DD217036A1 - PROCESS FOR REDUCING FAULTS IN PERIODIC MEASUREMENT SIGNALS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Stoerungen bei periodischen Messsignalen, das in der Messtechnik, insbesondere bei Geraeten, die einen digitalen Signalspeicher beinhalten, eingesetzt werden kann. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, den fuer die Durchfuehrung des Verfahrens benoetigten Aufwand wesentlich zu verringern. Bei einem Verfahren zur Verminderung von Stoerungen bei periodischen Messsignalen, insbesondere durch automatisch ablaufende digitale Mittelwertbindung, wird die Aufgabe erfindungsgemaess dadurch geloest, dass ein bei einer digitalen Differenzbildung zwischen einem zuletzt errechneten, abgespeicherten digitalen Mittelwert An 1 und einem augenblicklichen digitalen Abtastwert Sn des periodischen Messsignals entstehender Uebertrag Ue nach erfolgter digitaler Division durch einen Faktor X bei der darauffolgenden Bildung einer Summe Sn An 1 X An 1 in das niederwertigste Bit des digitalen Wertes dieser Summe eingeschoben wird, wobei bei der Differenzbildung die Gleichheit aller Bits der digitalen Abtastwerte Sn des periodischen Messsignals vermieden werden muss. FigurThe invention relates to a method for reducing interference in periodic measurement signals, which can be used in metrology, especially in devices that include a digital signal memory. The aim and the object of the invention is to substantially reduce the effort required to carry out the process. In a method for reducing disturbances in periodic measurement signals, in particular by automatically running digital mean value, the object is achieved by a digital difference between a last calculated, stored digital average An 1 and an instantaneous digital sample Sn of the periodic measurement signal resulting transfer Ue is inserted after the digital division by a factor X in the subsequent formation of a sum Sn An 1 X An 1 in the least significant bit of the digital value of this sum, wherein in the difference equality of all bits of the digital samples Sn of the periodic measurement signal must be avoided. figure
Description
iitel der ErfindungTitle of the invention
Verfahren zur Verminderung von Störungen bei periodischen MeßsignalenMethod for reducing interference in periodic measuring signals
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Störungen bei periodischen Meßsignalen, das in der Meßtechnik, insbesondere bei Geräten, die einen digitalen Signalspeicher beinhalten, eingesetzt werden kann.The invention relates to a method for reducing interference in periodic measurement signals, which can be used in the measurement technique, in particular in devices that include a digital signal memory.
Die Grundlagen eines Verfahrens zur Verminderung von Störungen bei periodischen Meßsignalen sind in dem Artikel "Calibrated Real-Time Signal Averaging" ν. 3. Eran Deardorff und Charles R. Trimble im Hewlett-Packard Oournal April 1968 S. 8 - 13 dargelegt. .The basics of a method for reducing interference in periodic measurement signals are in the article "Calibrated Real-Time Signal Averaging" ν. 3. Eran Deardorff and Charles R. Trimble in the Hewlett-Packard Journal April 1968 pp. 8-13. ,
Das Verfahren benutzt folgende Rekursionsformel:The method uses the following recursion formula:
S-A4 SA 4
Hierin bedeuten:Herein mean:
A ' - zu berechnender neuer Mittelwert ηA '- new mean value η to be calculated
A _ . — zuletzt berechneter Mittelwert S -'Abtastwert des periodischen Meßsignals X - fester Divisionsfaktor für alle ηA _ . - last calculated mean value S - 'sample of the periodic measurement signal X - fixed division factor for all η
' ·' — 2 λ— "''·' - 2 λ - "'
Diese Rekursionsformel wird iri vier bekannten automatisch ablaufenden aufeinanderfolgenden Schritten digital abgearbeitet. Im ersten Schritt des Verfahrens erfolgt die Ermittlung der Differenz zwischen dem Abtastwert des peri- .* 5Λ ödischen Meßsignals und dem zuletzt berechneten Mittelwert; Im zweiten Schritt des Verfahrens wird die digitale Division . der Differenz zwischen dem Äbtastwert des periodischen Meßsignals und dem zuletzt berechneten Mittelwert durch den Divisionsfaktor X = 2 durchgeführt. N stellt eine variable ν ganze Zahl dar. Die digitale Division wird durch das "Rechtsschieben" des digitalen Wertes der Differenz um N Stellen ausgeführt. Um auch noch Änderungen in kleinen Stellen der Differenz zu erfassen, muß notwendigerweise für die der Division folgenden zwei letzten Schritte, der Addition und des Äbspeicherns des neu berechneten Mittelwertes, die Breite der zu verarbeitenden Signale mindestens um N Stellen erweitert werden. Das führt zu einer sehr nachteiligen, erheblichen Erhöhung des Aufwandes an Digitaltechnik, was sich negativ auf , .· die Benutzbarkeit des Verfahrens in Meßgeräten mit Digitalspeicher, deren Größe und Preis auswirkt. Da nur mit einem möglichst großen Wert für N auch eine größe Verbesserung des Signal-Rauschabstandes bei periodischen Meßsignalen erreicht - wird, muß dafür auch ein großer verfahrenstechnischer Aufwand zur Realisierung des Verfahrens benutzt werden.This recursion formula is processed digitally in four known automatically running successive steps. In the first step of the process of determining the difference between the sample value of the peri- carried Λ * 5 ödischen measurement signal and the last calculated mean value. In the second step of the procedure becomes the digital division. the difference between the Abbe value of the periodic measurement signal and the last calculated average by the division factor X = 2 performed. N represents a variable ν integer. The digital division is executed by "shifting to the right" of the digital value of the difference by N digits. In order to detect even changes in small digits of the difference, the width of the signals to be processed must necessarily be extended by at least N places for the two last steps following the division, the addition and the storage of the newly calculated mean value. This leads to a very disadvantageous, considerable increase in the expenditure on digital technology, which has a negative effect on the usability of the method in measuring devices with digital memory, their size and price. Since only with the largest possible value of N also a large improvement in the signal-to-noise ratio at periodic measurement signals achieved - is, it must be used for a large process engineering effort to implement the method.
25 " . ,, . ''·' . · ' ' Ziel den Erfindung, 25 ". ,,. ''''''''' Aim the invention,
;· Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des bekannten Verfahrens in der. Weise, daß der zur Durchführung des Verfahrens benötigte Aufwand wesentlich verringert wird, obwohl nur geringfügige Änderungen bei der Durchführung des bekannten Verfahrens eintreten sollen.The object of the invention is to improve the known method in the. Way that the effort required to carry out the process is substantially reduced, although only slight changes in the implementation of the known method should occur.
- 3 - Darlegung des Wesens der Erfindung - 3 - Presentation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bestehende Verfahren zur digitalen Mittelwertbildung, die zur Verminderung von Störungen bei periodischen MeSsignalen führt, dahingehend zu verbessern, daß eine Erweiterung der digitalen Wortbreite und der zur Verarbeitung der digitalen Werte benötigten Einrichtungen um N Stellen, nach der Durchführung des zweiten Schrittes der digitalen Mittelwertbildung, unterbleiben kann. Trotz dieser Einschränkungen soll aber eine Division bis zum Wert von N= K - 1 möglich sein, wobei K die Stellenanzahl bzw. Wortbreite der digitalen Werte der Abtastwerte des periodischen Meßsignals darstellen soll. Das entspricht einer Verminderung von Störungen bei periodischen Meßsignavlen um den FaktorIt is an object of the present invention to improve the existing method of digital averaging, which leads to the reduction of disturbances in periodic MeS signals, by extending the digital word width and the facilities required to process the digital values by N digits, after execution of the second step of digital averaging, can be omitted. Despite these limitations, however, a division up to the value of N = K-1 should be possible, where K is to represent the number of digits or word width of the digital values of the samples of the periodic measurement signal. This corresponds to a reduction of interference with periodic Meßsigna v len by a factor
. 2N = Va ., 2 N = Va.
K - K -
Bei einem Verfahren zur Verminderung von Störungen bei periodischen Meßsignalen, insbesondere durch automatisch ablaufende digitale Mittelwertbildung, bei welcher, nach erfolgter digitaler Differenzbildung zwischen einem zuletzt berechneten, abgespeicherten digitalen Mittelwert ^n-1 und einem augenblicklichen digitalen Abtastwert S eines periodischen Meß-Signals, eine digitale Division dieser Differenz mit einem, insbesondere digital einstellbaren Faktor X vorgenommen wird, deren digitales Ergebnis mit dem zuletzt errechneten abgespeicherten digitalen Mittelwert summiert einen neuen abspeicherbaren digitalen Mittelwert ergibt, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein bei der digitalen Differenzbildung zwischen dem zuletzt errechneten, abgespeicherten digitalen Mittelwert A und dem augenblicklichen digitalen Abtastwert S des periodischen Meßsignals entstehender übertrag 0, nach erfolgter digitaler DivisionIn a method for reducing interference in periodic measurement signals, in particular by automatically running digital averaging, in which, after the digital difference between a last calculated, stored digital average ^ n-1 and an instantaneous digital sample S of a periodic measurement signal, a digital division of this difference with a, in particular digitally adjustable factor X is made, the digital result with the last calculated stored digital mean summed results in a new storable digital mean, the object is achieved in that one in the digital difference between the last calculated , stored digital average A and the instantaneous digital sample S of the periodic measurement signal resulting transfer 0, after the digital division
durch einen Faktor X bei der darauffolgenden Bildung einerby a factor X in the subsequent formation of a
S-A 'S-A '
Summe η η - 1 + . in das niederwertigste Bit desSum η η - 1 + . in the least significant bit of the
X η - 1 ·..._X η - 1 · ...
digitalen Wertes dieser Summe eingeschoben wird, wobei bei der Differenzbildung die Gleichheit aller Bits der digitalen Abtastwerte S des periodischen Meßsignals vermieden werden muß.digital value of this sum is inserted, wherein the difference in the equality of all bits of the digital samples S of the periodic measurement signal must be avoided.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert werdenThe method according to the invention will be explained using an exemplary embodiment
Die zugehörige Zeichnung zeigt: The accompanying drawing shows:
ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrensa block diagram of an arrangement for carrying out the method according to the invention
In einem ersten Verfahrensschritt gelangt der digitale Wert des an der Eingangsklemme 1 anliegenden periodischen Meßsignals über einen Vergleicher 2 und einen Multiplexer 3 an einen zweiten Eingang eines Rechenwerkes 4. Dabei wird, durch Zuleitung eines aus dem Ergebnisausgang des Vergleichers 2 kommenden logischen Signals, bei Gleichheit aller Bits der digitalen Abtastwerte S. das dem niederwertigsten Bit folgende Bit aus dem Busausgang des Analog-Digitalwandlers 5 mittels eines gesteuerten Negators 6, der vorteilhafterweise durch ein EXKLUSIV-ODER-Glied gebildet werden kann, negiert und wieder dem ersten Buseingang des Multiplexers 3 zugeführt., Somit können niemals alle Bits des ersten Buseingangs des Multiplexers 3 den gleichen logischen Wert annehmen.In a first method step, the digital value of the voltage applied to the input terminal 1 periodic measurement signal passes through a comparator 2 and a multiplexer 3 to a second input of an arithmetic unit 4. It is, by supplying a coming out of the result output of the comparator 2 logic signal, for equality all bits of the digital samples S. the bit following the least significant bit from the bus output of the analog-to-digital converter 5 by means of a controlled inverter 6, which may be advantageously formed by an exclusive-OR gate, negated and fed back to the first bus input of the multiplexer 3 ., Thus, never all bits of the first bus input of the multiplexer 3 can assume the same logical value.
Aus. einem Hauptspeicher 7 gelangt im ersten Verfahrensschritt ebenfalls der errechnete abgespeicherte digitale Mittelwert A ± an den ersten Eingang des Rechenwerkes 4. Das Rechenwerk 4 soll mittels einer nicht dargestellten SteuerschaltungOut. In a first memory step 7, the calculated stored digital mean value A ± also arrives at the first input of the arithmetic unit 4 in the first method step. The arithmetic unit 4 is intended to operate by means of a control circuit (not shown)
'.': - 5 -'.': - 5 -
auf Subtraktion geschaltet sein. Damit liegt am Ausgang des Rechenwerkes 4 der digitale Wert der Differenz S -A ,be switched to subtraction. Thus lies at the output of the arithmetic unit 4, the digital value of the difference S -A,
Π Π "· J.Π Π "· J.
der in ein Schieberegister 8 übernommen wird. In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt die Division letzterer Differenz durch den Faktor X = 2 durch Rechtsschieben des digitalen Wertes der Differenz S-A „ um N Stellen. Dabeiwhich is taken over in a shift register 8. In a second method step, the latter difference is divided by the factor X = 2 by shifting the digital value of the difference S-A "to the right by N digits. there
η η - l .η η - l.
wird über den Serieneingarig des Schieberegisters S der im Rechenwerk 4 entstehende Obertrag 0 negiert nachgeschoben. Selbiger Obertrag C wird in einem dritten Verfahrensschrittis negated fed over the Serieneingarig the shift register S of Oberteil 0 resulting in the arithmetic unit 4 negated. The same Obertrag C is in a third step
IQ in das niederwertigste Bit des am Busausgang des Schiebere- IQ into the least significant bit of the bus output of the
· ' s '·» ' A ^ · 'S' · »'A ^
gisters 8 anliegenden digitalen Ergebnisse η η -,1 gisters 8 digital results η η -, 1
über, einen elektronischen Umschalter 9, der1insbesondere, aus NAND-Gliedern bestehen kann, eingefügt. Der elektronische Umschalter S ist in dem dritten Verfahrensschritt auf den vom Rechenwerk 4 kommenden O.bertrag 0 mittels einer nicht dargestellten Steuerschaltung umgeschaltet. Der logische Wert des Übertrages 0 bei der Differenzbildung ist: ' .. ' ' .·.' ' 'via, an electronic switch 9, 1 in particular, may consist of NAND members inserted. The electronic switch S is in the third step to the coming from the calculator 4 O.bertrag 0 switched by means of a control circuit, not shown. The logical value of the transfer 0 in the difference formation is: '..''.·.'''
'' Sn > An _ ± , O= -I"' - .'' S n > A n _ ± , O = -I '' -.
Sn ο' An _ 1 ü = »0-S n ο 'A n _ 1 ü = »0
In η Wiederholungen des Verfahrens wird also der logische Wert des Übertrages 0 solange im dritten Verfahrensschritt dazu addiert, bis eine Angleichung des -errechneten abgespeicherten digitalen Mittelwertes A '^1 an den augenblicklichen digitalen Abtastwert S erfolgt. Dabei wird immer -die Mittelwertbildung durchgeführt. Es wird also die Änderung in 30. den durch die Division der Differenz verlorengegangenen Stellen über den Übertrag 0 der Differenz erfaßt und es werden gleichzeitig durch die Mittelwertbildung Störungen vermindert Da der Multiplexer 3 nach Beendigung des ersten Verfahrensschrittes wieder auf seinen, mit dem Busausgang des Schieberegisters 8 verbundenen zweiten Buseingang umgeschaltet ist,In η repetitions of the method, therefore, the logical value of the transfer 0 is added to it in the third method step until an alignment of the calculated digital average A '^ 1 with the instantaneous digital sample S takes place. In this case, the averaging is always carried out. Thus, the change in the points lost by the division of the difference is detected via the transfer 0 of the difference and, at the same time, averaging is reduced by averaging Since the multiplexer 3 returns to its state with the bus output of the shift register after completion of the first method step 8 connected second bus input is switched,
liegt am Busausgang des Rechenwerkes 4 der berechnete neue digitale Mittelwert A ,da dieses nach Beendigung des ersten Verfahrensschrittes wieder auf die Rechenart Addition umgeschaltet sein soll. Mit einem, um die Rechenzeit des Rechen-.werkes 4 verzögerten Steuersignal aus einer nicht dargestellten Steuerschaltung kann der berechnete neue digitale Mittelwert A_ noch während des dritten Verfahrensschrittes in das Schieberegister 8 aufgenommen werden. In einem vierten und letzten Verfahrensschritt wird·der berechnete neue digitale Mittelwert A ,der am Ende des dritten Verfahrensschrittes am BusajiUsgang des Schieberegisters 8 anliegt, statt des, errechneten abgespeicherten digitalen Mittelwertes A _ . in den Hauptspeicher 7 übernommen. Gleichzeitig wird der Analog-Digital-Wandler 5 über eine nicht dargestellte Steuerschaltung zur Umsetzung eines neuen Abtastwertes des an der Eingangsklemme anliegenden periodischen Meßsignals gestartet. Nach dem Ablauf der Umsetzung setzt der Analog-Oigitalwandler 5 wieder , die Durchführung des Verfahrens in den geschilderten vier Verfahrensschritten in Gang. Damit entsteht ein automatischer Ablauf des Verfahrens. Das analoge periodische Meßsignal, dessen Störungen mittels oftmaliger Anwendung des Verfahrens auf die Abtastpunkte des periodischen Meßsignals verringert werden, kann durch das Auslesen des Hauptspeichers 7 bei Umschaltung des Rechenwerkes 4 auf die Betriebsart "Erster Buseingang" + "0" über einen Digital-Anälogwandler 10 an einer Ausgangsklemme 11 entnommen werden.is located at the bus output of the arithmetic unit 4 of the calculated new digital average A, since this is to be switched back to the calculation type addition after completion of the first process step. With a control signal delayed by the computing time of the arithmetic unit 4 from a control circuit, not shown, the calculated new digital average A_ can still be recorded in the shift register 8 during the third method step. In a fourth and final method step, the calculated new digital mean value A, which is present at the end of the third method step at the bus start point of the shift register 8, instead of the calculated digital average A _. transferred to the main memory 7. At the same time, the analog-to-digital converter 5 is started via a control circuit (not shown) for converting a new sample of the periodic measuring signal applied to the input terminal. After the end of the implementation of the analog-to-digital converter 5 again, the implementation of the method in the described four process steps in motion. This creates an automatic procedure of the procedure. The analog periodic measurement signal whose interference is reduced by means of frequent application of the method to the sampling points of the periodic measurement signal, by reading the main memory 7 when switching the arithmetic unit 4 to the mode "first bus input" + "0" via a digital Anälogwandler 10th be removed at an output terminal 11.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD25421283A DD217036A1 (en) | 1983-08-25 | 1983-08-25 | PROCESS FOR REDUCING FAULTS IN PERIODIC MEASUREMENT SIGNALS |
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DD (1) | DD217036A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3611772A1 (en) * | 1986-04-08 | 1987-10-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | METHOD FOR FIXING A CURRENT MEASUREMENT |
DE3836115A1 (en) * | 1988-10-22 | 1990-04-26 | Bodenseewerk Geraetetech | FILTER FOR OBTAINING A CURRENTLY CONSTANT USE SIGNAL FROM A NOISED MEASURING SIGNAL |
CN108227475A (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-29 | 中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所 | A kind of suppressing method of direct current generator periodic jamming signals |
-
1983
- 1983-08-25 DD DD25421283A patent/DD217036A1/en unknown
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