CC BY
80
Секция акустической и медицинской техники
УДК 534.2:621.396.67
И.И. Максимов
МЕТОД СИНХРОННОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ В ГИДРОАКУСТИКЕ
Наиболее часто в гидроакустике применяется сравнительно простой ампли-тудно-манипулированный (АМн)-сигнал. Этот сигнал представляет собой несколько периодов несущей частоты ю0 длительностью Т с прямоугольной огибающей. Спектральная плотность напряжения такого сигнала имеет вид
с _ 0,5 бш(0,5 • (« - (О0) • Т)
^ — .
0,5 • («-«0)
При приеме АМн-импульса стоит задача выделения огибающей сигнала. Это выполняется с помощью амплитудного детектора, наиболее распространен из них синхронный детектор. Его принцип действия основан на перемножении входного сигнала с прецизионным опорным сигналом (совпадающим с входным по частоте и фазе) с последующей фильтрацией.
При излучении зондирующего АМн-импульса точно известны его длительность Т и начальная фаза (равная 0), а также частота несущей ю0. Но при отражении от цели фаза сигнала меняется случайным образом, то есть в приемной антенне необходимо обнаружить импульс известной частоты и случайной фазы, таким образом, метод синхронного детектирования в чистом виде не применим. В таком случае применяется метод квадратурного детектирования.
Известно, что синус и косинус одной частоты являются ортогональным базисом, то есть любой сигнал можно разложить на этот базис - представить суммой синуса и косинуса с различными коэффициентами:
^(/) _ р • біп(2р • / • і) + q • соб(2р • / • і) , <р_ ат^(—), А _^[р^+—^,
Р
где s(f) - входной сигнал, р, q - амплитуды квадратурных компонентов, f - частота сигнала. Фаза ф и амплитуда А исходного сигнала находится из соответствующих соотношений.
То есть квадратурный детектор - это, по сути, два синхронных детектора, опорные сигналы на которые подаются с фазовым сдвигом 90°. Таким образом, структурную схему метода можно представить рис. 1.
Применение современных сигнальных процессоров позволяет реализовать данный метод полностью в цифровой форме, особенно, если зондирующие импульсы формируются синхронно с его тактовой частотой, при этом рассогласова-
Известия ЮФУ. Технические науки
Специальный выпуск
ние частот принятого сигнала и опорных будет минимально. Быстродействия современных процессоров вполне достаточно для приема дискретизированного по времени сигнала, генерирование двух опорных сигналов, перемножение входного сигнала с опорными, фильтрацию и извлечение корня квадратного из суммы квадратов, причем по нескольким каналам.
УДК 53.072.11:534.222
Ю.С. Перервенко, И.Б. Старченко
ЭМОЦИОНАЛЬНАЯ РЕЧЬ: ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЙ ХАОС ИЛИ НЕЛИНЕЙНЫЙ СЛУЧАЙНЫЙ ПРОЦЕСС
Анализ временных рядов методами нелинейных динамических систем приобретает все более широкое распространение в различных областях знания. Речевой тракт человека, в котором формируется речевой сигнал, можно считать нелинейной системой по следующим механико-физиологическим причинам [1]: наличие турбулентных потоков в голосовом тракте; нелинейность нервно-мышечных процессов на уровне голосовых связок и гортани; возникновение нелинейных связей между различными частями голосового тракта во время воспроизведения речи; нелинейный отклик нервно-мышечной системы на раздражители (отклик на электрические импульсы); наличие нелинейных связей между элементами фонетической системы, т.е. обратной связи.
Были использованы следующие методы нелинейного анализа, чтобы выяснить, является ли процесс хаотическим или случайным: рекуррентные графики (формальная характеристика); корреляционный интеграл (рис.) (корреляционная размерность); отображение Пуанкаре и спектр Ляпунова. Проведен анализ записи речевого сигнала для разных полярных эмоциональных состояний, из которой была выделена ударная гласная «О» (как наиболее информативный звук). Нелинейный анализ с использованием пакетов Dataplore и TISEAN 2.1 выявил, что речевой сигнал может рассматриваться как хаотический процесс (рис. 1,б,в), но в некоторых случаях характеристики близки к шуму (рис. 1,а).
