Способ цифрового преобразования энергии коротких одиночных импульсов сложной формы в цифровой код и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при преобразовании энергии коротких одиночных импульсов сложной формы в цифровой код и для получения гистограммы входного сигнала в виде ряда цифровых кодов в разr-g -4 личных областях науки и техники. Способ цифрового преобразования энергии коротких одиночных импульсов сложной формы в цифровой код, заключающийся в том, что из входного сигнала формируют основной временной интервал с одновременным преобразованием его в основной цифровой код, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения гистограммы входного сигнала, дополнен операциями формирования N-1 дополнительных временных интервалов и их преобразования в дополнительные цифровые коды одновременно с формированием основного цифрового кода, и последующего суммирования полученных цифровых кодов. В устройство, содержащее первый преобразователь 4i время-код, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения гистограммы входного сигнала, введены N сравнивающих устройств 1i-1rvi, блок 3 источников образцовых напряжений, N-1 преобразователей время-код, формирователь 6 сигнала считывания и цифровой сумматор 10. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. со С Qs ю о 00 о ы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)5 6 01 R

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4379817/02 (22) 15.02.88 (46) 23.02.91. Бюл. М 7 (75) Г.Н,Абрамов (53) 681.325 (088.8) (56) Алимпиев С.С., Кременчугский Л.С. и др.

Цифровой пироэлектрический калориметр на основе ВаТ!Оз для измерения энергии импульсов лазерного излучения. — ПТЭ, 1983, М 3, с, 168-171, Демчук M.È„Âèøíåâñêèé В.Н„Михайлов В.П. Двухканальный измеритель энергии электрических импульсов. — ПТЭ, 1985, М 2, с.231. (54) СПОСОБ ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ КОРОТКИХ ОДИНОЧНЫХ ИМПУЛЬСОВ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ В

ЦИФРОВОЙ КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при преобразовании энергии коротких одиночных импульсов сложной формы в цифровой код и для получения гистограммы входного сигнала в виде ряда цифровых кодов в раз„„ .Ж„„1629867 А1 личных областях науки и техники, Способ цифрового преобразования энергии коротких одиночных импульсов сложной формы в цифровой код, заключающийся в том, что из входного сигнала формируют основной временной интервал с одновременным преобразованием его в основной цифровой код, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения гистограммы входного сигнала, дополнен операциями формирования N — 1 дополнительных временных интервалов и их преобразования в дополнительные цифровые коды одновременно с формированием основного цифрового кода, и последующего суммирования полученных цифровых кодов, В устройство, содержащее первый преобразователь 41 время — код, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения гистограммы входного сигнала, введены N сравнивающих устройств 1i — 1è, блок 3 источников образцовых напряжений, N— - 1 преобразователей 42-4(v время-код, формирователь 6 сигнала считывания и цифровой сумматор 10. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

1629867

10

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при преобразовании энергии коротких одиночных импульсов сложной формы в цифровой код и для получения гистограммы входного сигнала в виде ряда цифровых кодов в различных областях науки и техники.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет получения гистограммы входного сигнала.

Способ заключается в том, что входной преобразуемый электрический импульсный сигнал Ux(t) сложной формы сравнивают в N сравнивающих устройствах с равномерной сеткой из N образцовых уровней напряжения, создаваемой источником образцовых напряжений, имеющем шаг Л 0 (значение

Л U выбирают исходя из требуемой точности преобразования входного сигнала, причем N= Uox axe/Ü U где 0охмакс наибольшее значение амплитуды преобра зуемого импульса). Если амплитудное эна1 чение Uox преобразуемого сигнала Ux(t) на входе какого-либо сравнивающего устройства превышает соответствующий ему образцовый уровень напряжения, то сравнивающее устройство вырабатывает импульс стандартной амплитуды и длительностью, равной времени нахождения входного сигнала на этом образцовом уровне напряжения, Таким образом, на выходах сравнивающих устройств, отметивших превышение амплитудным значением преобразуемого импульса соответствующего образцового уровня напряжения, вырабатывается результат сравнения в виде параллельного набора импульсов стандартной амплитуды и длительностями, равными времени нахождения преобразуемого входного сигнала на соответствующих образцовых уровнях напряжения.

Длительности импульсов полученного результата сравнения подвергают в М преобразователях время-код преобразованию в цифровой код с дискретностью Л t =

= A W/ Л О. Причем разрядность преобразователя время-код определяется из условия обеспечения необходимой дискретности преобразования, т.е, At = AW/AU, где

Л W — дискретность преобразования энергии (площади), а емкость преобразователей время-код равна 0 = тхмакс 1, тхмакс наибольшее значение длительности преобразуемого импульса.

Полученные в N преобразователях время-код цифровые результаты преобразования ni, ng, n3, ..., п1ч длительностей импульсов результата сравнения представляют собой гистограмму входного сигнала

Ux(t) в цифровом виде. Одновременно полученные в N преобразователях время-код цифровые результаты преобразования суммируются в цифровом сумматоре. Результат суммирования nl = ni+ п2+...+ ng пред-!

=1 ставляет цифровой результат преобразования энергии (площади) коротких одиночных электрических импульсов сложной формы в цифровой код.

Функция преобразования (площади) имеет вид

Wx x=Л0 At ), nl, I=i

Считая, что ЛО = h,Uo(1+ д„),а = А 4 (1 + д;), где да, д1 — соответственно относительные нестабильности источника образцовых уровней напряжения и источника дискретности преобразователей время-код преобразования, можно показать, что относительная погрешность преобразования энергии (площади) у = до + д A + д1, так как д, < 1 и д1 (1, то у = Ou + д1 .

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства реализующего способ, на фиг. 2— временная диаграмма, поясняющая способ.

Устройство содержит N сравнивающих устройств 11 — 11ч, входную шину 2, блок 3 источников образцовых напряжений, N преобразователей время-код 41 4N, шину 5

"Уст.О", формирователь 6 сигнала считывания, выполненный на триггере 7 и элементе

8 задержки, выходные шины 9 "Цифровой выход гистограммы", цифровой сумматор

10, выходную шину 11 "Цифровой выход энергии".

Устройство работает следующим образом.

Перед началом преобразования сигналом "Устр.О" устройство обнуляется, т.е. преобразователи время-код 41-4и и формирователь 6 сигнала считывания устанавливаются в исходное нулевое состояние. На управляющие входы сравнивающих устройств 11-111 подается сетка (с шагом Л U) образцовых уровней напряжения, например, на сравнивающее устройство 11 — Л U, 12 — 2 Л U,13 — ЗЛ U,,, 1ь1 — N Л U. Затем на входную шину 2 подается импульс Ux(t) сложной формы (фиг.2,. диаграмма а). В сравнивающих устройствах 11-1м осуществляется сравнение этого импульса с равномерной сеткой из N образцовых уровней напряжения, имеющей шаг h. U (фиг,2, диаграмма а). Результат сравнения в виде параллельного набора импульсов, получаемый

1629867

10 на выходах сравнивающих устройств 11 — 1м (фиг.2, диаграмма б — д, импульсы длительноСТЬЮ тх1, ix7 tx3 tx4), ДаЛЕЕ ПОДВЕРГаЕтСЯ цифровому преобразованию в соответствующих преобразователях 41-4и время — код, имеющих дискретность преобразования

h, t.

В результате преобразования в преобразователях 41 — 4м время — код фиксируются цифровые коды n1, nz, .„, nN, соответствующие гистограмме короткого одиночного импульса и которые посредством сигнала считывания, вырабатываемого формирователем 6 сигнала считывания, подаются на шины 9 "Цифровой выход гистограммы" и на соответствующие входы цифрового сумматора 10, В последнем осуществляется сложение цифровых кодов п1, п2, пз,, flM в результате на его выходе получают код

N >" nl, представляющий собой результат

f =1. цифрового преобразования энергии (площади) коротких одиночных импульсов сложной формы, который и подается на шину 11

"Цифровой выход энергии", Формирователь 6 сигнала считывания формирует из переднего фронта первого импульса, снимаемого с выхода сравнивающего устройства 11 (фиг,2, диаграмма д, импульс 1) через время 1ф > tllBK (TffBK — время преобразования преобразователей 41 — 4д время — код сигнал считывания (фиг.2, диаграмма ж) в виде перепада напряжения, который и служит для считывания цифровых кодов n1, ng, .„, nfl из преобразователей 41-4д время — код.

Функция преобразования устройства при преобразовании энергии (площади) имеет вид

Wx= (n1+ пг + „, + nN) Л U Л t =

h,0 61 nl, l=1 где Wx- значение энергии (площади) преобразуемого короткого одиночного электрического импульса сложной формы; п1, п, „„пн — цифровой результат преобразования соответствующего и реобразователя время — код.

Таким образом, благодаря наличию в предлагаемом способе операций одновременного сравнения преобразуемого импульса со всеми образцовыми уровнями напряжения и одновременному преобразованию полученного результата сравнения в цифровой код в параллельном наборе из N преобразователей время — код, с последующим суммированием результатов преобразования время — код в цифровом

ЗО

55 суммирующем устройстве осуществляется преобразование энергии (площади) коротких одиночных электрических импульсов сложной формы в цифровой код и получение гистограммы входного сигнала в виде цифровых кодов.

Формула изобретения

1.Способ цифрового преобразования энергии коротких одиночных импульсов сложной формы в цифровой код, заключающийся в том, что из входного сигнала формируют основной временной интервал с одновременным преобразованием его в основной цифровой код, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения гистограммы входного сигнала, одновременно с формированием основного временного интервала формируют N — 1 дополнительных временных интервалов, причем формирование основного и дополнительных временных интервалов осуществляют путем одновременного сравнения входного сигнала с N равномерно распределенными уровнями опорных напряжений, при этом длительности основного и дополнительных временных интервалов равны времени нахождения входного сигнала на соответствующем уровне опорного напряжения, одновременно с формированием основного цифрового кода формируют дополнительные цифровые коды. пропорциональные соответствующим дополнительным временным интервалам, по основному и дополнительным цифровым кодам формируют гистограмму входного сигнала,одновременно с формированием гистограммы суммируют основной и дополнительный цифровые коды, при этом цифровой код суммы пропорционален энергии входного сигнала.

2. Устройство для цифрового преобразования энергии коротких одиночных импульсов сложной формы в цифровой код, содержащее первый преобразователь время-код, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет получения гистограммы входного сигнала, в него введены N сравнивающих устройств, блок источников образцовых напряжений, N — 1 преобразователей время-код, формирователь сигнала считывания и цифровой сумматор, выход которого является выходной шиной "Цифровый выход энергии, а с первой по N-ю группы входов соответственно подключены к выходам соответствующих преобразователей времякод и являются соответствующими выходными шинами "Цифровой выход

1629867

Составитель Ю.Спиридонов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М,Шароши

Редактор А,Мотыль

Заказ 437 Тираж 403 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 гистограммы", информационный вход первого преобразователя время-код объединен с входом формирователя сигнала считывания и подключен к выходу первого сравнивающего устройства, первый вход которого объединен с первыми входами с второго по

N-й сравнивающих устройств и является входной шиной, входы считывания с первого по N-й преобразователей время-код объединены и подключены к выходу формирователя сигнала считывания, вход установки в "0" которого объединен с входами установки в "0" с первого по N-й преобразователей

5 время — код и является шиной установки в

"0", вторые входы с первого по N-й сравнивающих устройств подключены к соответствующим выходам блока источников образцовых напряжений, 1Ï