Способ и устройство регистрации формы однократных электрических сигналов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01.81 (21) 3251224/18-21 (51 М.Кл. с присоединением заявки М (23) Приоритет

G 01 R 29/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 231282.Бюллетень М. 47 (53j УДК 621. 317.

I . 32 (088. 8) Дата опубликования описания 23. 12. 82 (72) Авторы изобретения

А.М.Беркутов, И. П.Гиривенко, А.В.Кожухов, Е.М.Прошин, и В.Н.Штырков

1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ФОРМЫ

ОДНОКРАТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится -к электро= измерительной технике и может быть использовано при разработке устройств регистрации формы однократных электрических сигналов.

Известен способ регистрации формы однократных электрических сигналов, захлючающийся в преобразовании сигнала в циФровой код, взятии дискрет- ных отсяетов через равные промежутки времени, запоминании кодированных значений, отображении формы сигнала f1).

Известно реализующее этот способ устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, запоминающий блок и блок отображения (1 ), Недостатком этих способа и устройства является потеря информации в .условиях оприорной неопределенности относительно длительности сигнала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ регистрации формы однократных электрических сигналов, заключаю щийся в преобразовании исследуемого сигнала в цифровой код, взятии дискретных отсчетов через минималь(ный интервал времени, запоминании кодированных дискретных значений сигнала, исключении половины,запом5 ненных дискретных кодированных значений сигнала через один отсчет при каждом превышении регистрируемого обЪема информации, запоминании на позиции исключенных кодированных дискретных значений сигнала последующих, взятых через интервал времени вдвое большем, чем до предыдущего превышения. регистрируемого объема информации, отображения формы сигнала при окончанИи регистрации, определяемом один раз по совпадению сигнала с заранее установленным признаком g 2). Устройство регистрации формы однократных электрических сигналов содержит последовательно соединенные усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти и матричный индикатор, причем блок памяти соединен с выходами адресного блока и блока записи — считывания, вход блока определения длительности сигнала соединен с выходом усилителя, а выход — с управляющими входами адресного блока и блока записи-считывания., установочный вхо4 которого

983584 подключен к генератору импульсов, а выход блока записи-считывания соединен с входом счетчика, выход которого подключен к обнуляющему входу адресного блока, подключенного через блок масштабирования к блоку записисчитывания (2).

Окончание регистрации в известном способе происходит один раэ, по совпадении сигнала x(t) с заранее установленным признаком.

В условиях априбрной неопределенности относительно длительности и спектра исследуемого сигнала установленный признак конца регистрации может многократно повторяться. 15

При этом окончание регистрации наступает с появлением первого из многократно повторяющегося признака конца регистрации. Информация об участке сигнала, поступающая после 2р первого признака окончания регистрации, теряется, т.е. происходит резкое снижение точности регистрации на всем временном диапазоне исследуеМого сигнала. 25

В из в ест ном устройств е осуществляется однократное выделение конца сигнала при многократном его появлении, что приводит к тому, что исследуемый сигнал, поступающий пос- gp сле первой команды Конец регистрации, теряется.

Недостатком известного способа и известного устройства является потеря информации B услОвиях априорной 35 неопределенности относительно длительности и спектра исследуемого сигнала.

Целью изобретения является уменьшение потери информации в условиях априорной неопределенности относительно длительности и спектра исследуемого сигнала.

Эта цель достигается тем, что согласно способу регистрации формы 45 однократньы электрических сигналов, заключающемуся в преобразовании сигнала в цифровой ход, запоминании кодированных дискретных значений сигнала, исключении запомнен-. ных кодированных значений сигнала через один отсчет при превышениях регистрируемого объема информации, запоминании на позиции исключенных значений сигнала последующих кодированных значений .сигнала, дискретные отсчеты берут в моменты первого иэ повторяющихся подряд пересечений сигнала с уровнями квантования, запоминают отсчет времени и позицию, соответствующую последнему запомненному значению сигнала и отсчету времени, необходимую для запоминания последующего кодированного значения сигнала и отсчета времени, восстанавливают и отображают эарегистриро- 65 ванную часть сигнала после каждого нового запомненного дискретного значения сигнала и отсчета времени до появления последующего кодированного дискретного значения сигнала, исключают уровни квантования. через один и запомненные отсчеты времени, соответствующие исключенным значениям сигнала при превышениях регистрируемого объема информации, запоминают на позиции исключенных отсчетов времени последующие отсчеты времени, непрерывно восстанавливают и отображают форму сигнала после его окончания.

При этом устройство регистрации формы однократных электрических сигналов, содержащее усилитель:, вход которого соединен с шиной исследуjeMoro сигнала, а выход - с входом аналого-цифрового преобразователя,, выходом подключенного к первому входу первого блока памяти, второй вход которого связан с первым выходом блока записи-считывания, а третий вход - с выходом адресного блока, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика импульсов, первым входом подключенного к третьему выходу блоке записи-считывания, генератор импульсов и блок отображения, снабжено блоком восстановления формы сигнала, блоком дискретных отсчетов, регистром памяти, вторым счетчиком..импульсов и вторым блоком памяти, выход которого связан с вторым входом блока восстановления формы сигнала, второй управляющий вход — с третьим входом первого блока памяти и информационным входом регистра памяти, первый управляющий вход - с..вторым входом первого блока памяти, а информационный вход .с выходом второго счетчика импульсов, обнуляющий вход которого соединен с обнуляющим входом адресного блока и третьим выходом блока записи-считывания, а счетный вход — с первым выходом генератора импульсов, третий выход которого подключен к третьему входу блока восстановления формы сигнала, а второй выход -. к счетному входу адресного. блока, выход переполнения которого связан с вторым входом первого счетчика импульсов, второй вход - с вторым выходом блока восстановления формы сигнала, а установочный вход — с выходом регистра памяти,, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока записи-считывания, входом подключенного к третьему входу адресного блока и выходу блока дискретных отсчетов, управляющий вход которого связан с выходом первого счетчика импульсов, а вход - с входом первого блока памяти, выход которого сое983584 динен <. Первым входом блока восстановления формы сигнала, первым выходом подключенного к входу блока отображения.

Реализация способа рассматривается на примере сигнала x(t), приведенного на фиг.1 б ° Аналоговый (непрерывный) электрический сигнал x(t) преобразуется в цифровой код. Это преобразование заключается в том, что текущее значение аналогового сиг- 0 нала x(t) отождествляется с одним из соседних уровней квантования у„ (1=0,1,2,...), которому соответствует определенный цифровой код.

Дискретные отсчеты берутся в моменты первого из повторяющихся подряд пересечений исследуемым сигналом уровней квантования. Это также означает, что дискретные отсчеты берутся и при одном неповторяющемся 20 подряд пересечении сигнала с уровнями квантования. Причем каждому дис— кретному отсчету соответствует кодированное значение сигнала.

С запоминанием кодированных ди- 25 скретных значений сигнала и соответствующих отсчетов времени также запоминается позиция последнего запомненного кодированного дискретного значения сигнала и отсчета вре- 30 мени. Это необходимо для запоминания последующего кодированыого дискретного значения сигнала и отсчета времени, так как после каждого запоминания кодированного дискретного зна- 35 чения сигнала и соответствующего отсчета времени регистрация прекращается и начинается восстановление и отображение формы зарегистрированной части сигнала, которое длится 40 до взятия и запоминания последующего дискретного значения сигнала по первому из повторяющихся подряд пересечений сигнала с уровнями квантования.

По запомненной позации последнего

:записанного значения сягиала и вре мени определяется позющия последую,щего запоминаемого кодированного

:значения сигнала и отсчета времени.

Признаком окончаимя регистрации является окончание записи кодированных дискретных эначейжй сигнала и соответствующих отсчетов времени.

Этот признак конца регистрации вы-. целяется многократно — после каждого взятия и запоминаиия кодированных. значений сигнала и отсчетов времени. При таком многократном выделении конца регистрации в условиях априорной неопределенности относительно длительности и спектра сигнала повышается точность регистрации на всем временном диапазоне.

Этот вывод следует из того, что последний из многократно повторяю- 65 шихся признаков конца регистрации выделяется после запоминания последнего кодированного дискретного значения сигнала и соответствующего отсчета времени, т.е. по окончании сигнала.

При каждом превышении регистрируемого объема информации исключаются уровни квантования через один, исключаются запомненные кодированные дискретные значения сигнала и соответствующие отсчеты времени через одно значение. В данном случае регистрированный объем информации, так же как и при известном способе можно выразить через максимальное число регистрируемых отсчетов М. Поэтому после превышения числа зарегистрированных отсчетов более М происходит йсключение .половины уровней квантования через один, а также исключение кодированных дискретных значений сигнала и соответствующих отсчетов времени через одно значение.

На позиции исключенных кодированных дискретных значений сигнала и отсчетов времени запоминаются последующие кодированные дискретные значения сигнала и отсчеты времени.

Одновременно с этим запоминаются позиции последующих записываемых значений сигнала и времени. По.окончании записи каждого кодированного дискретного значения сигнала и>отсчета времени начинается восстановление и отображение формы зарегистрированной части сигнала, которое длится до появления последующего кодированного значения сигнала.

Отсчет времени ty соответствует превышению максимального числа М зарегистрированных отсчетов. При этом исключаются уровни квантования через один, а также исключаются кодированные дискретные значения сигнала и отсчеты времени через одно значение и так далее.

При окончании сигнала, после запоминания последнего кодированного ,дискретного значения сигнала и со ответствующего отсчета времени происходит восстановление и отображение формы сигнала, т.е. регистрация сигнала на этом полностью заканчивается.

На фиг.1 приведен график зависимос. ти уровня квантования от времени; на фиг.2 — структурная электрическая схема варианта устройства, реализующего способ.

Устройство состоит из усилителя 1, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2, первого блока 3 памяти, блока 4 восстановления формы сигнала, блока 5 отображения, блока б дискретных отсчетов, первого счетчика 7 импульсов, адресного блока В, блока 9 записи-считывания, регистра

983584

10 памяти, генератора 11 импульсов, второго счетчика 12 импульсов и второго блока 13 памяти.

Устройство работает следующим образом

Перед началом регистрации блоком

9 записи-считывания обнуляется адресный блок 8, первый 7 и второй 12 счетчики.

Исследуемый сигнал x(t) усиливается усилителем 1, преобразуется в цифровой код следящим., АЦП 2 и поступает на блок 6 выбора дискретных отсчетов.

В момент t первого пересечения ,сигналом х() {фиг.l а) уровня квантования у с выхода, блока 6 выбора дискретных отсчетов на адресный блок

8 и блок 9 записи-считывания посту1 пает управляющий сигнал под действи- ем которого, адресный блок 8 выбирает позицию Q„ (адрес) блоков 3 и 13 памяти, в которую соответственно запоминаются х(Q и, а блок 9 записисчитывания вырабатывает сигнал записи информации в блоки 3 и 13 памяти. Длительность этого сигнала равна времени записи информации в блоки

3 и 13 памяти. После этого блок 9 записи-считывания возвращается в исходное состояние — состояние считывания.

Одновременно с записью информации х((), „ в блоки 3 и 13 памяти в регистр 10 памяти запоминается позиция Ga .

Окончание записи сигнала х(, ) есть первый из многократно повторяющегося признака конца регистрации. При этом блок 9 записи-считывания автоматически переходит из режима записи в режим считывания.

В режиме считывания иэ блоков 3 и 13 памяти выводится зарегистрированная информация, которая поступает на блок 4 восстановления формы сигнала. После восстановления зарегистрированный участок сигнала высвечивается на блоке 5 отображения °

В момент t> пересечения сигналом

x(t) (фиг,la) уровня квантования у, с выхода блока б выбора дискретных отсчетов на адресный блок 8 и блок 9 записи-считывания поступает управляющий сигнал, под действием которого адресный блок 8 на основании позиции Щ, хранящейся в регистре 10 памяти, выбирает позицию Q< блоков

3 и 13 памяти, соответствующую запоминаемым значениям х() и блок 9 записи-считывания вырабатывает сигнал записи информации в блоки 3 и 13 памяти. Далее в регистр 10 памяти запоминается позиция Ц .

Окончание записи сигнала х(1 ) и отсчета времени Ь есть второй иэ многократно повторяющегося признака конца регистрации. При этом блок 9 записи-считывания автоматически переходит из режима записи в режим считывания.

В режиме считывания из блоков 3 и

13 памяти выводится зарегистрированная информация, которая поступает на блок 4 восстановления формы сигнала. После восстановления зарегистрированный участок сигнала высвечивается на блоке 5 отображения и т.д.

В момент ty (фиг.la) первого переполнения емкости блоков 3 и 13 ,памяти первый счетчик 7 считает имi5 пульс переполнения адресного блока 8 (для большей наглядности взято конкретное ыисло емкости памяти, равное девяти). Код с выхода первого счетчика 7 поступает на блок б взятия

20 дискретных отсчетов. При этом блок б взятия дискретных отсчетов выдает управляющие сигналы на блок 9 записи-считывания и адресный блок 8 при пересечении сигнала x(t) с каж25 ура вторым уровнем квантования (фиг.la). Это приводит к равномерному распределению точности .регистрации по,всему временному диапазону регистрируемого сигнала.

В момент t o (фиг.lб) пересечения сигнала x(t) с уровнем квантования у запомненные значения х(t ) и на позиции блоков 3 и 13 памяти исключаются, а на их место (ф ) запоминаются значения x(t O) и (О

Далее в регистр 10 памяти запоминается позиция ф ..

Окончание записи сигнала х(t p ) и отсчета времени t есть десятый из многократно повторяющегося признака конца регистрации. При этом блок 9 записи-считывания автоматически переходит иэ режима записи в режим считывания.

В режиме считывания иэ блоков 3 и 13 памяти выводится зарегистрированная информация, которая поступает на блок 4 восстановления формы сигнала. После восстановления зарегистрированный участок сигнала высвечивается на блоке 5 отображения.

В момент t<<. (фиг.lб) пересечения сигнала x(t) с уровнем квантования у запомненные значения x(t4) и

t на позиции 4„ которая определяется по хранящейся в регистре 10 памяти позиции Й, исключаются. На позицию 94 запоминаются значения

x(t ) и t . Далее в регистр 10

60 памяти запоминается позиция g< .

Окончание записи сигнала х() и отсчета времени 1.. есть одиннадцатый из многократно повторяющегося признака конца регистрации. При этом 5 блок 9 записи-считывания автомати983584 чески переходит из режима записи в режим считывания.

В режиме считывания из блоков 3 и 13 памяти выводится зарегистрирован ная информация, которая поступает на блок 4 восстановления формы сигнала. После восстановления зарегистрированный участок сигнала высвечивается на блоке 5 отображения и т.д, Окончание записи последнего значения сигнала х(4б ) и соответствующего отсчета времени. 1 б есть последний иэ многократно повторяющегося признака конца регистрации, который совпадает с концом сигнала x(t) . При этом блок 9 записи-считывания автоматически переходит из режима записи в режим считывания, который больше не прерывается, так как с блока 6 выбора дискретных отсчетов на блок 9 записи-считывания по окончании сигнала x(t) управляющих сигналов не поступает.

В режим считывания из блоков 3 и 13 памяти выводится зарегистрированная информация, коТорая поступает на блок 4 восстановления формы сигнала. После восстановления зарегистрированный сигнал P(t) высвечивается на блоке 5 отображения.

Так как по окончании сигнала x(t) режим считывания информации из блоков 3 и 13 памяти не прерывается, то соответственно не прерывается восстановление и отображение зарегистрированного сигнала.

Йредлагаемый способ и устройство позволяет уменыаить потерю информа- ции в условиях априорной неопределенности относительно длительности и спектра исследуемого сигнала, т.е. повысить точность регистрации на всем временном диапазоне исследуемого сигнала.

Формула изобретения ьз входом-первого счетчика импульсов, 1, Способ регистрации формы однократных электрических сигналов, заключающийся в преобразовании сигнала в циФровой код, запоминании кодированных дискретных значений сигнала, исключении запомненных кодированных значений сигнала через один отсчет при превышениях регистрируемого объема информации,.запоминании на позиции исключенных значений сигнала последующих кодированных значений сигнала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения потери информации в условиях априорной неопределенности относительно длительности и спектра исследуемого сигнала, дискретные отсчеты берут в моменты первого из повторяющихся подряд пересечений сигнала с уровнями квантбвания, запоминают отсчет времени и позицию, соответствующую последнему запомненному значению сигнала и отсчету времени, необходимую для запоминания последующего кодированного значения сигнала и отсчета времени, восстанавливают и отображают зарегистрированную часть сигнала после каждого нового запомненного дискретного. значения сигнала и отсчета времени до появления последующего кодированного значения сигнала, исключают уровни квантования через один и запомненные отсчеты времени, соответствующие

15 исключенным значениям сигнала при превышениях регистрируемого объема информации, запоминают на позиции

- исключенных отсчетов времени последующие отсчеты времени, непрерывно восстанавливают и отображают форму сигнала после его окончания.

2. Устройство регистрации формы однократных электрических сигналов, содержащее усилитель, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а выход — с входом аналого-цифрового преобразователя, выходом подключенного к первому входу первого блока памяти, второй вход которого

30 связан с первым выходом блока записи-считывания, а третий вход - с выходом адресного блока, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика импульсов, первым

35 входом подключенного к третьему выходу блока записи-считывания, генЕратор импульсов и блок отображения о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения потери информации

40 в условиях априорной неопределенности относительно длительности и спект. ра исследуемого сигнала, оно снабжено блоком восстановления формы сигнала, блоком дискретных отсчетов, 45 регистром памяти, вторым счетчиком импульсов и вторым блоком памяти, выход которого связан с вторым входом блока восстановления формы сигнала, второй управляющий вход - с

50 третьим входом первого блока памяти и информационным входом регистра .памяти, первый управляющий вход— с вторым входом первого блока памяти, а информационный вход — с выходом второго счетчика импульсов, обнуляющий вход которого соединен с обнуляющим входом адресного блока и третьим входом блока записи-считывания, а счетный вход — с первым выходом генератора импульсов, третий вход которого подключен к третьему входу блока восстановления формы сигнала, а второй выход — к счетному входу адресного блока, выход переполнения которого связан с вторым

983584

12 второй вход — с вторым выходом блока восстановления формы сигнала, а установочный вход — с выходом регистра памяти, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока записи-считывания, входом подключенного к третьему входу адресного блока и выходу блока дискретных отсчетов, управляющий вход которого связан с выходом первого счетчика: импульсов, а вход — с входом первого блока памяти, выход которого соедиХ ф

98

Ут

Ую

9s

У

У

Ую

Уг у

Уа

bs ф(Уз

9z

Уо

УР

Ук

Ун

Ф Уз

9»

Ул

yg

Ую нен с первым входом блока восстановления формы сигнала, первым выходом подключенного к входу блока отображения.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы для научных исследований, 1972, Р 8.

2. Авторское свидетельство СССР

10 М 703846, кл..G 06 К 15/18, 1977 (прототип).

tn го ЬФ Ьf5 Р16

983584

Составитель Лившиц

Редактор И.Николайчук Техред И.Тепер КорРектор А. Гриценко

Заказ 99 l2/52 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l1303S, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4