Анализатор амплитудно-временных параметров случайных сигналов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах амплитудно-временного анализа случайных пм .-олоь ч . А обработки в цифровых вычис -ительчых машинах Цель изобретения - повышение чувствительности устройства и надежности работы - достигается введением аналогового коммутатора 3. дналого-ц С Гтвоге полэбразователя А, дополни ельчо.о ri f , ч,-ка 5, дополнительного запоминэю. ег , ILHVT- ва 6, компаратора 7, блонэ 8 , п v, ,- ,пл, видеоконтрольного устройства Л устройство такж содержит брок 1 визуал тг JHH регистрируемого сигнала, фотодиодную матрицу 2, гг.нйрг. оч п гакт:.°1 :/1мгчг1ьСОВ , ДОЛОЛЫ-. l . и , . т и ЧОВНОЙ счетчик 11, ци6; жалсгогд-п п ео р зователь 12, Бидеою г,ю./,ьно устройство 13, входную шину 14, шину 15 Пуск выходную шину 16. 1 ил. ел

сОкзз ГОВе тских

СО! ИАЛИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s G 01 В 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫ!Л КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ ГЕНИЯМ И ОТКРЫ ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4671419/21 (22) 16,02.89 (46) 30.01.91, Бюл. N 4 (71) Научно-исследовательский институт ядерных проблем при Белорусском гссударственном университете им. В.И, Ленина (72) В,И. Иванов, А А. Рускевич, 0 Э. Шукело и А.Н. Южаков (53) 621.317.757(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1179228, кл. G 01 R 23/00, 1988, (54) АНАЛИЗАТОР АМПЛИТУДНО-ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ СЛУЧАЙНЬ!Х

СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах амплитудно-временного аналиИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах амплитудно-временного анализа случайных сигналов и их обработки в цифровых вычислительных машинах.

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства и надежности его работы, Цель достигается за счет использования адаптивной компенсации шумов фатоэлектронного датчика сигналов.

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Анализатор содержит блок 1 визуализации регистрируемого сигнала, фотодиодную матрицу 2, аналоговый коммутатор (АК) 3, АЦП 4, дополнительное и основное запоминающее устройства (ЗУ) 5 и 6, компаратор 7, блок 8 управления, генератор 9 тактовых импульсов, дополнительный и основной

„„. Ж „„1 б 24346 А1 за случайнь.х "! . «лов 1 .; о;,(-.-:.бо1ки в цифроэыл выч«с: «1ель.- ы>: маш«нах. Цель изобретения — повышение чувств«тельности устройства и надежности работы — достигается вве,"ечием аналогового коммутатора 3. аналого-ц«С ргвого 1п;образователя 4, дополч«:ельчо;о с г, l«Kà 5, дополнительного запоминаю .,ег:, . "и:тва 6, компаратора 7, бло 3 Я,п.;;,. «l1, видеоконтрольного Устройства 13 устроГ1ство так;ке colleðæ«ò б.ок 1 визуэл ээ !Ч1« регистрируемого сигналa, фотодиодн,ю матрицу 2, г-неp " гак-.; i. « .1!. ьсов, допол б. г,. л" . .1; т, «., " П .,пеной

c«e ",чик 11, ци ":-эаналггoпы«п,>ео оазаватель 12, в«деок. «р.;ьно- ус-рс. сTBo 13, входнук; ш«ну 14. шину 15 Пуск", выходную шину 16. 1 ил. счетчики 10 и 11, ЦАП 1 0 г:!;qcoK нтрольное устройство (BKÓ) i3, влоднуГэ шину 14 анализатора, шину 1,=, Пуск" «выходную шину 16.

Блок 1 визуал«эац,".. с .у><«; Д. 3 преобразован«я входн; о с«.нал»:. опт« ОК! и и содержит широкополосну.о,"- 1 гез запом«нания. Это позволяет отражать нэ экране

ЭЛТ анализируемый сигнал в увеличенном масштабе, Фотодиодная матрица 2 представляет собой многоэлементный матр«ччь!й (координатный) датчик опт«ческе о «з-,,«е!I я « служит для преобразования Ж р „= n!;oго сигнала с выхода оптичегкОГ!. I г !3TGра в электрический экв«валент. АК 3 осуществляет коммутацию выходных сигналов фотодиодной матрицы 2 ча вход АЦП 4, который кодирует последова ельногть электрических импульгов,;;рэдгтагляющ«л со1624346 бой информацию элементарных ячеек фотодиодной матрицы 2. ЗУ 5 необходимо для хранения информации о геометрической неоднородности значений электрофизических параметров ("темновой фон") фотодиодных ячеек датчика 2, а ЗУ 6 служит для хранения цифрового образа изображения формы сигнала. Генератор 9 формирует тактирующие импульсы, которые поступают на счетный вход счетчика 10, последовательно соединенного со счетчиком 11. Данные счетчики необходимы для фоомирования диаграммы работы анализатора. ЦАП 12 s момент регистрации сигнала осуществляе: восстановление информации "-,емнового фона", поступающей с выхода ЗУ 5, в последовательность аналоговых сигналов, г оступающих на вход компаратора 7, а после оегистрации формы сигнала и записи его цифрового образа в ЗУ 6 осуществляет восстановление данного сигнала в аналоговую форму для последующего наблюдения его на БКУ 13. Компаратор 7 в момент вывода информации формы сигнала осуществляет сравнение действующего значения информации очередной ячейки и значения "фона" данной ячейки. При превышении действующего значения над "фоновым" компаратор фоомирует импульс, который осуществляет запись позиционного кода в ЗУ 6.

Анализатор работает следующим образом.

В момент отсутствия входно» о сигнала

: ри поступлении сигнала "i1yc«" на шине 15

ЗУ 5 находится в режиме записи информации. Серия импульсов тактового генератора

9 поступает на вход дополнительного счетчика 10, информационные выходы которого управляют работой АК 3 и ЗУ 5, АК осуществляет последовательную ко лмутацию информационных выходов датчика на вход

АЦП 4. По окончании опроса элементов первого столбца фотодиодной матрицы 2 импульс переполнения счетчика 10 поступает на счетный вход счетчика 11, который управляет работой датчика 2, т.е. осуществляет вывод на его информационные выходы значений фотодиодных элементов в;срого столбца и т.д. АЦП 4 кодирует поступающие на его входы значения, и информация о состоянии каждой ячейки поочередно поступает на информационные входы ЗУ 5, Опрос элементов фотодиодной марицы 2 и перебор адресов ЗУ 5 синхронизированы между собой, поэтому значение информации ячейки с номером 1 поступает в 3У 5 с адресом

1 и т.д, Таким образом в ЗУ 5 формируется цифровой образ геометрической неоднородности значений электрофизических параметров ячеек фотодиодной матрицы 2..

5

Процесс вь»вода инфор лац и фотодиодной метр лцы 2 ее кодирование и запись в ЗУ 5 осущестлляется постеян» о до момента появления вход» ого си .ла, чго позволяет отслеживать возможные изменения "темновато фона" фотодиодной» матрицы 2 в зависимое: и от емпературных флуктуаций внешней среды. В да:»нем режиме состояние ЗУ 6, ЦАП 12 и комг аратора 7 не влияет на работу анализатора. При появлении HJ шине 14 анализ,»руемо -о сигнала происходит блокировка работь» генератора 9 и установка с-»е,.чиков 10, 1 i г исходное положение, ЗУ 5 устанавливэе»ся в режи -» вывода информации, а ЗУ 6 — в режим записи.

Последов,; гельность информлационных сигналов фотодиодчой ма» рицы 2 с выхода АК

3 поступает нэ первь:й вход комп; ратора 7, Синхронно с перебором элементов фотодиодной матрицы 2 осуществляется вывод инфо",м:-ции "темнового фона" иэ 3! 5, восс .анпвление данной информации ЦАП

12 в последовательность аналоговых сигналов и поступление ее на второй вход компаратора 7. Таким обр1эом на входы компаратора 7 поступает дейстувующее значение состояния очередной ячейки фото îäHoé матриць» 2 и:; »ачсние сг»стояния данной ячеики в мо»лент отсутствия регистрирующего светового»л лпульса. При наличии на какой-либо ячейке фотодиодной матриць 2 информац» и, вызван»»ой влиянием пп» ического сигнала, компаратор 7 устанавливается э единичное состояние.

Счетчик 11 на период вывода информации первого =толбца дат 1икэ устанавливает на адресных шинах ЗУ 6 код еДиницы, на период вывод информации второгэ столбца— код двоики и т,д. На информационные входы ЗУ Г по мере опроса ячеек фотодиодной матрицы счетчиком 10 выставляется код порядкового номера открь »ого канала АК 3. а значит и опрашиваемый ячей:,и з столбце, Запись осуществляется в момент срабатывания компаратора 7 в единичное состояние, Если засвеченными оказались несколько рядом стоя цих элементов очередного столбца фотодиодной матрицы, то записанный в ЗУ 6 код будет соответствовать порядковому номеру последней засвеченной ячейки.

Таки : образом, в 3 » 6 по мере опроса ячеек фотс.",»лодноi матрицы формируется образ формы регистрируемого светового импульса. После оппоса состояния последней ячейки на выходе счетчика 11 появляется сигнал переполнения, что приводит к блокировке работы генератора 9»актовых импульсов и останову процесса регистрации.

1624346

Информация о зарегистрированной форме сигнала может выводиться иэ 3У 6 на разгичные внешние устройства в цифровом виде, а также отображаться на экране ВКУ

13 для визуального наблюдения.

Таким образом, данный анализатор использованием адаптивной компенсации шумов датчика с фиксированным распределением позволяет приблизить чувствительность устройства к шумам некоррелированного характера. Данные шумы на 1 — 1,5 порядка меньше шумов с фиксированным распределением и таким образом пороговая чувствительность предлагаемого анализатора более чем в 10 раэ превышает чувствительность прототипа.

Кроме того, алгоритм выделения и записи информации в ЗУ о форме исследуемого сигнала повышает достоверность кодирования данного сигнала за счет исключения моментов неопределенности, которые возникают при засветке нескольких рядом стг ящих элементов столбца датчика, Формула изобретения

Анализатор амплитудно-временных параметрое случайных сигналов, содержащий блок визуализации регистрируемого сигнала, вход которого подключен к входной шине анализатора, фотодиодную матрицу, оптически связанную с выходом блока визуализации, цифроаналоговый преобразователь, запоминающее устройство, выходы которого объединены соответствующим образом с первой группой входов цифроаналогового преобразователя и подключены к выходной шине анализатора, генератор тактовых импульсов и счетчик, информационные выходы которого подключены к адресным шинам эапоми»ающегG устройства и входам управления фотодиодной матрицы, отличающийся тем, что. с целью повышения чувствительности и надежности работы, в него дополнительно введены аналоговый коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, дополнительные счетчики и запоминающее устройство, компаратор, блок угравления и видеоконтрольное устройство, причем входы аналогового коммутатора подключены к выходам фотодиодной матрицы, выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя и первым входом компаратора, второй вход которого объединен с входом видеоконтрольного устройства и подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, выход компарлтсра подключен к входу управления записью запоминающего устройства, выходы ачалого-цифрового rреобразоеателя подключены к информацио»Hblti входам дополнительного запоминающего устройства, выходы которого подключены к второй группе входов цифроаналогового преобразователя, в:<оды управления запоминающих устройств объединены и подк ючень, к первому выходу блока управления, первая группа адресных шин дополнительного запоминающего устройства подключена к информационным выходам счетчика, а вторая группа объединена с управляющими входами аналогового коммутатора, информационными входами запоминающего устройства и подключена к информационным выходамиi дополнительного счетчика, один вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов. выход — со счетным входом основного счетчика, а второй вход предустановки объединен с аналогичным входом основного счетчика и подключен к второму выходу блока управления, третий выход которого соединен с входом генератора тактовых импульсон, первый вход блска управления подключен к вход»ой шине анализатора, второй — к шине

"Пуск, а третий соединен с выходом счетчика.

1624346

Составитель А.Орлов

Техред М,Моргентал

Редактор О,Спесивых

Корректор Т,Палий

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 185 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскаа наб., 4/5