Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
3. Двумерный анализатор с обострением. В принципе можно представить создание двумерного анализатора, организованного
так же, как модель § 2. Такой анализатор должен содержать набор фильтров, слой элементов, преобразующий амплитуды откликов фильтров в протяженность возбужденной области по оси у, слой элементов, выделяющих участок (участки) границы этой области >с максимальной крутизной и, наконец, слой или несколько слоев, обостряющих возбужденные области, соответствующие участкам большой крутизны границы.
Разрешающая способность. Сопоставим разрешающие способности обычного набора фильтров, одномерного и двумерного анализаторов.
Как отмечалось выше, считается, что в наборе фильтров два сигнала с частотами Д и Д будут разрешаться, если провал в распределении откликов фильтров характеризуется отношением ординаты седла к ордйнате горба равным 0,7. В частности, для набора резонансных контуров с полосой Д/ф минимальный интервал Д/ =
— Д — Д,при котором это отношение не превосходит0,7 (т. е. при котором сигналы разрешаются), равен Д/ = 2,1 Д/ф.
В одномерном анализаторе благодаря обостряющей структуре провал в распределении откликов фильтров может быть меньше 0,7 (но достигать 0,7 после обострения, т. е на выходе анализатора). В пределе (при большом усилении) отношение ординаты горба к ординате седла может быть близким к единице. Для случая одномерного анализатора, в котором фильтры — резонансные контуры, расчет показывает, что провал в распределении откликов фильтров исчезает при ДД — Д — Д = 0,9 Д/ф. Стало быть, предельная разрешающая способность одномерного анализатора близка к ДД == 0,9 Д/ф.
В двумерном анализаторе для разрешения двух сигналов провал в распределении откликов фильтров может вообще не возникать, достаточно лишь появления двух участков максимальной кривизны (см. §2). Вследствие этого можно ожидать, что разрешающая способность двумерного анализатора будет выше, чем у одномерного. Это предположение подтверждается расчетом для примера, когда фильтрами служат резонансные контуры. Минимальный разрешаемый интервал Д/ = Д — Д, при котором возникают две точки максимальной кривизны, в этом случае равен
0,2 Д/ф, т. е. двумерный анализатор позволяет получить выигрыш в разрешающей способности в 10 раз по сравнению с обычным анализатором и в 4,5 раза по сравнению с одномерным анализатором.
Точность определения частоты. Точность определения частоты 6Д в двумерном анализаторе, так же как и в одномерном, зависит не от параметров фильтров, а от параметров обостряющей структуры, т. е. в основном от величины PJPB. Зависимость бД от PJPU качественно имеет тот же характер, что и в одномерном случае: с ростом РТ/РВ величипа 6Д монотонно убывает и принципиально может быть сделана как угодно малой.
О времени анализа. При подаче двухтонового сигнала па набор фильтров в период переходного процесса в распределении откликов фильтров вначале возникнут точки максимальной кривизны, а уже затем появятся максимумы и провал между ними. На рис. 47 показаны примеры зависимостей от интервала /х — /2 между компонентами двухтонового сигнала времени возникновения двух точек максимальной кривизны (сплошная кривая) и времени возникновения двух .максимумов с провалом 0,7 (штриховая кривая), рассчитанные для набора последовательных резонансных контуров. Видно, что сплошная кривая идет ниже штриховой, следовательно, при одном и том же интервале между компонентами двухтонового сигнала время анализа двумерного анализатора будет .меньше, чем одномерного.
Итак, преимуществами двумерного анализатора но сравнению с одномерным являются:
1) увеличение разрешающей способности (интервал разрешения Д/2 в 4,Г> раза меньше, чем Д/,);
2) снижение времени анализа;
3) возможность использования в обостряющей структуре дискретных элементов, поскольку амплитуда сигнала характеризуется и этом случае положением элемента — его координатой по оси у.
J ис. 47. Зависимость длительности
сигнала АТ (необходимой для появлении двух точек максимальной кршшз-ны) от интервала (/i — /*) между компонентами двухтонового сигнала; для сравнении штриховой линией нанесена зависимость от (Л - /•) длительно-
сти сигнала, необходимой для появления двух максимумов. Д/ф — время установлении сигнала но фильтре, Л/ф — полоса фильтра.
Исследование механизмов пассивной локации сопряжено с выяснением припцииов преобразований таких нервных сигналов, которые несут информацию главным образом о своих временных параметрах.
Актуальность задачи обусловлена не только расширением знаний о новых механизмах переработки информации, но также попыткой выяснения причин, которые обеспечивают системе более высокую эффективность, чем у современных технических устройств. Например, выяснилось, что определение направления на источник звуков происходит в системе бинаурального слуха (СБС) ') одновременно но двум параметрам — разности моментов прихода и разности амплитуд сигналов у каждого из ушей; эти парамет ры в определенном диапазоне способны полностью заменять друг друга. Организация СБС обеспечивает намного (на два порядка) большую точность в определении направления, чем точность составляющих ее элементов. Выяснение механизмов, обусловливающих особенности такого рода, входит в задачу исследования.
