Адаптивный измеритель характеристик переходного процесса

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения расширение функциональных возможностей измерителя. Адаптивный измеритель содержит дискриминатор 2 среднего уровня производной, формирователи 3 и 4 импульсов по фронту и спаду, элемент ИЛИ 5, дискриминатор 6 нижнего уровня, D триггер 7, суммирующий счетчик 9, генератор 10 синхроимпульса и дискриминатор 13 верхнего уровня. Введение мажоритарного элемента 8, управляемого элемента 11 задержки, блок 12 элементов И, элемента 14 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реверсивного счетчика 15, цифроаналогового преобразователя 16, формирователя 17 импульсов по спаду, дифференцирующей цепочки 1 и образование новых функциональных связей позволяют осуществлять измерение параметров переходного процесса сигнала, максимальная величина уровня которых предварительно не известна. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. На чертеже представлена структурная схема адаптивного измерителя характеристик переходного процесса. Адаптивный измеритель характеристик переходного процесса содержит дифференцирующую цепочку 1, дискриминатор 2 среднего уровня производной, формирователи 3, 4 импульсов по фронту и по спаду, элемент ИЛИ 5, дискриминатор 6 нижнего уровня, D-триггер 7, мажоритарный элемент 8, суммирующий счетчик 9, генератор 10 синхроимпульсов, управляемый элемент 11 задержки, блок 12 элементов И, дискриминатор 13 верхнего уровня, элемент 14 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реверсивный счетчик 15, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 16, второй формирователь 17 импульсов по спаду, входную 18 и выходную 19 шины. Дискриминаторы 6 и 13 уровней соединены с входной шиной 18 измерителя, дискриминатор 2 среднего уровня производной подключен к входной шине 18 через дифференцирующую цепочку 1, а генератор 10 соединен с R-входом D-триггера 7, C-вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 5, первый и второй входы которого соответственно через формирователи 3,4 соединены с выходом дискриминатора 2. Первый и второй входы мажоритарного элемента 8 подключены соответственно к выходу генератора 10 синхроимпульсов и прямому выходу D-триггера 7, а третий вход соединен с выходом дискриминатора 6 нижнего уровня, с входами установки в ноль суммирующего и реверсивного счетчиков 9,15, D-входом D-триггера 7 и с управляющим входом управляемого элемента 11 задержки, сигнальный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 5, а выход соединен с входом опроса блока 12 элементов И, выходы которых являются шинами 19 измерителя. Первая и вторая группы входов блока 12 элементов И соединены с информационными выходами соответственно суммирующего и реверсивного счетчиков 9, 15, управляющий вход последнего соединен с выходом дискриминатора 2 среднего уровня производной и первым входом элемента 14 исключающее ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу дискриминатора 13 верхнего уровня, а выход соединен со счетным входом реверсивного счетчика 15. Информационные выходы счетчика 15 подключены к информационным входам ЦАП 16, выход которого соединен с вторым входом дискриминатора 13 верхнего уровня, выход переполнения реверсивного счетчика 15 через формирователь 17 импульсов по спаду подключен к третьему входу элемента ИЛИ 5, а выход мажоритарного элемента 8 соединен с счетным входом суммирующего счетчика 9. Адаптивный измеритель характеристик переходного процесса работает следующим образом. В исходном состоянии уровень логического нуля с выхода дискриминатора удерживает в исходном нулевом состоянии суммирующий 9 и реверсивный 15 счетчики, D-триггер 7 блокирует прохождение импульсов через управляемый элемент 11 задержки и обеспечивает формирование нулевого уровня логического сигнала на выходе мажоритарного элемента 8 за счет наличия нулевых уровней напряжения на его втором и третьем входах соответственно с прямого выхода D-триггера 7 и выхода дискриминатора 6. При поступлении измеряемого сигнала на шину 18 измерителя на выходе дифференцирующей цепочки 1 формируется уровень производной входного сигнала, который, поступая на вход дискриминатора 2, нормируется по уровню. Уровень логической единицы на выходе дискриминатора 2 соответствует положительному, а нулевой уровень отрицательному значению производной. По достижении входным сигналом уровня срабатывания дискриминатора 6 на выходе последнего формируется уровень логической единицы. При этом снимается блокировка счетчиков 9 и 15, на информационный D-вход триггера 7 поступает уровень логической единицы, подготавливая его к переключению в единичное состояние, и в случае совпадения уровня логической единицы с выхода дискриминатора 6 с импульсами на выходе генератора 10 на выходе мажоритарного элемента 8 формируется последовательность импульсов. Эта последовательность импульсов поступает на счетный вход суммирующего счетчика 9, который формирует код временной шкалы. Преобразование входного аналогового сигнала в цифровой код осуществляется дискриминатором 13, элементом 14 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реверсивным счетчиком 15 и ЦАП 16. Это преобразование осуществляется следующим образом. В зависимости от уровня сигнала на выходе дискриминатора 2 реверсивный счетчик 15 находится либо в режиме суммирования при единичном уровне сигнала, либо в режиме вычитания при нулевом уровне. В исходном состоянии на выходе ЦАП 16 формируется исходный уровень опорного напряжения. До превышения входным сигналом уровня опорного напряжения на выходе ЦАП 16 на выходе дискриминатора 13 присутствует уровень логической единицы. По достижении входным сигналом уровня опорного напряжения на выходе ЦАП 16 на выходе дискриминатора 13 формируется уровень логического нуля. При этом в соответствии с выполняемой логической функцией в случае несовпадения логических уровней сигналов на входах элемента 14 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на выходе последнего формируется единичный уровень выходного сигнала. При поступлении единичного уровня сигнала на счетный вход реверсивного счетчика 15 состояние последнего изменяется на единицу, изменяя на соответствующую величину уровень опорного напряжения на выходе ЦАП 16, превышение которого над уровнем входного сигнала вновь устанавливает дискриминатор 13 в единичное состояние. Таким образом, на выходе реверсивного счетчика 15 формируются код выходного сигнала, являющийся результатом квантования входного сигнала по уровню. Так как наиболее характерными точками переходного процесса являются его экстремальные точки, то опрос формируемой счетчиками 9 и 15 информации осуществляется в экстремальных точках в момент изменения знака производной входного сигнала. Импульсы опроса формируются формирователями 3 и 4 в момент изменения знака производной входного сигнала и через элемент ИЛИ 5 и управляемый дискриминатором 6 элемент 11 задержки поступают на вход опроса блока 12 элементов И. В результате элементы И блока 12 отпираются и на шину 19 измерителя поступает информация о величине уровня напряжения входного сигнала в соответствующей экстремальной точке и времени достижения входным сигналом этого уровня относительно момента поступления входного сигнала. В случае превышения входным сигналом величины опорного уровня выходного напряжения ЦАП 16 реверсивный счетчик 15 переполняется и на его выходе переполнения формируется спад входного уровня. При этом на выходе формирователя 17 формируется выходной импульс, который через элемент ИЛИ 5 и управляемый элемент 11 задержки формирует дополнительный импульс опроса счетчиков 9 и 15, информация с выходов которых поступает на шину 19 измерителя. На время превышения входным сигналом уровня порогового напряжения состояние реверсивного счетчика 15 не изменяется и он находится в обнуленном состоянии. Однако при изменении знака производной входного сигнала опрос состояния счетчиков 9 и 15 осуществляется и подтверждается факт превышения входным сигналом уровня опорного напряжения. Состояние счетчика 15 остается неизменным (нулевым) до момента изменения знака производной входного сигнала. При изменении знака производной на выходе дискриминатора 2 формируется уровень логического нуля, который изменяет режим работы реверсивного счетчика 15 на режим вычитания. Так как при превышении входным сигналом опорного уровня напряжения на выходе дискриминатора 13 формируется уровень логической единицы, на выходе элемента 14 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ формируется единичный уровень сигнала. При этом при поступлении первого импульса на счетный вход реверсивного счетчика 15, находящегося в режиме вычитания, последний устанавливает триггеры всех разрядов в единичное состояние, при котором на выходе ЦАП 16 формируется максимальное значение уровня опорного напряжения. По достижении уровнем входного сигнала уровня максимального значения опорного напряжения на выходе элемента 14 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ формируется выходной импульс, который, поступая на счетный вход счетчика 15, уменьшает его содержимое на единицу, в результате чего уменьшается величина уровня опорного напряжения на выходе ЦАП 16 и входной сигнал вновь оказывается превышающим уровень опорного напряжения. В результате осуществляется квантование и опрос в экстремальных точках уровня входного сигнала после превышения последним уровня опорного напряжения и переполнения реверсивного счетчика 15. При переполнении счетчика 15 информации о характере переходного процесса не искажается. Таким образом, адаптивный измеритель характеристик переходного процесса позволяет осуществлять измерение параметров переходного процесса сигналов, максимальная величина уровня которых предварительно не известна.

Формула изобретения

АДАПТИВНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА, содержащий дискриминаторы нижнего и верхнего уровней, входы которых подключены к входной шине измерителя, генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с R-входом D-триггера, C-вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй входы которого через формирователи импульсов по фронту и спаду соответственно соединены с выходом дискриминатора среднего уровня производной, суммирующий счетчик импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены мажоритарный элемент, управляемый элемент задержки, блок элементов И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, второй формирователь импульсов по спаду и дифференцирующая цепочка, вход и выход которой соединены соответственно с входной шиной измерителя и входом дискриминатора среднего уровня производной, первый и второй входы мажоритарного элемента подключены соответственно к выходу генератора синхроимпульсов и прямому выходу D-триггера, а третий вход соединен с выходом дискриминатора нижнего уровня, входами установки в ноль суммирующего и реверсивного счетчиков, D-входом D-триггера и с управляющим входом управляемого элемента задержки, сигнальный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход подключен к входу опроса блока элементов И, выходы которого являются выходами измерителя, а первая и вторая группы входов блока элементов И подключены к информационным выходам соответственно суммирующего счетчика и реверсивного счетчика, вход режима счета которого соединен с выходом дискриминатора среднего уровня производной и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу дискриминатора верхнего уровня, а выход соединен со счетным входом реверсивного счетчика, информационные выходы которого подключены к информационным входам цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом дискриминатора верхнего уровня, а выход переполнения реверсивного счетчика через второй формирователь импульсов по спаду подключен к третьему входу элемента ИЛИ, причем выход мажоритарного элемента соединен со счетным входом суммирующего счетчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1