Способ цифрового измерения импульсных сигналов и устройство для его реализации
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВ Е7ЕЛЬСТВУ
Н 03 К 13/02. (22) Заявлено 21. 06. 79 (21) 2781687/18-21 с присоединением заявки М 2783587/18-21
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—
Опубликовано 15.0981. Бюллетень М 34
Дата опубликования описания 150981 (53) УДК 681,325 (088.8) Е. В.Андреев, Ю.А.Зайцев, A.Æ.Êóðìàåâ и Н.Г.Одинцов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ
ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
Изобретение относится к цифровой измерительной технике и технике передачи информации и можем быть использовано для измерения амплитуды импульсных сигналов различных источников, в частности сигналов, принятых с выхода линии передачи информации при нестабильности коэффициента передачи тракта.
Известен способ цифрового измерения амплитуды импульсных сигналов, в котором используют квантовые информационные и вспомогательные сигналы, число мер вспомогательных сигналов принимают равным числу мер информаци- онных сигналов, на интервале каждого импульса определяют принадлеж- i ность информационных сигналов к одной из зон по амплитуде, в соответствии с чем выбирают один иэ вспомо- 20 гательных сигналов, с помощью которого формируют единственный сигнал коррекции амплитуды, который и добавляют к информационному сигналу p).
Недостатком способа является большое количество используемых вспомогательных сигналов, а также отсутствие усреднения вспомогательных сигналов, вследствие чего возникает большая ве- 30 личина случайной погрешности и снижается точность измерения.
Известен способ цифрового измерения амплитуды импульсных сигналов, по которому используют квантованные информационные и вспомогательные сиг- . налы, при этом. применяют вспомогательные сигналЫ одной меры, усредняют . эти сигналы и формируют с их помощью сигналы коррекции амплитуды по числу зон по амплитуде, на интервале каждого импульса определяют принадлежность информационных сигналов к одной из зон по амплитуде путем сравнения с эталонными сигналами, в соответствии с чем выбирают определенный сигнал коррекции амплитуды, которыЯ добавляют к информационному сигналу (2 ).
"Для реализации способа известно устройство цифрового измерения амплитуды импульсных сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом ключевого блока, второй вход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя через синхронизатор, второй выход которого соединен с первым входом блока, памяти и с входом установки счетчика, 864544
35 г
55 выход которого подключен к входу первого вычислителя приращений, блок памяти, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения и выбора.
Недостатком известного способа является невысокая точность при нелинейных по измерительной шкале изменениях амплитуды импульсов, поскольку формируемые сигналы коррекции пропорциональны амплитуде принимаемого вспомогательного сигнала одной меры, а также вследствие временного запаздывания сигналов коррекции амплитуды по отношению к информационным сигналам.
Цель изобретения — повышение точности измерения.
Укаэанная цель достигается тем, что в способе цифрового измерения амплитуды импульсных сигналов, основанном на использовании квантованных информационных и вспомогательных сигналов числом мер меньшим числа мер информационных сигналов, на интервале каждого импульса определяют принадлежность информационных сигналов к одной.из зон по амплитуде путем сравнения с эталонными сигналами, усредняют вспомогательные сигналы и формируют сигналы коррекции амплитуды информационных сигналов, число мер вспомогательных сигналов устанавливают не менее двух, предварительно запоминают квантованные информационные и вспомогательные сигналы и определяют принадлежность вспомогательных сигналов к одной из зон по амплитуде, а после их усреднения формируют сигналы коррекции амплитуды вспомогательных сигналов, сумми1 руют их с вспомогатльными эталонными сигналами при определений принадлежности последующих вспомогательных сигналов к одной из зон по амплитуде, после формирования сигналов коррекции амплитуды информационных сигналов добавляют, суммируют их с информационными эталонными сигналами при определении принадлежности информационных сигналов к одной из зон по амплитуде, после чего преобразуют адрес зоны принадлежности каждого информационного сигнала в цифровой код.
Устройство для цифрового измерения амплитуды импульсных сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом ключевого блока, второй вход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя через синхронизатор, второй выход которого соединен с первым входом блока памяти и с входом установки счетчика, выход которого подключен к входу первого вычислителя приращений, блок памяти, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения и выбора, введены дополнительный блок сравнения и выбора,два блока формирования эталонных сигналов, дополнительный вычислитель приращений преобразователь кода, блок формирования модуля разности и формирователь выходного сигнала, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с вторым входом блока памяти, выход ключевого блока соединен с первым входом дополнительного блока сравнения и выбора, выход которого через счетчик, первый вычислитель приращений и первый блок формирования эталонных сигналов соединен со своим вторым входом, второй выход счетчика через дополнительный вычислитель приращений и второй блок формирования эталонных сигналов соединен со вторым входом первого блока сравнения и выбора, выход которого через преобразователь кода и блок формирования модуля разности соединен с выходами формирователя выходного сигнала.
Структурная электрическая схема устройства приведена на чертеже.
Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, выход которого через последовательно соединенные блок 2 памяти, блок 3 сравнения и выбора и преобразователь 4 кода подо ключен к входу формирователя 5 выходного сигнала, синхронизатор б, выход стробирования вспомогательных сигналов которого подключен к входу управления ключевого блока 8, выход которого через последовательно соединенные блок 9 сравнения и выбора, счетчик 7, вычислитель 10 приращений и блок 11 формирования эталонных сигналов подключен к виоду блока 3, блок
12 формирования модуля разности, выход счетчика 7 через последовательно соединенные вычислитель 13 приращений и блок 14 формирования эталон-. ных сигналов подключены к входам блока 9, выход блока 3 через блок
12 формирования модуля разности соединен с вторым входом формирователя выходного сигнала 5.
Устройство работает следующим образом.
Смешанный поток информационных сигналов меры И и вспомогательных сигналов меры и с выхода линии пере-. дачи поступает на входы аналого-циф- . рового преобразователя 1 и синхронизатора б. Синхронизатор б вырабатывает цикловые сигналы, определяющие цикл усреднения вспомогательных сигналов и цикл обновления эталонных сигналов для определения эоны принадлежности амплитуды измеряемых импульсов. Весь поток информации на время цикла запоминается в блоке 2.
В ключевом блоке 8 из всего потока импульсов выделяются вспомогательные сигналы разных мер. Для этого в
864544 синхронизатрре б формируются управляющие строб-импульсы. В блоке 9 принятые вспомогательные сигналы сРавниваются с и эталонными сигналами (эталонными цифровыми комбинациями), формируемыми в блоке 14. Сигналы с выхода блока 9 усредняются пувем накопления в счетчике 7, причем число каскадов счетчика 7 равно числу мер вспомогательных сигналов и и не менее двух.В вычислителе 13 по выходным сигналам счетчика 7 в конце каждого цикла вычисляются сигналы коррекции амплитуды вспомогательных сигналов>число мер которых n . Из этих сигналов в блоке 14 формируются и эталонных сигналов. Таким образом, в устройстве имеется кольцо обратной связи, что позволяет при изменении как уровня, так и шкалы измеряемой амплитуды импульсов, сформировать эталонные вспомогательные сигналы, так, чтобы вспомогательные сигналы каждой меры накапливались в своих каскадах счетчика 7, сигналы с выхода которых используются в устройстве для формирования в блоке 11 (оп-. ределения зоны принадлежности) амплитуды информационных импульсов. В вычислителе 10 по и выходным сигналам счетчика 7 вычисляются й>п сигналов коррекции амплитуд, из которых в блоке 11 формируются и эталонныхкомбинаций. Формирование и сигналов в блоке 10 по и входным сигналам осуществляется путем интерполяции, причем добавочные (й-n) сигналов располагаютСя равномерно между n входными сигналами. Между каждыми двумя входными сигналами располагаются дополй"и нительно сигналов, а величии-1 на приращения любого из й-и сигналов 6Nij вычисляется по формуле:
25 для экономии пропускной способности линии передачи, а усредненные вспомогательные сигналы используются как для коррекции амплитуд вспомогательных сигналов, так и для коррекции амплитуд информационных сигналов.
Способ измерения амплитуды импульсных сигналов позволяет повысить точность измерения, особенно при нелинейных по измерительной шкале изменениях амплитуды импульсов, поскольку приращения для коррекции ампли45 туд информационных сигналов формируются по каждой паре ближайших к ним вспомогательных сигналов. Кроме того, отсутствует временное запаздывание между информационньаии сигналами и
S0 соответствующими сргнаЛами коррекции
-ам литуд, что повышает степень соответствия корректирующих приращений изменениям амплитуды сигнала и увеличивает точность измерения.
Устройство может найти применение в измерительной технике, в одноканальных амплитудных изыерителях, а также в многоканальных (многочастотных) приемных устройствах систем пе ) редачи и приема информации, в которых необходимо точно измерить величину сигнала в каждом из частотных каналов прежде чем принять решение о выборе канала с максимальным сиг65
I где номер зоны, определяемой любой йарой соседних вспомогательных сигналов; — номер дополнительного сигнала в зоне ь;
gn„ и ап - приращение вспомога1И .( тельных сигналов.
При нестабильнОсти уровня и шкалы в канале передачи изменяются амплитуды информационных и вспомогательных сигналов, изменения последних усредняются и,используются для изменения эталонных сигналов эон определения принадлежности измеряемых сигналов, которое осуществляется в блоке 3. По выходным сигналам блока 3, представляющим результат измерения в позиционном коде, в преобразователе 4 формируется параллельный двоичный код, соответствующий результату измерения амплитуды каждого импульса. Для повышения надежности измерения амплитуды импульсов наименьший иэ сигналов разности принятого сигнала и эталон5 .ных сигналов иэ блока 3 поступает в блок 12, выходной сигнал которого соответствет модулю отклонения принятого сигнала от номинального уровня.
Прн отсутствии помех в линии передачи независимо от зоны принадлежности информационного сигнала в блок 12 поступают одинаковые цифровые комбинации, соответствующие середине зоны.
При наличии помех в зависимости от их уровня имеет место пропорциональное увеличение отклонения модуля разности на выходе блока 12. В формирователе 5 формируется выходной измерительный сигнал в цифровой форме, старшие разряды которого соответствуют квантованному значению измеряемой амплитуды, а младшие определяют надежность измерения и могуъ быть использованы для выбора данных измерений с выхода основного или резервного тракта, а также при обработке для отбраковки недостоверной информации.
Таким образом, при изменении амплитуды каждого импульса в процессе передачи первоначально выявляются изменения амплитуды вспомогательных сигналов, число мер которых невелико
864544
Формула изобретения
Вх
7831/85 ное
1. Способ цифрового измерения амплитуды импульсных сигналов, основанный на использовании квантованных информационных и вспомогательных сигналов с числом мер меньшим числа мер информационных сигналов, на интервале каждого импульса определяют принадлежность информационных сигналов к одной из зон по амплитуде путем сравнения с эталонными сигналами, усредняют вспомогательные сигналы и формируют сигналы коррекции амплитуды информационных сигйалов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, число мер вспомогательных сигналов устанавливают не менее двух, предварительно запоминают квантованные информационные и вспомогательные сигналы и определяют принадлежность вспомогательных сигналов к одной из зон по амплитуде, а после их усреднения формируют сигналы коррекции амплитуды вспомогательных сигналов, суммируют их с вспомогательными эталонными сигналами при определении принадлежности последующих вспомогательных сигналов к одной из зон по амплитуде, после формирования сигналов коррекции амплитуды информационных сигналов. суммируют их с информационными эталонными сигналами при определении принадлежности информационных сигналов к одной из зон по амплитуде, после чего преобразуют адрес зоны принадлежности каждого информационного сигнала в цифровой код.
2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом ключевого блока, второй вход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя через синхронизатор, второй выход которого соединен с первым входом блока памятИ и с вхОдом установки счетчика, выход которого подключен к входу первого вычислителя приращения, блок памяти, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения и выбора, о т л и ч à ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, введены дополнительный блок сравнения и выбора, два блока формирования эталонных сигналов, дополнительный вычислитель приращений, преобразователь кода, блок формирования модуля
15 разности и формирователь выходного сигнала, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с вторым входом блока памяти, выход ключевого блока соединен с первым
„ц} входом дополнительного блока сравнения и выбора, выход которого через счетчик, первый вычислитель приращений и первый блок формирования эталонных сигналов соединен со своим вторым входом, второй выход счетчика через дополнительный вычислитель приращений и второй блок формирования эталонных сигналов соединен со вторым входом первого блока сравнения и выбора, выход которого через преобра-.
/ у зователь кода и блок формирования модуля разности соединен с входами формирователя выходного сигнала.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1 Алиев Т.М. и Сейдель Л.Р.
Автоматическая коррекция погрешностей цифровых измерительных приборов. М., "Энергия", 1975, с.26.
2. Авторское свидетельство СССР ф) Р 664291, кл. Н 03 К 13/02 1976 (прототип).
Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
