G 01 R 33/02).

Недостатком этого устройства является то обстоятельство, что оно обнаруживает суммарное магнитное поле и не позволяет выделить сигналы, создаваемые работающей звукозаписывающей аппаратурой.

Известны также устройства для обнаружения сигналов различной физической природы, содержащие антенну, последовательно соединенные детектор сигнала, усилитель, фильтр, индикатор, блок порогового сигнала, модулятор входного сигнала, дешифратор, генератор тактовых импульсов, инвертор, ключи, генератор звуковой частоты и генератор запуска световой индикации (см. например, патент РФ N 2042149 от 29.09.92 по кл. G 01 S 7/36).

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения. Это устройство позволяет обнаруживать сигналы, незначительно превышающие помеху.

Однако, в случае, когда уровень сигнала ниже уровня помех, данное устройство сигнал не обнаружит. Поэтому его использование, в частности, не эффективно при обнаружении сигналов работающей звукозаписывающей аппаратуры, уровень которых, как правило, значительно ниже уровня помех. Кроме того, достаточно высока вероятность ложного срабатывания устройства (ложной тревоги).

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания устройства для обнаружения сигналов, уровень которых существенно ниже уровня помех, например, сигналов работающей звукозаписывающей аппаратуры, а также снижение вероятности ложной тревоги.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в устройство для обнаружения сигналов, содержащее антенну, последовательно соединенные усилитель и фильтр, а также индикатор и блок пороговой селекции сигнала, дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь, блок вычисления усредненного суммарного спектра сигнала и помех, коммутатор, блок памяти, блок сравнения спектров и блок распознавания помех, при этом выход фильтра соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом блока вычисления усредненного суммарного спектра сигнала и помех, выход которого соединен со входом коммутатора, первый выход которого соединен со входом блока памяти, а второй его выход соединен с первым входом блока сравнения спектров, со вторым входом которого соединен выход блока памяти, выход блока сравнения спектров соединен с первым входом блока пороговой селекции и со входом блока распознавания помех, выход которого соединен со вторым входом блока пороговой селекции, выход которого соединен со входом индикатора.

Заявителю не известны какие-либо источники информации, содержащие сведения о техническом решении, идентичном признакам, приведенным в формуле настоящего изобретения. Это определяет, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию "новизна".

Благодаря реализации отличительных признаков изобретения в совокупности с признаками, приведенными в ограничительной части формулы, достигается принципиально новый технический эффект, состоящий в обеспечении возможности обнаружения сигналов, уровень которых во много раз ниже уровня помех, что весьма важно, в частности, при обнаружении сигналов звукозаписывающей аппаратуры. Наличие элементов, обеспечивающих распознавание помех по особым, присущим только помехам признакам, позволяет существенно снизить вероятность ложной тревоги.

Заявителем не выявлена какая-либо известная информация о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат, что обуславливает соответствие предложенного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема устройства.

Устройство в конкретном примере предназначено для обнаружения сигналов звукозаписывающей аппаратуры и содержит антенну 1, последовательно соединенные усилитель 2 и фильтр 3. В качестве антенны использован индукционный преобразователь магнитного поля с дифференциальным включением обмоток, что позволяет предварительно ослабить воздействие мощных стационарных помех. Усилитель 2 имеет низкий уровень собственного шума; коэффициент усиления - не менее 10⁵, амплитудно-частотная характеристика антенны и усилителя в рабочем диапазоне частот - линейная. Фильтр 3 - гребенчатый режекторный, на переключаемых конденсаторах, обеспечивает подавление на частотах, кратных основной гармонике напряжения питающей электрической сети, и осуществляет ослабление сигналов за пределами заданного частотного диапазона, в конкретном примере, до 60 Гц и свыше 270 Гц. Выход фильтра 3 соединен со входом аналого-цифрового преобразователя 4, выход которого соединен со входом блока 5 вычисления усредненного суммарного спектра сигнала и помех, выход которого подключен ко входу коммутатора 6. Блок 4 представляет собой двенадцатиразрядный прецизионный аналого-цифровой преобразователь поразрядного уравновешивания. Блок 5 осуществляет 1024^x-точечное быстрое преобразование Фурье с последующим экспоненциальным усреднением вычисляемых суммарных спектров сигнала и помех. Благодаря этому усреднению происходит ослабление влияния нестационарных помех. Первый выход коммутатора 6 соединен со входом блока 7 памяти, а второй его выход соединен с первым входом блока 8 сравнения спектров. Выход блока 7 памяти соединен со вторым входом блока 8. Коммутатор 6 представляет собой реле времени, обеспечивающее подачу сигнала с выхода блока 5 или в блок 7 памяти, или непосредственно в блок 8 сравнения спектров. В конкретном примере емкость блока памяти 7 - 32 Кбайта. Блок 8 представляет собой программный арифметический элемент, осуществляющий операцию вычитания значений, характеризующих текущий усредненный спектр сигнала и помех и находящихся в блоке 7 памяти. Выход блока 8 соединен с первым входом блока 9 пороговой селекции, выход которого подключен ко входу индикатора 10. Кроме того, выход блока 8 соединен также со входом блока 11 распознавания помех, выход которого соединен со вторым входом блока 9 пороговой селекции. Блок 9 представляет собой компаратор с автоматически вычисляемым порогом срабатывания. Индикатор 10 - 4^x-строчный знаковый жидкокристаллический дисплей. Блок 11 распознавания помех - вычислитель, который осуществляет оценку огибающей спектра сигнала и помех на выходе блока 8 и сравнение ее параметров с характеристиками помех, заложенными в блоке 11.

Устройство работает следующим образом.

Антенна 1 улавливает и преобразует все колебания магнитного поля в контролируемой зоне в заданной области частот в электрические сигналы, несущие информацию как о помехах, так и возможном сигнале от звукозаписывающей аппаратуры. Эти сигналы усиливаются в блоке 2 и отфильтровываются в блоке 3, при этом происходит подавление на частотах, кратных основной гармонике промышленной частоты (50, 100, 150 Гц и т.д.), на 30-40 дБ. Кроме того, осуществляется ослабление сигналов вне заданного рабочего частотного диапазона (24 дБ/октава). Сигнал далее поступает в блок 4, где преобразуется в цифровую форму. В блоке 5 происходит вычисление усредненных суммарных спектров сигнала, включая помехи. Далее коммутатор 6 подает сигнал, содержащий информацию о вычисленных в блоке 5 величинах, в блок 7 памяти. Затем сигнал с выхода блока 5 постоянно подается через коммутатор 6 в блок 8, где осуществляется вычитание из текущих значений этого сигнала значений, находящихся в блоке 7 памяти. Результат этого вычитания поступает на вход блока 9 пороговой селекции и на вход блока 11 распознавания помех. Если сигнал, поступающий в блок 11, содержит информацию, соответствующую помехам, то блок 11 запрещает работу блока 9 и тем самым обеспечивает предотвращение ложной тревоги. Если в блоке 11 не происходит распознавание помехи, то в блоке 9 осуществляется пороговая селекция по амплитуде и по времени для каждой компоненты спектра. Определение значения порога осуществляется автоматически, как величина, пропорциональная интегральному значению спектра. В случае, если сигнал превышает пороговое значение, информация с выхода блока 9 отображается на индикаторе 10. Эта информация включает сведения об уровне, частоте и времени обнаружения сигнала.

Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и комплектующих, что обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Claims (1)

1. Устройство для обнаружения сигналов, содержащее антенну, последовательно соединенные усилитель и фильтр, а также индикатор и блок пороговой селекции сигнала, отличающееся тем, что в него дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь, блок вычисления усредненного суммарного спектра сигнала и помех, коммутатор, блок памяти, блок сравнения спектров и блок распознавания помех, при этом выход фильтра соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом блока вычисления усредненного суммарного спектра сигнала и помех, выход которого соединен со входом коммутатора, первый выход которого соединен со входом блока памяти, и второй его выход соединен с первым входом блока сравнения спектров, со вторым входом которого соединен выход блока памяти, выход блока сравнения спектров соединен с первым входом блока пороговой селекции и входом блока распознавания помех, выход которого соединен со вторым входом блока пороговой селекции, выход которого соединен со входом индикатора.