Способ стробоскопического преобразования периодических электрических сигналов

 

СПОСОБ СТРОБОСКОПИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРИбдаЧЕСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ/ заключающийся в .. несинхронном с входным сигналом импульсном преобразовании этого сигнала , при котором считывают дискретные значения сигнала в моменты стробирования ( выборки }, формируют по взятым подряд выборкам пЬследов ательность расзииренных сигналов, за поминают выборки с присвоением каждой выборке номера i в порядке поступления , , 2, ..., заменяют номер -) каждой взятой выборки на рассчитанный номер и воспроизводялпреобразованный сигнал по выборкам в порядке естественного возрастания номеров А, т.е. по А 1, 2,..., оглич.а/ющий ся тем, что, с целью уменьшения времени получения преобразованного-сигнала,начинают процесс запоминания выборок с первой и второй - двух следующих подряд выборок, принадлежащих одному фронту первого расширенного сигнала, определяют целое число Z периодов стробирующей последовательности в одном расширенном сигнале, определяют пропорцию У.|р, в которой 0 амплитуда U третьей выборки, принадлежащей тому же, что и у первого С расширенного сигнала, фронту второго расширенного сигнала и попавшей в интервал между амплитудами (J иIJ , первой и второй выборок, делит этот интервал, и рассчитывают номера А i , равные .-ip (mod Cpz., где mod - Операция взять по модулю, - ЛЙ . для первой и Х) второй выборок, принадлежащих переднему фронту расширенного сигнала, &: а процесс запоминания выборок заканчивают на выборке с номером i pZ-fX Ф

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3ДР G 01 R 13/02

ГССУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3308944/18-21 (22) 01.07.81 (46) 15.05.83. Бюл. М 18 (72) А.Д. Гуляев, В.И. Емельяненков и В.В. Изох (71) Специальное конструкторскотехиологическое бюро с опытным производством при Белорусском ордена тру" дового Красного Знамени государственном университете им. В.И.Ленина и Белорусский ордена Трудового Крас-. ного Знамени государственный университет им. В.И. Ленина. (53, 681.142.9(088.8) (56) 1. Рябинин Ю.A. Стробоскопическое осциллографирование. И., "Советское радио", 1972, с. 139.

2, Авторское свидетельство

СССР Р 864136, кл. G 01 R 13/02, 1979 (прототип). (54)(57) СПОСОБ СТРОБОСКОПИЧЕСКОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, заключающийся в несинхронном с входным сигналом импульсном преобразовании этого сигнала, при котором считывают дискретные значения сигнала в моменты стробирОвания (выборки ), формируют по взятым подряд выборкам последовательность расширенных сигналов, за . поминают выборки с присвоением каж-.

„„SU„„1018019 А дой выборке номера 1 в порядке поступления, l = 1, 2, ..., заменяют номер каждой взятой выборки на рассчитанный номер А„ и воспроизводнл преобразованный сигнал по выборкам в порядке естественного возрастания номеров А, т.е. по А„ = 1, 2,..., о г л и ч.а,ю шийся тем, что, с целью уменьшения времени получения преобразованного-сигнала, начинают процесс запоминания выборок с первой и второй — двух следующих подряд выборок, принадлежащих одному фронту первого расширенного сигнала, определяют целое число 2. периодов стробирующей последователь- © ности в одном расширенном сигнале,, Ж определяют пропорцию Х р, в которой амплитуда Ug третьей выборки, при".. фф надлежащей тому же, что и у первого расширенного сигнала, фронту второ- %а юв

ro расширенного сигнала и попавшей в интервал между амплитудами О и (3 первой и второй выборок, делит этот интервал, и рассчитывают номера А;, равные А„= р (той ГрХ+X3), ) ® где мод — операция "взять по модулю", >ар . причем. = . для первой и

Ц .— 0

Р второй выборок, принадлЕжаших перед-. (,ф. нему фронту расширенного сигнала, а процесс запоминания выборок заканчивают на выборке с номером 1 .РТ:+Х Ме

1018019

Изобретение относится к электр<ризмерительной технике и может быть использовано для исследования периодических электрических сигналов с неизвестным периодом следования в автоматических цифровых измерительных системах.

Известен способ стробоскалического осциллографирования, основанный на случайных совпадениях строб- )Q импульсов с повторяющимся исследуемым сигналом, в котором очереднущ регистрацию совпадения осуществляют только при совпадении строб-импульса с соседним интервалом исследуе-: мого сигнала„ отстоящим от редыдущего на заданном временном интервале P1 J °

Недостатком этого способа является бОльшое время стробоскоПиче- . ского преобразования обусловленное тем, что выборки мгновенных значе-: ний осуществляют не по каждому стфобимпульсу.

НаиболЕе близким к изобретению по технической сущности является

cI1oco6 стробоскопического преобра-. зования, заключающийся в несинхрон-, ном с входным сигналом импульсном преобразовании этого сигнала, при котором считывают дискретные эначеНИЯ Снг фЛа в МОМЕНты стрсбированйя (выборкй), формируют по взятым подряд выборкам последовательности рас30 ширенных сигналов, формируют опор-; ную последовательность коротких им- 35 пульсов с частотой следования, рав " ной частоте следования расширенных сигналов, Формируют интервал преоб; разования, в качестве границ кото-: рого используют ближайшие друг к 4Q другу импульсы совпадений строб- иМпульсов с импульсами опорной последовательности, запоминают в интервале преобразования все выборки с присвоением каждой выборке номера 45 в порядке поступления, 1 = 1,2, ... определяют Мб- число выборок и

Ng - число расширенных сигналов в интервале преобразования„ присва- . ивают каждой выборке с номером иомер А, рассчитываемый по формую е

Aj =1 йм (N0clNg) где I = 1,2...,"g, N pQ - операция "взять по модулю", воспроизводят преобраэованньЩ сигнал по выборкам, взятым в интервале преобразования, в порядке ес-: тественного возрастания номеров

Д„, Ц- 12,... К 2 °

Недостатком известного способа является большое время получения преобраэованноГо сигнала - временно- @ го интервала от,момента начала преобразования до момента окончания воспроизведения преобразованного сигнала. Это обусловлено тем, что, последовательность операций cnocoeIa g5 осуществляется во времени за четыре основных последовательно идущих этапа: этап 1 ожидания начальнбй границы интервала преобразования, в качестве которой используется первый импульс совпадения строб-импульса с коротким импульсом опорной последовательности; этап 2 запоминания выборок в интервале преобразования; этап 3 определения A.- =1; этап 4 воспроизведения преобразованного сигнала. Поскольку момент начала преобразования является независимым относительно периода входного сигнала, длительность этапа 1 может изменяться от 0 до вепичины

N . Т, где Г = 1/FII, F - частота следования расширенных сигналов, и в среднем составляет Хи Ти/2, т,е. половину длительности этапа 2 (интервала преобразования). Большая длительность этапа 1, а также невозможность параллельного проведения этапов 2 и 3, 4, увеличивает время получения преобразованного сигнала.

Цель изобретения — уменьшение времени получения преобразованного сигнала..

Цель достигается тем, что согласно способу стробоскопическогО преобразования периодических электрических сигналов, заключающемуся в несинхронном с входным сигналом импульсном преобразований этого сигнала, при котором считывают дискрет» ные значения сигнала в моменты стро» бирования (выборки), формируют по взятым подряд выборкам последователь-. ность расширенных сигналов, запоминают выборки с присвоением каждой номера в порядке поступления, 1 = 1,2,..., заменяют номер 1 каждой взятой выборки на рассчитанный номер

А„ и воспроизводят преобразованный. сигнал по выборкам в порядке естественного возрастания номеров A," т.е. по А„ = 1,2,..., начинают йро@есс запоминания выборок с первой и второй - двух следующих подряд выборок, принадлежащих одному Фронту первого расширенного сигнала, определяют целое число 2 . периодов стробирующей последовательности в одном расширенном сигнале, определяют пропорцию y(p, в которой амплитуда U> третьей выборки, принадлежащей тому же, что и у первого расширенного сигнала, фронту второго расширенного сигнала и попавшей в интервал между амплитудами Uq и 0 первой и второй выборок, делит этот интервал, и рассчитывают номера А„, равные

A„ = aP . (Мод Pp2. + Х3 где re4- опе рация "взять по модулю", причем

Х 0а-U

Ф

P,.- .< для первой и второй выборок, принадлежащих переднему Фрон1018019 ту расширенного сигнал, а процесс запоминания выборок заканчивают на выборке с номером ) = pz. + X. ° .

Способ реализуется следующим образом.

Выбирают первую и вторую выборкидве следующие подряд выборки на переднем .или заднем фронте первого после момента начала стробоскопического преобразования, .расширенного сигнала. Одновременно запоминают-все выборки, начиная с первой, взятые подряд строб-импульсами, несинхронными с исследуемый сигналом. Из. следующих после- первой и второй выборок выбирают третью выборку. Третья выборка определяется из условия того, что она.берется на таком же . фронте второго. расширенного сигнала, на каком брались первая и вторая выборки в первом расширенном скгна-- 20 ле, и что ее амплитуда 03 попадает

s интервал между амплитудами, U - и

U первой и второй выборок.

Определяют. целое число 2 периодов стробирующей последовательности в 25 интервале. между второй и третьей. выборками, т.е.;.число выборок в одном расширенном сигнале, например, подсчитав число строб-.импульсов в интервале между второй и. третьей — 3p выборками, включая Одну из них .(вторую или третью).

Определяют пропорцию X(P, в которой амплитуда третьей выборки делит ин.тервал между амплитудами первой и второй выборок. Пропорцию. определяют по формуле, например, для выборок, взятых на .переднем фронте.

Х Ох.-u (q) . 40 х ./,Зная величины 2., Х и Р, определяют количество выборок g1, которое необходимо запомнить, равное

N " pz.Ф )(. (Я.)

Зная величины р и N>, производят

-расстановку выборокр .т.е. выборкам,. имеющим естественную нумерацию в„порядке их получения (начальной вы:борке присвоен номер 1, следук цийномер 2 и т.д., 4-той - номер .1 = 1,2,..., Я„), присваивают номера A;=ip(водСрХ+Х3), (3) .

1 м где той - операция "взять пе модулю", Воли после расстановки. воспроиз-; вести, преобразованный сигнал о. выборкам в порядке естественного воз- 60 растания иберов, т.е. от выборки с

Д„ = 1 до выборки с А, р2 4. X то получают преобразованный сигнал, отображдвщий форму исследуемого сигнала. 65

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ..

Устройство состоит иэ стробоскопического смесителя 1, усилителярасширителя 2, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 3, генератора 4 . строб-импульсов, первого блока 5 сравнения кодов, регистра б сдвига, первого счетчика 7 импульсов, вы- числителя 8, второго счетчика 9 импульсов, второго блока 10 сравнения кодов, первого и второго .блоков

11,.12 HRMRTH»

Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии регистр 6 сдвига, счетчики 7 и 9, аппаратура вычислителя 8; блоков 11 и 12 памя-, ти установлены в "0". Работа AUG 3, . счетчиков 7 и 9,запрещена. Сдвиг и запись информации в регистр Б сдвига -разрешены, но поскольку эти операции производятся после поступления нового кода выборки от АЦП 3, они не реализуются. Строб-импльсы от генератора 4 подаются на второй вход строб-импульса 1, на первый вход которого подается исследуемый сигнал, На выходе усилителя-расширителя 2 при этом имеется усиленный расширен-, ный сигнал.

В начальный момент на первый управляющий вход АЦП 3 подается сигнал

"Старт" и разрешает его работу.

При этом цифровые коды выборок,поочередно поступают на входы двухразрядногооегистра 6 сдвига, который осуществляет запись по заднему, а сдвиг по переднему фронту импульсов поступившего кода. Блок 5 сравнения кодов в случаер если коды двух последовательно взятых выборок 04 и

Q не равны между собой. т.е. в случае, когда они лежат на фронте расширенного .сигнала, выбаратывают сигнал, по которому: в ячейку памяти с номером л = 1 второго .блока 12 памяти переписывается первая выборка (код Ц„ ); в ячейку йамяти с номером 1 = 2 второго блока 12 памяти переписывается вторая выборка (код

U< ); разрешается запись в следующие ячейки второго блока 12 памяти) разрешается работа счетчиков 7 и 91 счетчик 9 устанавливается в состояние "2"; в вычислитель 8 считываются коды 0< и 0< ) блокируется управляющий вход вычислителя 8. После этого блоки 1 — 6 продолжают. работать, как описано. Вычислитель 8 вычисляет разность AU .

= 0 — О,) и запоминает ее знак, счетчики 7 и 9 подсчитывают число поступающих на их входы строб- импульсов. Кроме того, после поступления кода каждой следующей выборки

1018019 по первым информационным входам вычислитель 8 проверяет не попадает ли ее амплитуда в интервал между амплитудами первой и второй выборок, В случае, когда в указанный интервал попадает выборка, вычислитель 8 считывает из регистра б сдвига коды

1 ),, и ), вычисляет разность Ь 0

= O — U< и производит сравнение знаков ЬО и ЬО . Если знаки 50 и, hU разные, т.е. выборка 0 t взята не на том же фронте,что первая и вторая выборки, то процесс записи выборок во второй блок 12 памяти и ,счет строб-импульсов счетчиками 7 и 9 продолжаются. Если .знаки h U и 5

AU одинаковы, т,e. выборка с амплитудой 0 взята на том же фронте второго расширенного сигнала, что первая и вторая выборки, то вычислитель 8 запоминает (г"г в качестве Я . U3, считывает из первого счетчика 7 записанное в нем число Z и по полу-- ченным данным 2., Ьр, U и U рассчи тывает по формуле (1) величину I> в виде, например, несократимой пра-, 2$ вильной дроби, -рассчитывает па форм Гле (2) величину Hq u по формуле(3)t номера А„.

Величина (p7. + Х ) с информационных выходов r:û÷èñëèòåëÿ 8 подается ЗО на первые входы блока 10 сравнения кодов. В момент когда во втором счет-. чике 9 подсчитано (р г + Х ) строб импульсов, блок 10 вырабатывает сиг который запрещает работу А и этап 2 запоминания выборок заканчиHBBTCH.

Одновременно, по мере расчета ное1»> А и получения выборок, вычислитель 8 производит расстановку выбо-: рок, т.е. адресам (ноглерам)», по . 4(1 которым выборки в порядке поступле-, ния записывались во второй блок 12 памяти, ставиr в соответствие адрес (номер) Д „, рассчитанный по формуле (3) . Адрес Д; поступает на.адресные 45 входы первого блока 11 йамяти, и в ячейку с адресом Д„ последнего переписывается выборка из ячейки с адре-. сом второго блока 12 памяти.

После переписи выборки с номером (и +Х) из блока 12 памяти в блок

11 памяти цикл стробоскопического преобразования з"канчивается.

Преобразованный сигнал, считанный из первого блока 11 памяти по выборкам в .порядке естественного возрастания адресов А„, отображает форму исследуемого сигнала.

Операции предлагаемого способа осуществляются за .четыре основных этапа: этап 1 ожидания начальной границы.интервала преобразования, в качестве которой используются первая из двух выборок, лежащих на фронте расширенного сигнала; этап 2 запоминания (p. L +Х)- выборок (интервал преобразования); этап 3 расчета Д, = 1, после которого можно проводить этап 4 воспроизведения преобразованного сигнала. Длительность этапа 1 при реализации предлагаемого способа стробоскопического преобразования не может превысить величины Г1„ — периода следования расширенных сигналов — И в среднем составляет Т /2.

Кроме того, последовательность операций предлагаемого способа позволяет начать этап 3 до окончания этапа 2, поскольку величины Z. U и О, необходимые для проведения этапа 3, получают за время Т от начала этапа 2, включающего в общем случае несколько расширенчых сигналов (К1 Ъ1) .

Сокращение длительности этапа 1 ст момента начала преобразования до начала интервала преобразования, а также воэможность параллельного проведения этапов 2 и 3,4 позволяют уменьшить время получения преобразованного сигнала.

ВНИИПИ Эакаэ 3530/43

Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä,óë.ÏðoeêTíàÿ,4