DE3236693C2 - Anordnung zur Signalspeicherung und Signalanzeige für die Überwachung von periodischen Signalen - Google Patents

Abstract

System zur Speicherung und Sichtbarmachung von Wellenformen, das insbesondere in Kombination mit digitalen Oszilloskopen nützlich ist. Danach werden einander folgende Wellenformen eines wiederholten Signals mit einer Bezugswellenform verglichen und nach Erkennung einer Differenz oder einer Änderung innerhalb der Wellenform wird die geänderte Wellenform automatisch gespeichert. Zusätzlich zu konventionellen Speichern zur Aufnahme und zur Sichtbarmachung der Wellenformen sind ein Speicher zur Speicherung einer Bezugswellenform und ein Speicher zur Speicherung einer geänderten Wellenform vorgesehen. Zunächst wird eine Bezugswellenform ausgewählt und gespeichert; danach werden die folgenden Wellenformen mit der Bezugswellenform verglichen und mit Hilfe eines Mikroprozessors werden Änderungen erkannt. Mehrere Arten zur Sichtbarmachung und Erkennung von Änderungen sind realisierbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Konventionelle digitale Oszillographen dienen zur Aufzeichnung und Sichtbarmachung von zeitlich sich ändernden elektrischen Signalen; dies geschieht durch Umwandlung analoger Signale in digitale Größen, welche dann als vollständiger Signalzug gespeichert werden, um später wieder auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre dargestellt zu werden. Üblicherweise arbeiten digitale Oszillographen in voneinander unabhängigen Erfassungs- oder Speicherbetriebsarten und Anzeigebetriebsarten; dabei sind getrennte Signalspeicher für jede Betriebsart vorgesehen und erlauben daher die Verwendung unabhängiger und möglicherweise unterschiedlicher Taktfrequenzen. Wegen der begrenzten zur Signalspeicherung zur Verfügung stehenden Speicherkapazität und des Zeitverlustes, der zwischen der Signalerfassung und der nachfolgenden Signalanzeige auftritt, sind an die Anwenderbedürfnisse angepaßte unterschiedliche Betriebsarten entwickelt worden.

Aus der US-PS 41 98 683 ist eine Betriebsart bei einem Mehrfach-Signalspeichersystem bekanntgeworden, in dem mehrere Signalzüge zeitlich nacheinander aufgenommen und in getrennten entsprechenden Signalspeichern gespeichert werden und mit Hilfe einer Steuereinrichtung und eines Speicherzählers in chronologischer Folge angezeigt werden. Wird ein neuer Signalzug erfaßt, so wird der älteste Signalzug gelöst.

Aus der US-PS 42 71 486 ist eine andere Betriebsart bei einem Signalspeichersystem bekanntgeworden, bei dem in einem Signalzug auftretende maximale Signalabweichungen in vorgegebenen Intervallen gespeichert werden, so daß eine vollständige Hüllkurve des Signais

angezeigt werden kann.

Die DE-OS 22 17 235 befaßt sich mit der Feststellung von Änderungen in menschlichen Elektrokardiogrammen in zeitlich aufeinanderfolgenden Messungen. Dabei wird zunächst ein erstes Elektrokardiogramm aufgenommen, digitalisiert und sodann in einem ersten Speicher gespeichert Zu einem späteren Zeitpunkt wird ein weiteres Elektrokardiogramm aufgenommen, ebenfalls digitalisiert und sodann in einem zweiten Speiche· gespeichert Um Abweichungen des später aufgenommenen Elektrokardiogramms vom zuerst aufgenommenen Elektrokardiogramm festzustellen, werden die Inhalte der beiden Speicher miteinander verglichen. Daher kann das zuerst aufgenommene Elektrokardiogramm als fleferenz-Signalverlauf und das später aufgenommene Elektrokardiogramm als nachfolgend aufgenommener Signalzug angesehen werden.

Eine derartige Anordnung besitzt also ebenfalls einen Referenzsignalspeicher zur Speicherung eines Referenzsignals sowie einen Signalerfassungsspeicher zur Speicherung eines !aufenden zu überwachenden Signals sowie eine Steuerlogik zum Vergleich des Referenzsignals mit dem laufenden zu überwachenden Signal.
Damit ist es jedoch nicht möglich, verschiedene Signal-Darstellungsarten zu realisieren, indem aus unterschiedlichen Signalen jedes Signal (beispielsweise durch Betrachtung auf einem Sichtgerät) als Referenzsignal ausgewählt werden kann, wonach dann Signale, welche von diesem Referenzsignal abweichen bzw. von diesem verschieden sind, automatisch erfaßt und gespeichert werden und sowohl das Referenzsignal als auch das Abweichungssignal für einen Sichtvergleich angezeigt werden können.

So ist es oftmals erwünscht, periodische elektrische Signale zu überwachen, um beliebig und zufällig auftretende Änderungen — beispielsweise Störimpulse, fehlende Impulse — zu erkennen und um derartige sich ändernde Phänomene, ggf. im Vergleich zu einem Referenzsignal, zwecks Sichtbarmachung z,·; speichern. Eine derartige Überwachung kann für den Anwender sehr zeitraubend sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der in Rede stehenden Art anzugeben, mit der aufeinanderfolgende Signalzüge eines periodischen Signals mit einem Referenzsignal vergleichbar nach Erkennen einer Abweichung automatisch speicherbar und eine Anzeige des Signals oder auch von Teilen dieses Signals möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiis des Patentanspruches 1 gelöst.

Di= erfindungsgemäße Anordnung besitzt den Vorteil, daß beliebig auftretende Signalabweichungen von einem Referenzsignal automatisch erkannt und gespeichert werden und daß dabei die Erkennung von beliebig auftretenden Signaländerungen nicht zeitraubend ist, da derartige Signaländerungen automatisch gespeichert und zu beliebigen Zeitpunkten anzeigbar sind.

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in

6u Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild eines eine erfindungsgemäße Anordnung enthaltenden digitalen Oszillographen: und

Fig.2A, 2B, 2C jeweils ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Funktion der erfindungsgemäßen Anord-

nung.

F i g. 1 zeigt einen digitalen Oszillographen mit einem Aufnahmesystem 10, mit einem Sichtsystem 12, mit einer Vergleichslogik- und Steuerstufe 14 und mit einem dieser zugeordneten Bus 16. Die Steuerstufe 14 enthält ein Mikroprozessorsystem mit einer Vergleichslogik. Ober einen Eingang 20 werden einer Eingangssignal-Verarbeitungs- und Analog/Digitalwandlerschaltung 22 Analogsignale zugeführt, die an sich bekannte Puffer-, Dämpfungs-, Vorverstärker- und Triggerschahungen zur Signalverarbeitung auf geeignete Pegel sowie Einstellung auf den Einsatz für die Umwandlung in n- Bit-Digitaldaten durch den Analog/Digitalwandler enthält. Der Analog/Digitalwandler ist zweckmäßig so ausgebildet, daß zur Erzeugung der Digitaldaten mit vorgegebener Folgefrequenz eine Signaltastung erfolgt. Digitaldaten werden über einen (nicht dargestellten) synchron mit dem Tasttakt des Analog/Digitalwandlers arbeitenden AdreBzähler in einen Signalerfassungsspeicher 24 eingespeichert. Dieser Signalerfassungsspeicher 24 besitzt eine Speicherkapazität, die zur Speicherung eines Signaizuges bzw. einer information mit der Breite des Bildschirms ausreicht.

Das Sichtsystem 12 enthält einen Signalanzeigespeicher 30, einen Anzeigetakt- und Adreßzähler 32, einen Digital/Analogwandler- und Vertikalverstärker 34, einen Digitel/Analogwandler-Horizontalverstärker 36 sowie ein Sichtgerät 38. Die genannten Schaltungsteile enthalten an sich bekannte Schaltungen wie sie üblicherweise in digitalen Oszillographen benutzt werden. Der Signalanzeigespeicher 30 wird über den Bus 16 durch die Steuerstufe 14 mit Daten geladen, welche einen Signalzug darstellen. Die im Signalanzeigespeicher 30 gespeicherten Anzeigedaten werden mittels eines Anzeigetakt- und Adreßzählers 32 ausgetaktet, in Analogsignale umgewandelt und auf der Vertikalachse des Sichtgerätes 38 angezeigt. Entsprechend werden die durch den Adreßzählerteil des Zählers 32 erzeugten Adreßdaten in Analogwerte umgewandelt, um die Anzeige auf der Horizontalachse des Sichtgerätes 38 zu steuern. Das Lichtgerät 38 dieses speziellen Systems ist eine Kathodenstrahlröhre. Es sind jedoch auch andere graphische Sichtgeräte, wie beispielsweise ein flacher Bildschirm verwendbar. Ein Z-Achsenverstärker 40 dient zur Ein- und Ausschaltung des iCathodensirahlröhren-Anzeigestrahls als Funktion der anzuzeigenden Signalinformation.

An den Bus i6 sind weiterhin zwei Speicher, nämlich ein Referenzsignalspeicher 42 und ein Speicher 44 zur Speicherung von sich durch Signalvergleich ergebenden Signalabweichungen angekoppelt. Mittels eines manuell eingegebenen oder programmierten Befehls wird der Inhalt des Si^nalerfassungsspeichers 24 durch die Steuerstufe 14 zur Speicherung eines Referenzsignals in den Referenzsignalspeicher übertragen. Danach können weitere Signalzüge durch das Aufnahmesystem 10, ggf. in an sich bekannter Weise in vorgegebenen Zeitintervaüen, erfaßt werden. Diese aufeinanderfolgenden Signalzüge werden in gleicher Weise getriggert bzw. begonnen, so daß Signalzüge erwartet werden können, die mit dem Referenzsignal im wesentlichen identisch sind. Die Vergleichslogik- und Steuerstufe 14 vergleicht jeden neuen im Signalerfassungsspeicher 24 gespeicherten Signalzug <nit dem Bezugssignal im Referenzsignalspeicher 42. Die Vergleichslogik der Steuerstufe 14 kann entweder hardwaremäßig mit digitalen Vergleichern, Puffern und Gattern oder softwaremäßig realisiert werden. Beide Arten /.!tr Realisierung sind an sich bekannt Wenn eine Abweichung eines neu erfaßten Signaizuges vom Bezugssignal ermittelt wird, so wird die Signalabweichung durch den Mikroprozessorteil der Stufe 14 automatisch im Speicher 44 gespeichert. Die ermittelte Signalabweichung kann beispielsweise die Form eines Störimpulses, eines fehlenden Impulses, einer Störschwingung, eines Signalsprungs oder sogar eines vollkommen veränderten oder verlorengegangenen Signalzuges haben.

ίο Es sind verschiedene Darstellungsarten möglich, weil die Inhalte der Speicher 24, 42 und 44 gleichermaßen zugänglich und in den Signalanzeigespeicher 30 übertragbar sind. Bei einer der in Frage kommenden Darstellungsarten werden sowohl das Referenzsignal als auch die Signalabweichung bei Analog-Oszillographen üblicherweise alternierend angezeigt. Bei dieser Betriebsart wird das Referenzsignal auf dem Sichtgerät 38 so lange dargestellt, bis die Signalabwdchung ermittelt ist. Sodann beginnt die alternierende Betriebsart. In der Vertikalverstärkerstufe kann einem oder beiden Signalen eine Pegelverschiebungs-Gleichfr-nnnung überlagert werden, wodurch auf dem Bildschirm zur Erleichterung des Vergleichs eine Vertikalverschieoung und damit eine Trennung der Signale entsteht. Eine solche Anzeige der beiden Signale läßt das Auftreten und die Speicherung einer Änderung erkennen, so daß eine Sichtüberwachung des Bildschirms zwecks Erkennung einer Änderung nicht notwendig ist.

Bei einer weiteren möglichen Darstellungsart wird die Signaländerung verstärkt bzw. intensiviert dargestellt. F i g. 2A zeigt ein Referenzsignal 50 in Form einer Impuls-Vorderflanke. Durch die Steuerstufe 14 kann ein durch gestrichelte Linien 52 dargestelltes, mit dem Referenzsignal zusammenfallendes Toleranzband erzeugt werden, um die Grenzen der erlaubten Signalabweichungen festzulegen. Das Toleranzband kann auf jede erwünschte oder zu erwartende Charakteristik eingestellt werden. F i g. 2B zeigt einen nach rechts verschobenen Signalzug 50. Die Vergleichslogik der Steuerstufe 14 erkennt die Signaiabweichung, weil ein Teil dieses Signalzuges außerhalb des Toleranzbar.des 52 liege. Es wird ;icht nur die Signaländerung im Speicher 44, sondern es werden auch die Adressen der Signalabweichung in einem gemäß Fi g. 1 zwischen den Bus 16 und den Z-Achsenverstärker so gekoppelten Anzeigeverstärkungsspeicher 56 mit wahlfreiem Zugriff gespeichert. Dieser Speicher 56 dient als zur Realisierung einer verstärkten Anzeige der Signalabweichung. Die Signalabweichung wird in den Signalanzeigespeicher 30 übertragen und sodann durch den Anzeigetakt- und Adreßzähler 32 zur Anzeige ausgetaktet. Wenn der Adressenzähler der Stufe 32, die im Speicher 56 gespeicherte Adresse erreicht, werden logische Signale erzeugt und dem Z-Achsenverstärker 40 zugeführt, weleher den Ruhestrom der das Sichtgerät 38 bildenden Kathodenstrahlröhre erhöht und damit die Signalabweichung des Signalzuges intensiver anzeigt. F i g. 2C zeigt einen intensiver angezeigten Signalbereich in Form einer dicken Linie 58.

Zusätzlich zu de.i oben erläuterten Signaldarstellungsarten können der Mikroprozessor und die Vergleichslogik der Steuerstufe 14 im Sinne an sich bekannter Analyseverfahren, beispielsweise zur Analyse von Unterschriften programmiert werden.

Hierzu 2 ülatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Signalspeicherung und SignalanzeigefürdieOberwachungvonperiodischenSignalen, in derein Referenzsignal in einem Referenzsignalspeicher(42) und ein zu überwachendes laufendes periodisches Signal in einem Signalerfassungsspeicher (24) gespeichert werden und in der mittels einer Steuerlogik(14,16) ein Vergleich des Referenzsignals mit dem zu überwachenden periodischen Signal erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzsignalspeicher (42) und der Signalerfassungsspeicher (24)überdieSteuerIogik(14,16)an einen Speicher(44) zur Speicherung von sich durch den Signalvergleich ergebenden Signalabweichungen sowie an einen ein Sichtgerät (38) ansteuernden Signalanzeigespeicher (30)angekoppeltsind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihj-ch die Steuerlogik (14,16) eine zulässige Abweichung (52) vom Referenzsignal (50) einstellbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Speicher (56) zur Speicherung von vom Referenzsignal (50) abweichenden Abschnitten der Signalabweichungen zwecks verstärkter (intensivierter) Anzeige.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sichtgerät (38) ein solches Gerät, beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre, vorgesehen ist, auf dem Signalabweichungen und das Referenzsignal zusammen anzeigbar sind.