Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Однако нельзя упускать из виду, что с уменьшением 6/х происходит уменьшение амплитуды выходного фронта. Компенсировать снижение амшштуды можно за счет увеличения «мощности» возбуждающих связей Рв. Назовем нормирующей величиной мощности
\нв!н
SsM -sr(xj
^ X
L-i—I—f
вые ? II 2 соответственно): в относительных единицах по оси ординат (слепа) отложены отношения л/,/Л/Ср и 6У/Л/,.р, справа — значении (Рц)п. Зависимость (РВ)1Г от Рт/Рв нанесена штриховой линией.
возбуждепия (Рв)и такое значение Рк, нри котором амплитуда выходного фронта равна амплитуде входного.
Зависимости б/i и (-f в)и от Рт/Ра для анализатора с полосовыми фильтрами в виде резонансных контуров, полученные в результате расчета, изображены на рис. 44.
Сравнение зависимостей A/х и 6Д от PJP*. Из рис. 44 видно, что как АД, так и 6Д уменьшаются с ростом PT/P* вплоть до некоторого оптимального значения Pt/PB, при котором АД достигает минимума (паилучшая разрешающая способность). Далее ход этих зависимостей различен: бД продолжает уменьшаться, a АД растет. При определенной величине отношения PJPh значения АД и 6Д будут различаться на порядок (для монотонной тормозной функции связи эта величина Рт/Ръ равна 0,9 при немонотонной равна 1,4.)
Время анализа. Временем анализа одномерного анализатора с обострением назовем интервал времени At, по прошествии которого выходной фронт обостряющей структуры достигает заданной величины (обычно 0,9) от установившегося значения. В анализаторе с обострением время анализа Atx больше, чем At в обычном анализаторе с такими же фильтрами. Увеличе-
1гие времени Atx — даже если сумматоры безииерциопны — происходит за счет операции обострения. Действительно, обострение происходит за счет образования на выходе обостряющей структуры разности (К — I). Пусть на входе обостряющей структуры {т. е. после фильтров) сигнал достигает уровня 0,9 от установившегося значения за время At (рис. 45.) На выходе обостряющей структуры уровня 0,9 от установившегося значения должен достичь выходной фронт Рг (х), т. е. разность (Е — I) (рис. 45, в). Возбуждающий фронт Е (х) приблизительно повторяет вре- ' мечтой ход входного сигнала, а тор-мозный I (х) устанавливается значительно быстрее (рис. 45, б) в силу того, что RT^>Ra. Следовательно, разность (Е — I) достигает величины 0,9 от установившегося значения через интервал времени Atlt больший At.
Возможность выигрыша в произведениях б и Afi' Atv В предыдущих разделах мы пришли к выводу, что б/х убывает с ростом PJPa, a Д?х возрастает.
Следовательно, решение вопроса о том, возможен ли выигрыш в произведении б/х* Att (анализатор с обострением) по сравнению с ftf-At (анализатор без обострения) *) зависит от конкретной реализации фильтров и выбора связей в обостряющей структуре. Расчет величины б/j - A#i для рассмотренного выше примера (фильтрами являются последовательные резонансные контуры) 2) показал, что в йтом случае выигрыш возможен (рис. 46). С ростом PJPB величина б/х- Ati убывает и теоретически обращается в нуль. Соответствующее этому значение PJPB зависит от функции связей (для связей рис. 46, а я б эти значения равны соответственно 1,47 и 1). Однако на практике значение б/х* Д^х нельзя сделать слитком малым из-за того, что увеличение Р-г/Рв требует одновременного увеличения Рв (Рв)„ (чтобы не парушить нормированность выходного сигнала, рис. 44). Но значение Рв нельзя неограниченно увеличивать, так как его величина определяется коэффициентами усиления элементов. Например, при функциях связи рис. 46, а
х) Известно, что произведение А/• At для параллельного анализатора с линейными фильтрами есть величина постоянная [79, 159], зависящая от типа фильтра. Например, для последовательного резонансного контура^А/-At = = 1,54, 6/- At =0,73.
2) Более подробно расчеты зависимостей Afi, 8/f, Aij и (Р„)н от Рт/Рв приведены в работах [160, 161].
(Рп в этом случае равна коэффициенту усиления элемента) выбор Ра ---¦ 40 позволяет в 10 раз уменьшить 6Д-АД по сравнению с 6Д At в обычном анализаторе. Помимо величины Р„, уменьшению произведения б/-At препятствует также нестабильность коэффициентов усиления элементов, поскольку нестабильность снижает степень обострения в обостряющей структуре. Так, приближенный расчет 6Д по методике работы 1162] показывает, что при нестабильности коэффициента усиления элементов в 1% величина
a) S)
Inc. '(6. Зависимости Att и Д/l'Af 1 от Рт/Рв (кривые 1 \\ 2 соответственно) в относительных единицах; но оси ординат отложены б/,-At,/6]-Л/ и Л/,-Л/,/Д/-А(; б/-Д* - O.T.'i;
Л/, м = \fi\-
б/ возрастает, а выигрыш в произведении 6Д- АД снижается на 30 % (составляет 7 вместо 10).
Теоретически произведение АД-АД также можно уменьшить (по сравнению с Af-At), но незначительно. Зависимости АД-Ад от PTiPK, рассчитанные аналогично тому, как это было сделано для б/,-АД, приведены на рис. 46 (кривые 2). Минимальное значение АД-АД на этих кривых в 1,72 раза меньше, чем для обычного параллельпого анализатора. Следует учесть, что в реальных системах происходят дополпительные потери времени на фильтрацию пульсаций сигналов на выходах фильтров. На макете одномерного анализатора с обострением, использующего в качестве набора фильтров 30 последовательных колебательных контуров (добротность каждого контура равна 5, перекрываемый 30 контурами частотный диапазон 100—1500 Гц), были получены выигрыш в точ-пости по сравнению с обычным анализатором (отношение 6Д б/) в 7 раз, выигрыш в произведении точности на время апализа (отношение бД-ДД/б/-Д?) приблизительно в 4 раза.
