Устройство для регистрации сигналов

 

Изобретение может быть использовано для регистрации быстропротекающих процессов с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов. Цель изобретения - повышение точности, расширение частотного диапазона и упрощение устройства. В режиме вывода информации коды выборок мгновенных значений сигналов из запоминающего устройства 3 последовательно преобразуются при помощи цифроаналогового преобразователя 4 в прямоугольные импульсы, амплитуды которых равны соответствующим значениям выборок мгновенных значений, а при помощи интерполирующих устройств 5-1...5-П осуществляется восстановление сигналов в виде непрерывных функций, которые регистрируются устройством 6. 1 з.п. ф-лы. 4 ил. (Л со N5 00 00 СП 05 фи

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН дц 4 G 01 D 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4024979/24-10 (22) 18.02.86 (46) 15.07.87. Бюл. № 26 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) С. Г. Таранов, Н. О. Борщева, Э. П. Васильев, О. Л. Карасинский и Д. Ю. Тульчинский (53) 621.317.7 (088.8) (56) Шкабардия М. С. Теория и принципы построения быстродействующих самопишущих приборов. М.: Энергоиздат, 1984, с. 197, рис. 6 — 6. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

СИГНАЛОВ (57) Изобретение может быть использовано для регистрации быстропротекающих процесЯО„» 1323856 А1 сов с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов. Цель изобретения — повышение точности, расширение частотного диапазона и упрощение устройства. В режиме вывода информации коды выборок мгновенных значений сигналов из запоминающего устройства 3 последовательно преобразуются при помощи цифроаналогового преобразователя 4 в прямоугольные импульсы, амплитуды которых равны соответствующим значениям выборок мгновенных значений, а при помощи интерполируюгцих устройств 5 — 1...5-и осуществляется восстановление сигналов в виде непрерывных функций, которые регистрируются устройством 6. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

1323856

Изобретение относится к измерительной регистрирующей технике и может быть использовано для регистрации быстропротекающих процессов (например, переходных процессов) с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов.

Целью изобретения является повышение точности, расширение частотного диапазона, а также упрощение устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства для регистрации сигналов сложной формы; на фиг. 2 — 4— временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для регистрации сигналов сложной формы содержит последовательно соединенные коммутатор (Км) l. аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 2, запоминающее устройство (ЗУ) 3 и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, выход которого через интерполирующие устройства (ИУ) 5 (5- — 1...5 — п) связан с входами многоканального регистрирующего устройства (РУ) 6. В состав устройства входят также дешифратор (Дш) 7, выходы которого подключены к входам управления ИУ 5 (5 — 1...5 — -и), и блок 8 управления (БУ), выходы которого CI — -СЗ соединены соответственно с входами запуска ALIIl 2, синхронизации занесения информации в ЗУ 3 и стробирования Дш 7, а адресная шина (ША) связывает выходы БУ 8 с адресными входами ЗУ 3, коммутатора 1 и дешифратора 7, причем адресные входы Км 1 и Дш 7 подключены только к нескольким младшим разрядам IllA.

Каждое из ИУ 5 (5 — 1...5 — n) имеет одинаковую схему и содержит масштабно-суммирующий преобразователь (МПС) 9, аналоговое запоминающее устройство (АЗУ) 10 и интеграторы (Инт) 11, 12. При этом выход МСГ1 9 через АЗУ 10, вход управления которого является входом управления ИУ, соединен с входом Инт 11. Выход

Инт 11 подключен к первому входу МСП 9, коэффициент передачи которого Ki равен—

3/2, и к входу Инт 12, выход которого является выходом ИУ и соединен с вторым входом МСП 9, коэффициент передачи которого К равен — l. Третий вход МСП 9, коэффициент передачи которого Кз равен 1, соединен с выходом ЦАП 4. Коэффициенты передачи Ki — Кз определены из предположения, что Инт 11, 12, МСП 9 и АЗУ 10 не инвертируют сигналы. В случае применения Инт с инвертированием сигналов Ki=

=3/2, К2= — 1, Кз= — 1.

Блок 8 управления содержит таймер (Тм)

13, блок 14 синхронизации (БС), счетчик (Сч) 15 адреса, триггеры !6, 17 и элемент

И 18. Выходы Tl, Т2 Тм 13 соединены с входами запуска БС 14, выходы которого

С! — СЗ связаны с входами управления АЦП

2, ЗУ 3, Дш 7 (см. выше) и со счетным входом Сч 15, выход переполнения которого соединен с входом установки в «О» триггеров 16 и 7. Прямые выходы триггеров

16, 17 подключены к входам управления

БС 14, а их инверсные выходы через элемент И 18 связаны с входом установки в

«О» Сч 15. Входы установки в «1» триггеров 16, 17, соответственно «Ввод» и «Вывод», являются входами управления режимами работы устройства.

1О Устройство работает в двух режимах— ввода и вывода информации.

В исходном состоянии, когда триггеры 16, 17 находятся в состоянии «О», элемент И 18 открыт, Сч 15 установлен в состояние «О».

В режиме ввода информации в ЗУ 3 заносятся коды выбором мгновенных значений сигналов Ui...U..

Импульсами на входе «ВВОД» триггер 16 устанавливается в «!». В этом случае БС 14 запускается только импульсами Тl Тм 13.

Период следования этих импульсов равен

At/n, где At — шаг дискретизации входных сигналов;

n — — количество входных каналов.

Г1осле каждого импульса Тl БС 14 вырабатывает сигнал «Cl», «С2», и «+IСч», которые поступают на входы запуска АЦП 2, синхронизации занесения информации в ЗУ 3 и на счетный вход Сч 15 (см. временную диаграмму на фиг. 2). Выходной код Сч 15 по

ША поступает на адресные входы ЗУ 3 и Км 1.

Последовательность взаимодействия блоков устройства в режиме ввода информации следующая. При помощи Км 1 на вход

АЦП 2 подается один из входных сигналов

U» (k = I...n). Номер входа устройства, подключаемого к АЦП 2, определяется кодом младших разрядов Сч 15 (например, при и = 8 Км 1 подключен только к трем самым младшим разрядам Сч 15). АЦП 2 запускается сигналом «С!». Сигнал U» преобразуется в АЦП 2 в код X»,, i — номер

40 выборки сигнала в k-м канале. После окончания преобразования сигнала U» в код через время t», определяемое быстродействием АЦП 2, код Х»; заносится в соответствующую ячейку ЗУ 3 в момент поступления сигнала «С2» на вход ЗУ 3. За45 тем на счетныи вход Сч 15 поступает сигнал «.+IСч» (см. фиг. 2), Сч 15 увеличивает свое состояние на единицу, на вход АЦП 2 через Км 1 подается следующий сигнал

U» i и т.д. Указанный процесс продолжает50 ся до тех пор, пока не наступает переполнение Сч 15. В этом случае сигнал на выходе переполнения Сч 15 устанавливает триггер 16 в «О» и устройство переходит в исходное состояние.

В ЗУ 3 занесены коды выборок мгно55 венных значений входных cnf налов в следующем порядке: Хпь Xii,..., Х»„,..., X„„Xii,..., Х1и, Х ь..., X2+q > Хп,..., Xnj, Xi и i, Xn где величина N зависит от емкости ЗУ 3, рав1323856

3 ной n N. Младшая часть адреса ячейки, в на фиг. 4) на входе АЗУ 10 в k M ИУ отсутствует сигнал «СИ АЗУ вЂ” к».

При появлении i-й выборки сигнала U> (заштрихованная ступенька на фиг. 4) ее

55 которой хранится код Х ;, определяет номер канала k, а старшая часть — номер выборки i.

В режиме вывода информации коды выборок мгновенных значений сигналов U ...U„ из ЗУ последовательно преобразуются при помощи ЦАП 4 в прямоугольные импульсы, амплитуды которых равны соответствующим значениям выборок мгновенных значений, а при помощи ИУ 5 — ...5 — и осуществляется восстановление сигналов в виде непрерывных функций, которые регистрируются РУ 6. В качестве РУ 6 может быть использован многоканальный самопишущий прибор.

Импульсом на входе «Вывод» триггер 17 устанавливается в «1». В этом случае БС 14 запускается только импульсами Т2 Тм 13.

Период следования этих импульсов равен

AT/è, где AT — шаг дискретизации выходных сигналов. Обычно ЛТ )) At. После каж- 20 дого импульса Т2 БС 14 вырабатывает сигналы «СЗ» и «+1Сч» (фиг. 3). Сигнал «С3» поступает на вход стробирования Дл 7, на адресные входы которого поступает код с младших разрядов Сч 15. Выходные сигналы

Дш 7, совпадающие с моментами появления сигналов «СЗ», используются для синхронизации моментов фиксации выходных напряжений МСП 9 в АЗУ 10.

Из ЗУ 3 последовательно выводятся коды выборок Xlo, X20 Х-. Х1 -- Х.н ко- 30 торые при помощи ЦАП 4 преобразуются в напряжение. Распределение выборок по каналам осуществляется при помощи выходных сигналов Дш 7. В момент преобразования выборки Х ; в напряжение на управляющий вход k-го ИУ с выхода Дш 7 поступает сигнал «СИ АЗУ вЂ” к», который изменяет выходное напряжение АЗУ 10 в k-м

ИУ с учетом значения выборки Х ;.

При помощи ИУ 5 (5 — 1...5 — n) осу1цествляется интерполяция выходных сигналов сплайнами второго порядка. Рассмот- 40 рим работу kго ИУ 5 — к. Пусть все выборки сигнала U>, кроме одной, равны нулю. Положим, что выборка Х ; равна А;.

На вход ЦАП 4 последовательно выводятся выборки Хнь Xii,.„, X„,„., Х ; ь Так как все . выборки Х „Х ь Х ; t равны нулю, а выход45 ные напряжения Инт 11, 12 также равны нулю, то в момент поступления на вход управления АЗУ 10 синхронизирующих импульсов «СИ АЗУ вЂ” к» (см. фиг. 4) в АЗУ

10 фиксируется напряжение нулевой величины. Отметим, что выборки сигналов из других каналов не влияют на работу к-ro ИУ, так как при их преобразовании в напряжение при помощи ЦАП 4 (пунктирные «ступеньки» на временной диаграмме «Вход ИУ» значение А; фиксируется в АЗУ 10 после поступления сигнала «СИ АЗУ вЂ” к» на его вход в момент времени t;. Выходной сигнал АЗУ 10, равный А;, не изменяется в интервале времени (t;, t; + ЛТ) до момента поступления следующего импульса «СИ

АЗУ вЂ” к», этот сигнал интегрируется Инт 11, выходной сигнал которого в свою очередь интегрируется Инт 12 (см. фиг. 4, на которой принято, что Инт 11, 12 сигнал не инвертируют). Постоянные времени Инт 11, 12 равны шагу дискретизации выходных сигналов ЛТ. Так как Инт 11 интегрирует постоянную (неизменяющуюся) величину, то его выходное напряжение изменяется по линейному закону, а выходное напряжение Инт

12 — по квадратичному. В момент времени (ti + AT) выходные напряжения Инт 11, 12 равны соответственно А; и 1/2 А;.

В соответствии с допущением следующие выборки сигнала 14Х ;,, Х ;,,... равны нулю.

Так как коэффициенты передачи входов МСП

9 равны Ki = — 3/2, К = — 1, Кз = 1, то на выходе МСП 9 к моменту прихода сигнала «СИ АЗУ вЂ” к» в момент времени (4 + At) будет напряжение — 2Ai, которое будет зафиксировано в АЗУ 10 в интервале времени (t; + ЛТ, t, + 26Т). Интеграторы 11 и 12 продолжают интегрировать выходной сигнал АЗУ 10 с учетом тех напряжений, которые были на их выходах в момент времени (t; + ЛТ), и к моменту времени (t; + 2ЛТ), их выходные напряжения равны соответственно — А; и 1/2 А;, а выходное напряжение МСП 9 равно величине А,.

К моменту времени (t; + ЗЛТ) выходные напряжения АЗУ 10 и Инт 11, 12 равны нулю.

После переполнения Сч 15 сигнал на его выходе переполнения устанавливает триггер

17 в «О» и устройство переходит в исходное состояние.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство отличается высокой точностью, широким частотным диапазоном и простотой.

Формула изобретения

1. Устройство для регистрации сигналов, содержащее последовательно соединенные коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и запоминающее устройство, а также цифроаналоговый преобразователь, регистрирующее устройство и блок управления, выходы которого соединены с входами синхронизации занесения информации в запоминающее устройство и с адресными входами запоминающего устройства и коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, в него введены дешифратор и интерполирующее устройства, входы которых объединены и через цифроаналоговый преобразователь соединены с выходом запо1323856

+ 7С" <

eA дЗЧ-и

АЗУ г< "«Т pi+ 2«Т . < +.тдл

Составитель Н. 1аньков

Редактор Н. Слободяник Те:<ред И. Верее Корректор А. Ильин

Заказ 2954!44 Тираж 693 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытз<й ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугпская наб., д. 4/5

Произвол<твенно-полигра<ьип<скос предприятие, г. Ужгород, ул. Проект «<я. 4 минающего устройства, а их выходы подключены к входам регистрирующего устройства, а входы управления — - к выходам дешифратора, адресные входы которого объединены с адресными входами коммутатора, а вход стробирования дешифратора подключен к соответствующему выходу блока управления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждое из интерполирующих устройств 10 содержит последовательно соединенные масштабно-суммирующий преобразователь, аналоговое запоминающее устройство, первый и второй интеграторы, выходы которых соединены с первым и вторым входами масштабно-суммирующего преобразователя, третий вход которого является входом интерполирующего устройства, при этом вход управления аналогового запоминающего устройства является входом управления интерполирующего устройства, а выход второго интегратора — — выходом интерполирующего устройства.