Анализатор амплитудно-временных параметров случайных сигналов

 

Использование: в устройствах скоростного амплитудно-временного анализа случайных сигналов и их обработки в цифровых вычислительных машинах. Сущность изобретения: содержит блок 1 визуализации , матрицу 2, коммутатор 3, АЦП 4, запоминающие устройства 5, 6, блок 7 управления, счетчик 8, вычитающий блок 9, ЦАП 10, контрольный блок 11, входную шину 12 анализатора, шину Пуск и выходные шины 14,15. Особенностью изобретения является использование матрицы в сопряжении с вычитающим блоком и использование обратной связи в качестве вычитающего блока, что позволяет расширить область применения за счет измерения ультракоротких импульсных сигналов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5! ) 5 G 01 R 23/00

09!," 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»

I»

Ъ (21) 4868246/21 (22) 21.09.90 (46) 30.08.92. Бюл. М 32 (71) Минское производственное обьединение "Калибр" (72) B.È. Иванов, М.Н. Коваленко, B.A. Молочко, Б.А. Ремезов и Е.Ф, Титков (56) Авторское свидетельство СССР

1ч . 1179228, кл. 6 01 R 23/00, 1985.

Обзоры по электронной технике. Интегральные фоточувствительные матрицы. M., 1978 вып. (581), Пикосекундная злектронно-оптическая диагностика в лазерных исследованиях./Под ред. Н.Г. Бассва, M.: Наука, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1624346, кл. 6 01 8 23/00, 1988. (54) АНАЛИЗАТОР АМПЛИТУДНО-ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ СЛУЧАЙНЫХ

СИГНАЛОВ (57) Использование: в устройствах скоростного амплитудно-времен ного анализа случайных сигналов и их обработки в цифровых вычислительных машинах. Сущность изобретения: содержит блок 1 визуализации, матрицу 2, коммутатор 3, АЦП 4, заломинающие устройства 5, 6; блок 7 управления, счетчик 8, вычитающий блок 9, ЦАП 10, контрольный блок 11, входную шину 12 анализатора, шину "Пуск" и выходные шины 14, 15. Особенностью изобретения является использование матрицы в сопряжении с вычитающим блоком и использование обратной связи в качестве вычитающего блока, что позволяет расширить область применения "-а счет измерения ультракоротких импульсных сигналов. 1 ил, С:

1758576 !0

25

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах скоростного амплитудно-временного анализа случайных сигналов и их обработки в цифровых вычислительных машинах.

Известен анализатор амплитудно-временных параметров случайных процессов, Недостаток данного устройства заключается в невысокой чувствительности анализа в результате неучета широкого разброса электрофизических параметров приемно-детектирующих ячеек фотоприемной матрицы, а также изменения их параметров, обусловленных "старением", Наиболее близким к предлагаемому устройству является анализатор амплитудновременных параметров случайных процессов, выполненный на базе электронно-лучевого визуализатора регистрируемого сигнала и устройства сьема и обработки сигнала с помощью фотодиодной матрицы.

Принцип работы данного анализатора основан на фотодетектировании световых сигналов Ф (t) фотоприемной матрицей (ФМ) с выхода визуализатора, считыванием выходных электрических сигналов ФМ Uc,i (где — позиционный номер элементарной детектирующей ячейки (ФМ) и их последовательным преобразованием в бинарный цифровой код("0" или "1") путем порогового сравнения интенсивности выходных сигналов каждого i-ro детектора ФМ U .i с интенсивностью шумовых сигналов детекторов

ФМ U,;, зарегистрированных перед фотодетектированием процесса Ф() . При этом для получения цифрового бинарного кода сигналов Uc.i ка>кдого i-ro детектора ФМ необходимо осуществление следующей последовательности действий: считывание из первого Р" цифрового кода интенсивности шула i-rc,детектора ФМ; преобразование цифроаналоговым преобразователем данного кода в электрический аналог 0Ш,; считывание выходного сигнала Uc. i-ro детектора ФМ; сравнение V<,i и U

"1" при Uc. > U . или "0" при Uc. Um .

Данная многоэтапная процедура резко снижает скорость обработки информации ФМ, что является причиной ухудшения прочности анализа импульсных процессов с уменьшением их длительности, так как время собственного хранения электрического образа процесса в ФМ ограничено величиной порядка 200 — 500 мкс и зависит от их интенсивности и длительности, Представление информации входных процессов бинарным кодом ограничивает функциональные возможности анализатора, например, не позволяет анализировать процессы с экранов электрооптических преобразователей (ЭОП), в которых информация представляется двухмерным распределением интенсивности света.

Цель изобретения — расширение области использования анализатора путем обеспечения измерения ультракоротких импульсных сигналов. Цель изобретения достигается путем введения вычитающего устройства и новой совокупности функциональных связей

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Анализатор содержит блок 1 визуализации регистрируемого сигнала, фотоприемную матрицу (Ф M) 2, аналоговый коммутатор (АК) 3, аналого-цифровой и реобразователь (АЦП) 4, первое и второе запоминающие устройства (ЗУ) 5 и 6, блок 7 управления (БУ), счетчик 8, вычитающее устройство (ВУ) 9, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10, видеоконтрольное устройство (BKY) 11, входную шину 12 анализатора, шину 13 "Пуск" и выходные шины

14 и 15, Блок 1 визуализации служит для преобразования входного анализируемого процесса U(t) короткой длительности в оптический образ данного процесса cd)

В качестве блока визуализации могут быть использованы стандартные приборы; скоростные электронно-лучевые осциллографы, электрооптические преобразователи и др. Фотоприемная матрица 2 представляет собой многоэлементный матричный (координатный) фотодетектор (фотодиодная матрица, фотоматрица ПЭС и др.) и служит для преобразования входного светового процесса 6(t) блока 1 визуализации в электрический эквивалент напряжения (тока). АК 3 осуществляет последовательнуlо коммутацию выходных сигналов Ц элементарных фотодетекторов ФМ 2 на вход АЦП 4, который преобразует значения Ui в цифровые коды, поступающие затем на хранение в первое и второе цифровые ЗУ 5 и 6, ЗУ 5 служит для запоминания информации с геометрической неоднородности электрофизических параметров (интенсивности шума

Um,i) детектирующих ячеек ФМ 2, а ЗУ 6— для запоминания цифрового образа процесса U(t), Счетчик 8 обеспечивает формирование диаграммы работы анализатора путем задания последовательности адресных кодов опроса ФМ 2, коммутации АК 3, записи и считывания информации в ЗУ 5 и 6. Вычитающее устройство ВУ9 служит для компен1758576 сации шумовой составляющей Ош из результатов измерений сигнальной составляющей U<,t путем вычитания кодов сигнальной и шумовой составляющей для каждого i-го детектора ФМ 2, т. е. для получения разности кодов в виде 5

ЛФ = Ф вЂ” 0ш.i (1) где UCK.I — код интенсивности сигнала U<.i i-ro детектора ФМ 2;

U< — код интенсивности шума I-ro де- 10 тектора ФМ 2.

ЦАП 10 обеспечивает преобразование кодов величин Л О к,i — в аналог величин

A Uc. = Uc., — 0ш.l для их визуального отображения на ВКУ 11. Блок 7 управления служит для управления работой анализатора..

Анализатор работает следующим образом.

При отсутствии сигнала U(t) на шине 12 по сигналу "Пуск" (шина 13) анализатор устанавливается в режим записи "темнового шума" ФМ 2. При этом ЗУ 5 работает в режиме записи информации с АЦП 4, а

ЗУ 6 — в режиме считывания. С БУ 7 по шине проходят тактирующие импульсы на управляющий вход АЦП 4, а по шине поступают на счетный вход счетчика 8, который перед началом цикла записи "темнового шума" обнуляется по шине сигналом "Пуск" и в соответствии с тактовыми иMïóëüсàMè формирует адресные коды опроса ФМ 2, коммутации АК 3, записи в ЗУ 5 и считывания ЗУ 6, Импульсы переполнения счетчика

8 блокируются по шине, визуализация ин35 формации на ВКУ 11 блокируется по шине.

Опрос элементов ФМ 2 и перебор адресов

ЗУ 5 синхронизированы между собой. В этой связи интенсивность шума Ош,i каждой

i-той ячейки ФМ 2 записывается no i-му адресу в ЗУ 5. В результате s ЗУ 5 формируется цифровой образ геометрической неоднородности "темнового шума" ФМ 2.

Процесс записи "темнового шума" циклически повторяется с 1-го по и-ый адрес до момента появления на шине 12 входного сигнала U(t).

С момента появления сигнала U(t) анализатор автоматически переводится в режим записи сигнала U(t). При этом данный сигнал преобразуется в блоке визуализации

1 в световой эквивалент Ф(1) и затем осуществляется его сьем и считывание с выходов ФМ 2. В данном режиме ЗУ 5 переводится в режим считывания и обнуляется счетчик 8 по шине, При этом ЗУ 6 переводится в режим записи, тактовые импульсы по шине поступают на вход адресного счетчика 8. В результате в ЗУ 6 записывается цифровой образ процесса U(t) по однократному циклу опроса всех элементов матрицы ФМ 2. Процесс записи сигнала U(t) прекращается ilo сигналу 1ереполнення счетчика 8, который поступает в БУ 7 по шине, С момента поступления сигнала переполнения анализатор автоматически переводится в режим вывода и индикации информации íà l3KY11. При этом ЗУ5 и ЗУ

6 находятся в режиме считывания, тактовые импульсы управления АЦП 4 блокированы, счетчик 8 формирует адресные сигналы считывания, сигналом по шине BKY 11 устанавливается в режим визуализации аналога информации Л L4; = U<, — О,i опредек, к ляемой выражением (1) и преобразованной для наблюдения в аналоговую величину

ЦАП 10. Процесс считывания информации

ЗУ 5 и ЗУ 6 и визуализации разности AU< =

=Uc,l - 0ы на экране ВКУ 11 многократно повторяется до момента прихода на шину

13 импульса "Пуск".

На экране ВКУ 11 наблюдается входной быстропротекающий процесс, скомпенсированный на двухмерную функцию "темнос вого шума" ФМ 2. С момента поступления импульса "Пуск" указанный алгоритм работы анализатора повторяется для регистрации очередного входного процесса U(t).

Таким образом, из алгоритма работы данного анализатора исключен ряд операций прототипа, Это позволило более чем в 3 раза повысить быстродействие анализатора, При этом быстродействие считывания информации с ФМ 2 также повышено в 3 раза, что позволило во столько же раз уменьшить и требуемое время хранения электрического образа используемого процесса в ФМ 2, а соответственно в 2 — 3 раза уменьшить погрешность анализа ультракоротких процессов вследствие уменьшения погрешности хранения ФМ 2, которая пропорциональна времени хранения. Одновременно анализатор позволяет получать цифровые образы не только осциллографических изображений, но также и двухмерных многоградационных полей, например. с экранов ЭОП, что существенно расширяет область использования анализатора для анализа ультразвуковых импульсных процессов.

Формула изобретения

Анализатор амплитудно-временных параметров случайных сигналов, содержащий блок визуализации регистрируемого сигнала, вход которого является входной шиной анализатора, фотоприемную матрицу, вход которой оптически связан с выходом блока

1758576

Составитель В, Иванов

Техред M,Moðãåíòàë Корректор Т, Палии

Редактор С. Лисина

Заказ 2997 Тираж Подписное

ВНЙИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 визуализации, а выход через последовательно соединенные аналоговый коммутатор и аналого-цифровой преобразователь подключен к информационным входам первого запоминающего блока, второй запоминающий блок, выход которого является первой выходной шиной анализатора, блок управления, первый вход которого подключен-к входной шине анализатора; второй вход которого подключен к шине "Пуск",а первый выход которого подключен к управляющему входу второго запоминающего блока, счетчик, информационный вход которого подключен к второму выходу блока управления, шина "Сброс" которого подключена к третьему выходу блока управления, шина переполнения которого подключена к третьему входу блока управления, а информационные выходы которого подключены к адресным шинам фотоприемной матрицы и второго запоминающего блока, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и видеоконтрольный блок, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения области использования путем измерения ультракоротких импульсных сигналов, введен вычитающий блок, первая группа вхо5 дов которого подключена к информационным выходам второго запоминающего блока, а выход соединен с входом цифроаналогового преобразователя, информационные выходы счетчика подключе10 ны к адресным шинам аналогового коммутатора и первого запоминающего блока, управляющий вход которого подключен к четвертому выходу блока управления, пятый выход которого подключен к управля15 ющему входу аналого-цифрового преобразователя, а шестой выход соединен с управляющим входом видеоконтрольного блока, информационные входы второго запоминающего блока подключены к выходам

20 аналого-цифрового преобразователя, а информационные выходы первого запоминающего блока являются второй выходной шиной анализатора и соединены с второй группой входов вычитающего блока,