Анализатор амплитудно-временных параметров случайных сигналов

 

АНАЛИЗАТОР АМПЛИТУДНО-ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий пусковое устройство, гензратор развертки, блок калибровки, электронно-лучевую трубку, линию задержки , усилитель, блок автоматики, генератор импульсов подсвета, генератор считывания и запоминающее устройство , вход анализатора соединен с входом бл(ка автоматики, первый выход которого соединен с информационным входом запоминающего устройства, второй выход соединен с управляющими входами генератора развертки и генератора импульсов подсвета и через генератор считывания соединен с адресным входом запоминающего устройства, третий выход соединен с управляющим входом блока калибровки, выход пускового устройства соединен с запускающим входом генератора развертки, выход которого соединен с входом системы горизонтального отклонения электронно-лучевой трубки, а выход генератора импульсов подсвета соединен с ее модулятором,- о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повьшения точности и быстродействия при одно-в )еменном упрощении устройства, в него дополнительно введены два коммутатора , двухканальный оптический транслятор изображения фотоприемная матрица, П пороговых элементов, шифратор и цифроаналоговый преобразователь , причем анод анализатора через последовательно соединенные линию задержки, усилитель и второй коммутатор соединен с входом системы вертикального отклонения электронно-лучевой трубк и и соединен с входом первого коммутатора, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора считывания, а выход - с входом пускового устройства, выход блока калибровки соединен с вторым входом второго коммутатора, третий вход которого соединен с выходом линии задержки, а четвертый вход - с выходом цифроаналогового преобразовате ля, третий выход блока автоматики соединен с управляющими входами пер вого и второго коммутаторов, управ- tsd ляющим входом двухканального оптиto ческого транслятора изображения, а четвертый выход соединен суправ00 ляющим входом усилителя, выход электронно-лучевой трубки через двухканальный оптический транслятор изобра жения оптически связан с входом фотоприемной матрицы, адресные входы которой соединены с первым выходом генератора считьшания, а ее выходы через пороговые элементы соединены с входами шифратора, выход шифратора соединен с информационным входом запоминающего устройства,- выход кото

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5!)4 С 01 R 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3599856/24-21 (22) 03.07.83 (46) 15.09.85. Бюл. Р 34 (72) В.И. Иванов, М.В. Свинтилов, И.А. Малевич и Н.И. Иванов (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А.Н. Севченко (53) 621.317.757(088.8) (56) Гельман М.М., Степанов Б.М., Филинов В.Н. Дискретные преобразования моноимпульсных электрических сигналов. М.: Атомиздат, 1975, с. 153159. (54) (57) АНАЛИЗАТОР АМПЛИТУДНО-ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий пусковое устройство, генератор развертки, блок калибровки, электронно-лучевую трубку, линию задержки, усилитель, блок автоматики, генератор импульсов подсвета, генератор считывания и запоминающее устройство, вход анализатора соединен с входом блока автоматики, первый выход которого соединен с информационным входом запоминающего устройства, второй выход соединен с управляющими входами генератора развертки и генератора импульсов подсвета и через генератор считывания соединен с адресным входом запоминающего устройства, третий выход соединен с управляющим входом блока калибровки, выход пускового устройства соединен с запускающим входом генератора- развертки, выход которого соединен с входом системы горизонтального отклонения электронно-лучевой трубки, а выход генератора импульсов подсвета соеди» зУ.,»Д 7922Я А нен с ее модулятором,- о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия при одно-. временном упрощении устройства, в него дополнительно введены два коммутатора, двухканальный оптический транслятор изображения, фотоприемная матрица, И пороговых элементов, шифратор и цифроаналоговый преобразователь, причем анод анализатора через последовательно соединенные линию задержки, усилитель и второй коммутатор соединен с входом системы вертикального отклонения электронно-лучевой трубки и соединен с входом пер- щ

O вого коммутатора, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора считывания, а выход — с вхо- ("" дом пускового устройства, выход блока калибровки соединен с вторым входом Я сю второго коммутатора, третий вход которого соединен с выходом линии задержки, а четвертый вход — с выходом цифроаналогового преобразователя, третий выход блока автоматики соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов, управ- 4© ляющим входом двухканального опти- ф ческого.транслятора изображения, 54 а четвертый выход соединен с управ- (, @ ляющим входом усилителя, выход электронно-лучевой трубки через двухканальный оптический транслятор иэобра- ф жения оптически связан с входом фотоприемной матрицы, адресные входы которой соединены с первым выходом генератора считывания, а ее выходы через пороговые элементы соединены с входами шифратора, выход шифратора соединен с информационным входом запоминающего устройства; выход кото1179228

40 рого соединен с входом цифроаналогового преобразователя и с первым выходом анализатора, а второй выход

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах амплитудновременного анализа случайных сигналов и их обработки в цифровых вычислительных машинах.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия при одновременном упрощении устройства.

На чертеже показана структурная 10 схема анализатора амплитудно-временных параметров случайных сигналов.

Схема содержит пусковое устройство 1, выход которого соединен с входом генератора 2 развертки, блок 15

3 калибровки, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 4, линию 5 задержки, соединенную с входом усилителя 6, блок 7 автоматики, генератор 8 импульсов подсвета, генератор 9 счи- 20 тывания, запоминающее устройство (ЗУ) 10, задающий генератор 11, счетчик 12., первый коммутатор 13, второй коммутатор 14, двухканальный оптический транслятор 15, фотоприем- 25 ную матрицу 16, п пороговых элементов 17, шифратор 18, цифроанало1 говый преобразователь 19.

Пусковое устройство 1 подключено к входу генератора 2 развертки, 30 управляющий вход коммутатора 13 и вход блока 3 калибровки соединены с выходом блока 7 автоматики, с управляющим входом второго коммутатора 14 и управляющим входом транслятора 15, выход которого соединен с первым входом фотоприемной матрицы 16, второй вход которой соединен с выходом генератора 9 считывания и с первым входом запоминающего устройства 10, второй вход которого подключен к одному из выходов блока 7 автоматики, а выходы фотоприемной матрицы через пороговые элементы 17 соединены с входами шифратора 18, выход которого соединен с третьим двухканального оптического транслятора изображения — с вторым выходом анализатора. входом запоминающего устройства 10, выход которого через цифроаналоговый преобразователь 19 подключен к одному из входов второго коммутатора 14, Первый коммутатор 13 служит для коммутации входного сигнала Ц() и импульсов генератора 9 считывания на вход пускового устройства 1, которое формирует импульсы запуска генератора 2 развертки, последний представляет собой генератор линейно изменяющегося напряжения, работающий в ждущем режиме и осуществляющий развертку луча электронно-лучевой трубки 4 по координате Х (координата времени); блок

3 калибровки формирует эталонные временные интервалы и напряжения для калибровки ЭЛТ 4; ЭЛТ 4 представляет собой обычную широкополосную трубку без запоминания и служит для отображения анализируемого сигнала u(1:) в увеличенном масштабе времени на экране ЭЛТ; оптический транслятор 15 изображения представляет собой линзовую или световолоконно-линзовую систему для проецирования изображения с экрана

ЭЛТ 4 на приемную площадку фотоприемной матрицы 16, второй канал предназначен для визуального наблюдения изображения ЭЛТ в контрольных режимах; фотоприемная матрица 16 представляет собой многоэлементный матричный (координатный) фотоприемник и служит для преобразования формы светового сигнала с экрана ЭЛТ 4 в электрический эквивалент; пороговые устройства 17 обеспечивают обнаружение и фиксацию засвеченных элементов фотоматрицы 16 исследуемым сигналом с экрана ЭЛТ путем срабатывания в состояние логической "1" пороговых устройств 17.

Цифратор 18 преобразует позиционный код состояний пороговых устройств

17 в двоичный или двоично-десятичный код для минимизации емкости ЗУ 10 и

3 1179 воз 1ожности дальнейшей цифровой обработки; линия 5 задержки компенсирует задержку запуска генератора 2 развертки относительно входного сигнала

Б(), усилитель б представляет собой усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и обеспечивает масштабирование входного сигнала по уровню с целью полного использования рабочей площадки экрана ЭЛТ 4,второйкоммута- 10 тор 14 по командам с блока 7 автоматики обеспечивает, в зависимости от режима работы, коммутацию на вход

ЭЛТ 4 непосредственно сигнала (выход линии 5 задержки U(t), усиленного 15 сигнала U(t) (выход усилителя 6), сигналов калибровки (выход блока 3 калибровки), восстановленного сигнала

U(t) для визуального наблюдения (выход цифроаналогового преобразователя 2ц

19); генератор 8 импульсов подсвета формирует импульсы подсвета луча

ЭЛТ, которые отпирают модулятор ЭЛТ 4 лишь на время длительности сигнала

U(t), исключая тем самым паразитную засветку экрана ЭЛТ во время отсутствия сигнала U(t); блок 7 автоматики обеспечивает приближенный анализ сигнала U(t) по уровню и длительности, в зависимости от которых он управляет коэффициентом усиления усилителя 6 и скоростью развертки генератора 2, а также управляет работой коммутаторов 13 и 14, запоминающим устройством 10, генератором 9 считы35 вания и управляет каналами оптического транслятора 15; генератор 9 считы-. вания формирует адресные коды опроса . элементов фотоприемной матрицы 16 и адресные коды запоминающего устройст-40 ва 10; цифроаналоговый преобразователь 19 обеспечивает визуальное на1 блюдение анализируемого сигнала

U(t) путем его восстановления преобразователем 19 в аналоговой форме по полученному цифровому образу сигнала, коды которого записаны в. ЗУ 10, и последующего отображения сигнала с выхода преобразователя 19 на ЭЛТ 4.

Анализатор работает следующим об- 5О разом.

Исследуемый сигнал U(t) через коммутатор 13 поступает на вход пускового устройства 1, который запускает генератор 2 развертки, рабо- >5 тающий в ждущем режиме. Пилообразное напряжение развертки с выхода генератора 2 поступает на пластины

228 4 системы временного (горизонтального) отклонения луча электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 4 и осуществляет развертку луча ЭЛТ с заданной скоростью по координате Х. Одновременно исследуемый сигнал, пройдя через линию

5 задержки, усиливается усилителем

6 в заданное число раз и через коммутатор 14 поступает на пластины . системы сигнального (вертикального) отклонения луча ЭЛТ, осуществляя его отклонение по координате У. В процессе воспроизведения сигнала

U(t) на экране ЭЛТ блок 7 автоматики управляет генератором 8 импульсов подсвета, который осуществляет управление ЭЛТ 4 по модулятору, обеспечивая отпирание электронного луча трубки на время длительности сигнала U(t). В результате на экране

ЭЛТ 4 однократно воспроизводится форма исследуемого сигнала с заданными коэффициентами преобразования его амплитудно-временного масштаба, которые определяются крутизной напряжения развертки генератора 2 и коэффициентом усиления усилителя б.

Данные параметры задаются блоком 7 автоматики и определяются на основе приближенного анализа U(t) по уровню и длительности в этом же блоке путем сравнения сигнала с рядом фиксированных пороговых напряжений и последующей фиксации времени пребывания сигнала над нижним "нулевым" порогом (определение длительности) и фиксации. номера верхнего, пересеченного данным сигналом, порога.(определения уровня). Одновременно, если уровень входного сигнала такой, что усилие или ослабление счгнала не требуется, он поступает непосредственно на вход ЭЛТ. При этом обеспечи." вается максимальное временное paspeшение анализа, так как исключается составляющая погрешности, вносимая усилителем 6. Далее оптическое изображение сигнала П(с) с входа экрана

ЭЛТ 4 по первому каналу (второй канал закрыт) оптического- транслятора

15 изображения проецируется на вход фотоприемной матрицы 16, содержащей

P = mxn светочувствительных элементов, где m — - число столбцов фото" матрицы (координата Х), à n — - число строк фотоматрицы (число элементов матрицы 16 в столбце, координата.У), В результате выходные сигналы фото1179? 28 ки.

ВНИИПИ Заказ 5667/45 Тираж 748 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 матрицы 16 несут йнформацию о форме

i!cñëåäóåìoãî сигнала U(t) и далее преобразуются в цифровой эквивалент путем опроса элементов фотоматрицы

16 по столбцам и сравнения выходных сигналов элементов с уровнями переключения пороговых устройств 17.

Так, например, на первом цикле опроса выходные сигналы всех и элементов первого столбца фотоматрицы 16 поступают на входы Il пороговых устройств

17, при этом срабатывают в состояние логической "1" только те порсговые устройства, которые соответствуют засвеченным элементам Аотоматрицы 16 световым изображением формы сигнала U(t) с выхода экрана

ЭЛТ 4. Далее код состояний пороговых устройств 17 через шифратор 18 за- 2п писывается по первому адресу в запоминаюцее устройство 10. Указанная процедура последовательно выполняется для всех оставшихся m-1 столбцов фо— томатрицы 16, в результате чего фор- 2S мируется цифровой образ изображения формы сигнала U(t), который записы— вается в зэ: оминающее устройство 10.

Чосле окончания процесса опроса всех

m столбцов фотоматрицы 16 информация ЗО о зарегистрированной форме сигнала выводится с запоминаюцего устройства

10 на различные Bll шние устроиства и отображается для визуального наблюдения в аналоговой форме на экране

ЭЛТ путем многократного считывания цифр ой ин формации с запоминающего устройства 10, преобразовании данной информации ин роаналоговым преобраоователем 19 в аналоговую форму и подаче инфо1 ции с выхода преобразователя 19 на вход ЭЛТ 4 и наблюдении ее изображения с экрана ЭЛТ 4 через второй канал оптического транслятора 15, который открывается в -это время по команде с блока 7 автоматиРеализованный в анализаторе оптоэлектронный механизм считывания информации, а также высокая пороговая чувствительность фотоприемных матриц и их собственное время хранения оптической информации не менее 200 мкс позволяет исключить необходимость использования ЗЭЛТ, и, соответственно, повысить быстродействие устройства благодаря исключению подготовительных операций ЗЭЛТ.

Одновременно достигнуто упрощение и удешевление устройства за счет исключения необходимости применения отдельного осциллографа для визуального наблюдения зарегистрированных процессов, а также за счет упрощения общего алгоритма функционирования устройства, что позволяет реализовать предлагаемый анализатор с минимальными затратами на базе промышленных осциллографов.