DE3814877A1

DE3814877A1 - Signaldetektorgeraet

Info

Publication number: DE3814877A1
Application number: DE3814877A
Authority: DE
Inventors: Minoru Oda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-06-26
Filing date: 1988-05-02
Publication date: 1989-03-16
Also published as: DE3814877C2; GB2206761A; GB2206761B; JPH073440B2; GB8808485D0; US4815108A; JPS643572A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Signaldetektorgerät ge mäß den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 2, das bei Verwendung zum Zählen von Pulssignalen oder dergleichen in der Lage ist, zwischen Signalpulsen und Rauschpulsen zu unterscheiden, so daß nur die Signalpulse detektiert werden.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Diagramme herkömmlicher Signalde tektorgeräte, wobei die Fig. 1A den Fall betrifft, daß ein Pulshöhen-Diskriminator 8 verwendet wird. Der Pulshöhen- Diskriminator 8 erzeugt nur dann ein Ausgangssignal 13, wenn die Pulsspitze eines Eingangspulssignals 11, wie in Fig. 1B gezeigt ist, eine voreingestellte Diskriminator spannung 12 überschreitet. Es ist daher möglich, solche Rauschpulse 14 zu eliminieren, die niedrigere Pulsspitzen aufweisen als das Eingangspulssignal 11, das detektiert werden soll.

Die Fig. 2A zeigt einen Fall, bei dem ein Einkanal-Pulshö henanalysator 15 zum Einsatz kommt. Der Einkanal-Pulshöhen analysator 15 erzeugt nur dann ein Ausgangssignal 13, wenn die Pulsspitze eines Eingangspulssignals 11, wie in Fig. 2B gezeigt ist, zwischen zwei voreingestellten Diskriminator spannungen 16 und 17 liegt. Es ist daher möglich, solche Rauschpulse 14 zu eliminieren, deren Pulsspitzen niedriger oder höher liegen als die Spitze des zu detektierenden Ein gangspulssignals 11.

Bei den herkömmlichen Signaldetektorgeräten ist es jedoch nicht möglich, im Fall der Fig. 1 Rauschpulse zu eliminie ren, deren Pulshöhen gleich oder größer sind als die des Signalpulses, und im Fall der Fig. 2 Rauschpulse zu elimi nieren, deren Pulsspitzen eine dem Signalpuls vergleichbare Höhe aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die obengenannten Probleme zu überwinden und ein Signaldetektorgerät zu schaffen, das in der Lage ist, Rauschpulse zu beseitigen, und zwar unabhän gig von der Pulshöhe dieser Rauschpulse.

Eine erste Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeich nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Eine weitere Lösung ist dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 2 zu entnehmen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch 3 gekennzeichnet.

Entsprechend der Erfindung enthält das Signaldetektorgerät folgende Einrichtungen: einen ersten Pulshöhen-Diskrimina tor zum Detektieren von Pulsen, die dieselbe Polarität wie das zu detektierende Signal aufweisen, eine Verzögerungs schaltung, die mit der Eingangsseite oder Ausgangsseite des ersten Pulshöhen-Diskriminators verbunden ist, einen zwei ten Pulshöhen-Diskriminator zum Detektieren von Pulsen, die eine gegenüber der Polarität des zu detektierenden Signals umgekehrte Polarität aufweisen, eine monostabile Schaltung, die durch das Ausgangssignal des zweiten Pulshöhen-Diskri minators getriggert bzw. angesteuert oder eingeschaltet wird, und eine Gatter-Schaltung (gate circuit) zum Ab schneiden des Ausgangssignals des zuvor erwähnten ersten Pulshöhen-Diskriminators oder der Verzögerungsschaltung für die Dauer eines Ausgangssignals von der monostabilen Schal tung.

Die Zeichnung stellt neben dem Stand der Technik Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen

Fig. 1 und 2 herkömmliche Signaldetektorgeräte,

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Signaldetektorgeräts nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 Wellenformen von Signalen an verschiedenen Punkten des Signaldetektorgeräts nach Fig. 3, und

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Signaldetektorgeräts nach der Erfindung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Gemäß Fig. 3 bezeichnen das Bezugszeichen 1 einen Eingangsanschluß, das Bezugszeichen 2 einen Pulshöhen-Diskriminator, der mit dem Eingangsanschluß 1 verbunden ist, das Bezugszeichen 3 eine monostabile Schaltung, die mit dem Ausgang des Pulshö hen-Diskriminators 2 verbunden ist, das Bezugszeichen 4 ei nen Pulshöhen-Diskriminator, der mit dem Eingangsanschluß 1 verbunden ist, das Bezugszeichen 5 eine Verzögerungsschal tung, die mit der Ausgangsseite des Pulshöhen-Diskrimina tors 4 verbunden ist, das Bezugszeichen 6 ein UND-Gatter, das die Ausgangssignale der monostabilen Schaltung 3 und der Verzögerungsschaltung 5 empfängt, und das Bezugszeichen 7 einen Ausgangsanschluß.

Die Fig. 4 zeigt ein Wellenformdiagramm von Signalen an den Punkten (A) bis (F) in Fig. 3. In Fig. 4 ist mit dem Be zugszeichen 18 eine Diskriminatorspannung des Pulshöhen- Diskriminators 2 bezeichnet, während mit dem Bezugszeichen 19 eine Diskriminatorspannung des Pulshöhen-Diskriminators 4 bezeichnet ist.

Der Betrieb der in Fig. 3 gezeigten Schaltung wird nachfol gend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 näher beschrieben. Wird ein Eingangspulssignal (Fig. 4(A)), in welchem Signal pulse und Rauschpulse gemischt auftreten, zum Eingangsan schluß 1 geliefert, so gibt der Pulshöhen-Diskriminator 2 ein Ausgangssignal (Fig. 4(B)) aus, und zwar in Antwort auf ein solches Eingangspulssignal, dessen Polarität gegenüber demjenigen Signalpuls, der detektiert werden soll, umge kehrt ist, und dessen Pulsspitze höher ist als die vorein gestellte Diskriminatorspannung 18 (negativer).

Die durch das Ausgangssignal des Pulshöhen-Diskriminators 2 getriggerte monostabile Schaltung 3 erzeugt ein Ausgangssi gnal (Fig. 4(C)) mit einer festen Pulsbreite an ihrem nega tiven logischen Ausgangsanschluß .

Der Pulshöhen-Diskriminator 4 gibt ein Ausgangssignal, (Fig. 4(D)) aus, und zwar in Antwort auf einen Eingangspuls, des sen Polarität gleich derjenigen des zu detektierenden Si gnals ist, und dessen Pulshöhe größer ist als die voreinge stellte Diskriminatorspannung 19 (positiver).

Die Verzögerungsschaltung 5 gibt ein Ausgangssignal (Fig. 4(E)) aus, in welchem das Ausgangssignal des Pulshöhen-Dis kriminators 4 über eine feste Zeitperiode verzögert ist. Das UND-Gatter 6 gibt ein Signal (Fig. 4(F)) aus, das dem logischen Produkt der Ausgangssignale der monostabilen Schaltung 3 und der Verzögerungsschaltung 5 entspricht. Das dem logischen Produkt entsprechende Signal ist das Aus gangssignal der gesamten vorhandenen Schaltungsanordnung, das am Ausgangsanschluß 7 erscheint. Wie anhand der Wellen formen (A) bis (F) in Fig. 4 zu erkennen ist, wird dieses Signal nur in Abhängigkeit des Signalpulses erzeugt, der zu detektieren ist, und nicht in Abhängigkeit irgendwelcher Rauschpulse.

Im folgenden werden Bedingungen im einzelnen erläutert, un ter denen die in Fig. 3 gezeigte Schaltungsanordnung arbei tet. Die erste Bedingung besteht darin, daß die Pulsbreite des Ausgangssignals der monostabilen Schaltung 3 länger ist als die Dauer des Rauschpulszugs.

Im allgemeinen liegt die Zeitspanne, in der die meisten Rauschquellen Rauschpulse erzeugen, z. B. beim Einschalten eines Elektromotors oder beim Elektroschweißen, innerhalb von 10 ms, so daß diese Zeitspanne als Kriterium zur Be stimmung der zuvor erwähnten Pulsbreite herangezogen wird.

Einige Typen monostabiler Schaltungen 3 lassen sich erneut triggern. Wird ein derartiger Typ verwendet, so läßt sich ein Puls erzeugen, dessen Pulsbreite automatisch an die Dauer der Rauschpulse angepaßt ist.

Eine monostabile Schaltung 3 mit erneuter Triggermöglich keit kann so ausgebildet sein, daß sie auf den letzten Puls in einem Zug von Eingangspulsen anspricht, um ihren Aus gangspuls für eine feste Zeitperiode aufrechtzuerhalten, die dann erneut abgezählt wird, wenn sie den letzten Puls empfängt. Selbst wenn daher die Pulsbreite sehr klein vor eingestellt ist, läßt sich die Pulsbreite ihres Ausgangs automatisch verlängern, und zwar in Antwort auf einen Zug von Eingangsrauschpulsen mit längerer Dauer.

In einem solchen Fall kann die Ausgangspulsbreite von der monostabilen Schaltung 3 gegenüber einem einzigen Eingangs puls so eingestellt werden, daß sie etwa 0,1 ms beträgt. Die Pulsbreite sollte jedoch nicht kürzer als die Schwin gungsperiode der Rauschpulse sein.

Die Schwingungsperiode eines Rauschpulses wird häufig durch die elektrische Resonanzfrequenz des Signalübertragungswegs bestimmt und liegt im allgemeinen innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 10 µs. Beispielsweise wird eine sehr lange Schwingungsperiode dann erhalten, wenn ein Schalt- bzw. Überspannungsstoß bei einem elektromagnetischen Relais di rekt induziert wird. In einem solchen Fall liegt die Schwingungsperiode in der Größenordnung einer Millisekunde.

Eine zweite Bedingung besteht darin, daß die durch die Ver zögerungsschaltung 5 bewirkte Verzögerung länger als die Schwingungsperiode des Rauschpulses ist. Weist die erste Spitze eines Zugs von Rauschpulsen dieselbe Polarität auf wie diejenige des Signalpulses, so wird durch die Verzöge rungsschaltung 5 der Ausgangspuls des Pulshöhen-Diskrimina tors 4, der dem Rauschpuls entspricht, so verschoben, daß er innerhalb der Breite des Ausgangspulses der monostabilen Schaltung 3 liegt. Es ist daher eine Verzögerung erforder lich, die wenigstens länger als die Hälfte der Schwingungs periode des Rauschpulses ist.

Eine dritte Bedingung besteht darin, daß die Diskriminator spannung des Pulshöhen-Diskriminators 2 hinreichend klein ist. Obwohl diese Spannung so eingestellt werden sollte, daß sie höher ist als der Pegel des normal vorhandenen Rau schens, das beispielsweise vom Verstärker erzeugt wird, sollte sie andererseits jedoch so klein wie möglich sein. Eine weitere Bedingung zur Bestimmung dieser Spannung liegt darin, daß diese Spannung auf einen Wert eingestellt wird, der kleiner ist als die Diskriminatorspannung des Pulshö hen-Diskriminators 4, der zur Signaldetektion dient.

Wie die Fig. 5 zeigt, kann die Reihenfolge von Pulshöhen- Diskriminator 4 und Verzögerungsschaltung 5 innerhalb der Signaldetektorschaltung auch vertauscht sein. In diesem Fall gelangt das Eingangspulssignal nach Fig. 4(A) erst an den Eingang des Pulshöhen-Diskriminators 4, nachdem es durch die Verzögerungsschaltung 5 verzögert worden ist, wo bei wiederum das in Fig. 4(E) erhaltene Signal am Ausgang des Pulshöhen-Diskriminators 4 gebildet wird. Ansonsten ar beitet die in Fig. 5 gezeigte Schaltung in gleicher Weise wie die in Fig. 3 gezeigte Schaltung.

Anstelle eines Pulshöhen-Diskriminators 4 läßt sich auch ein Einkanal-Pulshöhenanalysator verwenden. In einem sol chen Fall wird die Rauschpulsbeseitigung noch effektiver durchgeführt, da Rauschpulse unter Berücksichtigung zweier Indikatoren eliminiert werden, und zwar hinsichtlich der Polarität und der Pulshöhe.

Wie beschrieben, kann die Schaltungsanordnung nach der Er findung Signalpulse von Rauschpulsen unterscheiden, und zwar unabhängig von der Höhe der Rauschpulse. Es ist daher möglich, Signalpulse in einer von Rauschquellen gestörten Umgebung in genauer Weise zu detektieren bzw. zu zählen. Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Anwendung in Ge räten, die Signalpulse mit hoher Zuverlässigkeit zählen müssen, z. B. für nukleare Instrumente und Gräte sowie für Geräte zur Überwachung der Radioaktivität, wie sie in kern technischen Anlagen oder Reaktoren zum Einsatz kommen.

Claims

1. Signaldetektorgerät, gekennzeichnet durch

a) einen ersten Pulshöhen-Diskriminator (4) mit einer Dis kriminatorspannung (19), deren Polarität gleich derjeni gen eines zu detektierenden Pulssignals ist,
b) eine Verzögerungsschaltung (5), die mit der Ausgangssei te des ersten Pulshöhen-Diskriminators (4) verbunden ist,
c) einen zweiten Pulshöhen-Diskriminator (2) mit einer Dis kriminatorspannung (18), die gegenüber der Polarität des zu detektierenden Pulssignals eine umgekehrte Polarität aufweist,
d) eine monostabile Schaltung (3), die mit der Ausgangssei te des zweiten Pulshöhen-Diskriminators (2) verbunden ist, und
e) eine Gatter-Schaltung (6) zur Abschneidung des Ausgangs signals der Verzögerungsschaltung (5) während der Dauer eines von der monostabilen Schaltung (3) gelieferten Ausgangssignals.

2. Signaldetektorgerät, gekennzeichnet durch

a) einen ersten Pulshöhen-Diskriminator (4) mit einer Dis kriminatorspannung (19), deren Polarität gleich derjeni gen eines zu detektierenden Pulssignals ist,
b) einer Verzögerungsschaltung (5), die mit der Eingangs seite des ersten Pulshöhen-Diskriminators (4) verbunden ist,
c) einen zweiten Pulshöhen-Diskriminator (2) mit einer Dis kriminatorspannung (18), die gegenüber der Polarität des zu detektierenden Pulssignals eine umgekehrte Polarität aufweist,
d) eine monostabile Schaltung (3), die mit der Ausgangssei te des zweiten Pulshöhen-Diskriminators (2) verbunden ist, und
e) eine Gatter-Schaltung (6) zur Abschneidung des Ausgangs signals des ersten Pulshöhen-Diskriminators (4) während der Dauer eines von der monostabilen Schaltung (3) ge lieferten Ausgangssignals.

3. Signaldetektorgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pulshöhen-Diskriminator (4) durch einen Einkanal-Pulshöhenanalysator ersetzt ist.