Устройство регистрации импульсных сигналов

 

Изобретение относится к регистрации однократных быстропротекающих процессов. Цель изобретения - повышение точности. Цель достигается тем. что ооспроизподимый на экране ЭЛТ 2 сигнал оптичоски усиливается, проектируется с помощью линзы 3 на прибор-матрицу 4, где оптический сигнал преобразуется в электрический с последующим кодированием и определением ценфа считываемого импульса. Кроме того, на чертеже приведены датчик 1, компаратор 5. триггер 6, генератор 7, формироватепь 8 импульсов опроса, счетчик 9, дешифратор 10, сумматор 11, делитель 12. элемент 13 задержки, регистр 14, вычислитель 15, формирователь'16 импульсов записи. 1 з.п, флы. 1 ил.

сок з с..оп;тских -,-)I УЛ «ИГ . И Ifl ll

РЕСПУГ.ЛИК

;с Q Q I Я 2ч /О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ1 пО изОБРетениям и Откпытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ф

Б1 - )-

1() сО

;Ь3 ,фъ. фЬ ь

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4721407/21 (22) 24.07.89 (46) 30.0192, Бюл. ¹4 (72) Ю.Т.Котов, A,Ã.Котляров, А.M.Måðe>êêî и Л,Е.Полякова (53) 621..317.33 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

M 1171730, кл, 6 01 Я 29/02, 1985. (54) УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к регистрации однократных быстропротекающих процес- . сов. Цель изобретения — повышение точно„„SU „„1709244 А1 сти. Цель дости ается тем, что воспроизводимый на экране ЗЛТ 2 сигнал оптич.:ски усиливается, проектируется с помощью линзы 3 на прибор-матрицу 4, где оптический сигнал преобразуетгя в электрический с последующим кодированием и определением

tf8H1p8 считываемого импульса. Кроме того, на чертеже приведены датчик 1, компаратор

5. триггер 6, генсратор 7., формирователь 8 импульсов опроса, счетчик 9, дешифратор

10, сумматор 11, делитель 12. элемент 13 задержки, регистр 14, вычислитель 15, формирователь 16 импульсов записи. 1 з.п, флы, 1 ил.

1709244

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для регистрации импульсных сигналов с длительностью несколько наносекунд.

Цель изобретения — повышение точности регистрации импульсных сигналов.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит измерительный датчик 1, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 2, линзу 3, фотоприемную матрицу(ФПМ) 4, компаратор 6, триггер 6, генератор 7, формирователь 8 импульсов опроса, счетчик 9, дешифратор 10, сумматор 11, делитель. 12, элемент 13 задержки, регистр 14, вычислитель 15 и формирователь 16 импульсов записи, который включает инвертор 17, одновибратор 18, элементы И t9 и 20 и триггер 21.

В качестве измерительного датчика 1 может быть использован любой(индукционный, тензорезисторный, полупроводниковый и т.д,) датчик, способный преобразовывать входной импульсный сигнал в электрический; Тип датчика выбирают в за- висимости от типа входного воздействия, которое необходимо регистрировать, ФПМ 4 выполнена на приборах с зарядовой связью и содержит М Р ячее (фотоэлементов), опрос которых производится сверху вниз (от 1 до М) и слева направо (от

1 до Р). В качестве вычислителя может быть использована любая ЭВМ, Устройство выполняет следующие функции: формирование электрического сигнала из входного импульсного сигнала (датчик

1, ЭЛТ 2, линза 3, ФПМ 4, генератор 7, формирователь 8); определение максимально засвеченных световым потоком ЗЛТ 2 ячеек ФПМ 4(триггер 6, генератор 7, компаратор 6, формирователь 16, счетчик 9, дешифратор 10, сумматор 11, делитель 12); рекистрацию порядковых номеров ячеек (элемент 13, регистр 14); вычисление крутизны фронтов импульсных сигналов и формирование выходного сигнала (вычислитель

15).

Формирование электрического сигнала из входного импульсного происходит следующим образом.

Нэ вход датчика,1 поступает импульсный сигнал, который характеризуется фронтом, спадом и другими участками. На выходе датчика 1 при этом формируется электрический сигнал, пропорциональный входному сигналу, Он воспроизводится на экране ЭЛТ 2.

Сфокусированный линзой 3 оптический сигнал с ЭЛТ 2 переносится на ФПМ и ак15

26

45 тивизирует работу тех ячеек матрицы, которые попадают под световой поток.

В идеальном случае форма импульсного сигнала, воспроизведенная ячейками матрицы, должна опислгвэться узкой кривой, соответствующей движению луча по экрану

ФПМ 4. Однако вследствие оптических несовершенств линзы 3; а также возможной расфокусировки луча ЭЛТ 2 световое пятно на ячейках ФПМ 4 от луча при движении формирует область с размытыми краями. В центральной части области засветка ячеек

ФПМ 4 максимальная, так как световой поток Е в этих местах максимален.

По мере удаления от центральной части области засветка периферийных я век уменьшается по кривой Е =- f (h), При эком число одновременно засвеченных ячеек при движении луча характеризует размер h области, Он определяется степенью расфокусировки луча; чем область больше, тем больше ячеек активизируется лучом, В идеальном случае й- 1, Определение и регистрация порядко8btx номеров Nl максимально засвеченных ячеек ФПМ 4 происходят следующим образом.

В момент появления импульсного сигнала триггер 6 опрокидывается и своим высоким потенциалом дает команду генератору 7 на формирование импульсов, С помощью формирователя 8 осуществляется построчный опрос ФПМ 4 сверху вниз (от 1 до М), а затем слава направо (от 1 до Р)..При опросе незасвеченные ячейки формируют на выходах нулевые сигналы, а засвеченные — единичные, При этом чем больше засветка ячейки, тем больший по амплитуде сигнал она формирует на своем выходе, На выходе компарэтора 5 формируются импульсы, соответствующие моментам появления импульсов с ячеек ФПМ 4.

Число импульсов в каждой пачке может регулироваться подбором уровня порогового напряжения, подаваемого на опорный вход компаратора 5. его значение определяется экспериментально по величине входных импульсных сигналов и зависит от типа используемой ЭЛТ 2, фокусирующих свойств линзы 3 и т.д, Одновременно счетчик 9 начинает просчет импульсов, г ступающих нэ егo вход с выхода генератора 7. Дешифратор 10 это число дешифрирует, и каждый раз по команде с компараторэ 5 oHQ записывается в:умматор 11. Таким образом в сумма1оре фиксируется сумма порядковых номеров ячеек ФПМ 4, засвеченных световым потоком с 3J172.

1709244

Определение среди них ячейки с максимальной засветкой осуществляется по сигналу, формируемому формирователем 16 в делителе 12 на два. Сигнал с максимальной амплитудой располагается практически в центре пачки импульсов, формируемой

ФПМ 4. Это свидетельствует о том, что из всех засвеченных ячеек в опрашиваемой строке центральная ячейка имеет максимальную засветку, Ее порядковый номер N1 определяется делением на два числа импульсов, поступивших на вход сумматора 11 в момент записи, После появления последнего импульса с компаратора 5 в опрашиваемой строке

ФПМ 4 формирователь 16 формирует сигнал, по заднему фронту которого происходит указанное деление делителем 12. Через некоторое время, определяемое элементом

13 задержки, результат деления записывается в регистр 14. Таким образом в регистр

14 заносится порядковый номер максимально засвеченной ячейки опрашиваемой страки, Работа формирователя 16 заключается в определении моментов начала и конца появления импульсов с компаратора 5. В исходном-состоянии, при котором на выходе компаратора 5 импульсов нет, триггер 21 на своем выходе формирует нулевой потенциал, Он поддерживается сигналом с выхода элемента И 19, управление которыМ осуществляется импульсами с одновибратора 18 и инвертора 17, При появлении на выходе компаратора первого импульса на время его длительности элемент И 20 по одному входу открывается. Hs другой ахор продолжают поступать импульсы с одновибратора 18, открывающие элемент И 20 по другому входу, при этом триггер 21 опрокидывается.

В момент прекращения импульсов с компаратора 5 элемент И 20 закрыаается ипервый импульс с генератора открывает элемент И 19 и возвращает. триггер 21--в исходное состояние.

Одновибратор 18 формирует импульсы такой длительности, чтобы они совпадали во времени с импульсами с компаратора 5, крторые могут иметь некоторую задержку после прохождения через большее количество цепей по сравнению с импульсами с компаратора 5.

При опросе следующей строки ФПМ 4 в регистр аналогично записывается порядковый номер Ng следующей максимально засвеченной ячейки. Процесс опроса Р строк

ФПМ 4 осуществляется до тех пор, пока з управляющем выходе счетчика 9 не сформируется импульс переполнения, возвращающий триггер 6 в исходное сосгояние.

Формирование импульсов опроса генератором 7 и формирователем 8 прекращает5 ся. Одновременно этим же сигналом дается команда вычислителю на обработку информации, записанной в регистре 14.

Вычисление крутизны Dp импульсного сигнала в вычислителе 15 происходит дз по10 этапно следующим образом.

1) в память вычислителя 15 вводится коэффициент масштабирования (К) и при необходимости заданное (требуемое) значение крутизны д> фронта импульсного сигнала.

15 Коэффициент масштабирования определяется геометрическими размерами,ФПМ №, числом ячеек матрицы и т.д„

2) из регистра 14 в вычислитель 15 вводятся порядковые номера Nl ячеек ФПМ 4, 20 3) вычисляются разности 4 в порядковых номерах последующих и предыдущих максимально засвеченных ячеек по формуле 6- Nl+i — N1;

4) сравниваются значения 4 и 6 +1, 25 при этом если 4 -. 4+ >, то вычисление др не производится (этап обработки информации на участке, где сигнал отсутствует), если 4 < 4+1, то вычисляется крутизна

g0 по формуле Dpl К 4, если 4 > 4 +1, то вычисление др не производится, 5) вычисляется среднее значение крутизны по формуле

8p = „ д, 1

I=1 где n — число засвеченных ячеек ФПМ 4

0 (число измерений);

6) сравнение расчетного значения др с заданным дэ, .Ч,выдача информационного сигнала о результатах расчета и управляющего сигна45 ла в случае, если др > д> .

8) снятие управляющего сигнала по истечении времени Т» Тг, где Т вЂ” время, в течение которого ожидается приход следующей серии импульсных

5р сигналов.

При необходимости в вычислителе 15 может быть рассчитана длительность импульсного сигнала и аналогично крутизна сигнала нэ участке спада.

При регистрации импульсных сигналов противоположной амплитуды ef o рв исфара ция и обработка происходят аналоги <но, за исключением изменения условий в п.№ алгоритма работы вычислителя 15 и установки соответствующего уровня cpaf àòûâçíèÿ

Составитель Н.Кринов

Техред M.УОргенгал

Редактор A.Огар

Корректор С,Черни

3 акез 423 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г КН Г СССE

1! 3035. Москва, Ж-;35, Раушская наб„4/5

Проиэводстяенно-издан::льский комбина1 "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина 1п1 комггаpampa 5. Если устройс.гво предназначенО тОлькО для формирования информации

О значении крутизнь1 фронтов импульсных сигналоа, ЛО пп,6 и 8 из алгОритмл работы вычислителя 15 могут быть исключены.

Управляющий сигнал на выходе вычислителя 15 формируется при превышении расчетной крутизной r3> импульсных сигналоа заданной крутизны 8> . Наличие этого сигнала свидетельствует о том, что данная серия импульсов может привести к дестабилизации работы аппаратуры или системы и требуется приняты меры защиты аппаратуры или системы от воздействия этих импульсных сигналов.

Формула изобретения

1. Устройство регистрации импульсных сигналов, содержащее формирователь входного сигнала, компаратор, генератор импульсов, выход которого соединен с входом счетчика. дешифратор и регистр, о т л ич а ю щ е е с я тем., что, с целью повышения точности, в него введены триггер, формирователь опросных сигналов, сумматор, делитель, элемент задержки и формирователь импульсов записи. а формирователь входного сигнала выполнен оптоэлектронным и содержит измерительный датчик, выход которого соединен с входом электронно-лучевой трубки и управляющим выходом формирователя, оптический выход электпонно-лучевой трубки соединен через линзу

С ахОДОМ фОтОПРИЕМНОй МатРИЦЫ, ВЫХОД КОторой соединен с информационным выходом формирователя, а опросный вход — с соответствующим входом формирователя, управляющий выход формирователя входного сигнала соединен с первым входом

ТРИГГЕРа, аЫХОД КОТОРОГО СОЕДИНЕН С ВХОДОМ генератора импульсов. выход которого соединен через формирователь опросных импульсов с опросным входом формирователя входного сигнала, упрааля тощий выход счет5 чика соединен с вторым входом триггера, а группа выходов соединена с группой информационных входов дешифратора, выходы которого соединены с группой информационных входов сумматора, управляющий

10 вход которого соединен с выходом компаратора, а группа выходов соединена с группой информационных входов делителя, управляющий вхбд которого соединен с входом элемента задержки и с выходом формирова15 теля импульсов записи. выход элемента задержки соединен с управляющим входом регистра, группа информационных входов которого соединена с выходами делителя, выход регистра соединен с выходом устрой20 ства, выход компаратора соединен с первым управляющим входом формирователя импульсов записи, второй управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов.

25 2, Устройство по п.1, о т л и ч-а ю щ е ес я тем, что формирователь импульсов записи содержит инвертор, одновибратор, два элемента И и триггер, вход инаертора и первый вход первого элемента И соединены с

ЗО первым входом формирователя, вход одновибратора соединен с вторым входом формирователя, выход одновибратора соединен с вторым входом первого элемента И и с первым входом второго элемента И, 35 второй вход которого соединен с выходом инвертора, выходы первого и BT(>, îãо элементов И соединены с входами триггера, выход которого является выходом формирователя,