DE3814877C2

DE3814877C2 -

Info

Publication number: DE3814877C2
Application number: DE3814877A
Authority: DE
Inventors: Minoru Kobe Hyogo Jp Oda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-06-26
Filing date: 1988-05-02
Publication date: 1989-10-12
Also published as: GB2206761B; JPS643572A; JPH073440B2; DE3814877A1; GB2206761A; GB8808485D0; US4815108A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausfiltern bipolarer Störimpulse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Solche Vorrichtungen sind insbesondere zum Auszählen von Impulsen bei Radioaktivitätsmessungen allgemein bekannt.

Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen schematisch Darstellungen allgemein bekannter Vorrichtungen zum Erfassen von Signalimpulsen, wobei gemäß Fig. 1 ein Impulshöhen-Diskriminator und gemäß Fig. 2 ein Einkanal-Impulshöhenanalysator verwendet wird.

Der Impulshöhen-Diskriminator 8 der Fig. 1(a) gibt nur dann ein Ausgangssignal 13 ab, wenn die Amplitude eines Eingangsimpulssignales 11, wie in Fig. 1(b) gezeigt, eine voreingestellte Diskriminationsspannung 12 übersteigt. Es ist mit einem solchen Aufbau daher möglich, Störimpulse 14 zu eliminieren, die kleinere Amplituden haben als das Eingangssignal 11, das detektiert werden soll.

Der Einkanal-Impulshöhenkatalysator 15 der Fig. 2(a) gibt nur dann ein Ausgangssignal 13 ab, wenn die Amplitude des Eingangssignales 11, wie in der Fig. 2(b) gezeigt, zwischen zwei voreingestellten Diskriminationsspannungen 16 und 17 liegt. Es ist damit möglich, Störimpulse 14 zu eliminieren, deren Amplituden kleiner oder größer sind als die Amplitude des zu detektierenden Eingangssignales 11.

Es ist mit solchen Vorrichtungen jedoch nicht möglich, Stör- bzw. Rauschimpulse zu eliminieren, die die gleiche Polarität wie die Signalimpulse haben und deren Amplituden im Falle der Anordnung nach Fig. 1 gleich oder größer sind als die des Signalimpulses bzw. deren Amplituden im Falle der Anordnung der Fig. 2 eine dem Signalimpuls vergleichbare Größe aufweisen.

Während die Signalimpulse im vorliegenden Fall unipolare Impulse sind, sind Störimpulse, wie sie beispielsweise beim Einschalten von Elektromotoren entstehen, im allgemeinen von bipolarer Art.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebene Vorrichtung derart auszugestalten, daß bipolare Störimpulse jeder Amplitude sicher beseitigt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann die bipolaren Störimpulse unabhängig von deren Amplitude von den Signalimpulsen unterscheiden. Es ist somit möglich, die Signalimpulse auch in einer Störungen enthaltenden Umgebung genau zu detektieren. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eignet sich besonders für Geräte, die Signalimpulse mit hoher Zuverlässigkeit zählen müssen, z. B. für Geräte der Nukleartechnik, etwa zur Überwachung der Radioaktivität, wie sie in kerntechnischen Anlagen zum Einsatz kommen.

Die Reihenfolge des ersten Diskriminators und der Verzögerungsschaltung ist bei der Schaltung nach Anspruch 1 beliebig, d. h. die Verzögerungsschaltung kann vor oder nach dem ersten Diskriminator angeordnet sein.

Anstelle des ersten Impulshöhen-Diskriminators kann gemäß Anspruch 2 auch ein Einkanal-Impulshöhenanalysator verwendet werden. Die Beseitigung der Störimpulse kann damit noch wirkungsvoller erfolgen, da die Störimpulse unter Berücksichtigung zweier Faktoren eliminiert werden, nämlich hinsichtlich der Polarität und der Impulshöhe bzw. -amplitude.

Der Stand der Technik und Ausführungsbeispiele für die Vorrichtung zum Ausfiltern bipolarer Störimpulse werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 bekannte Vorrichtungen zum Erfassen von Signalimpulsen,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform für die Vorrichtung zum Ausfiltern bipolarer Störimpulse,

Fig. 4 Signal-Wellenformen an verschiedenen Punkten der Vorrichtung der Fig. 3, und

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zum Ausfiltern bipolarer Störimpulse.

Anhand der Fig. 3 wird eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zum Ausfiltern von Störimpulsen erläutert. Gemäß Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Eingangsanschluß, das Bezugszeichen 2 einen Impulshöhen-Diskriminator, der mit dem Eingangsanschluß 1 verbunden ist, das Bezugszeichen 3 eine monostabile Schaltung, die mit dem Ausgang des Diskriminators 2 verbunden ist, das Bezugszeichen 4 einen weiteren Impulshöhen-Diskriminator, der mit dem Eingangsanschluß 1 verbunden ist, das Bezugszeichen 5 eine Verzögerungsschaltung, die mit dem Ausgang des Diskriminators 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 Bezugszeichen 18 eine Diskriminationsspannung des Diskriminators 2 bezeichnet, während mit dem Bezugszeichen 19 eine Diskriminationsspannung des Diskriminators 4 bezeichnet ist.

Der Betrieb der in Fig. 3 gezeigten Schaltung wird nachfolgend unter Bezug auf die Fig. 4 näher beschrieben. Wird ein Eingangsimpulssignal, in welchem Signalimpulse 11 und Rauschimpulse 14 gemischt auftreten, zum Eingangsanschluß 1 geliefert, so gibt der Diskriminator 2 ein Ausgangssignal aus, und zwar in Antwort auf ein solches Eingangsimpulssignal, dessen Polarität gegenüber der des Signalimpulses 11, der detektiert werden soll, umgekehrt ist, und dessen Amplitude größer (negativer) ist als die voreingestellte Diskriminationsspannung 18.

Die durch das Ausgangssignal des Diskriminators 2 getriggerte monostabile Schaltung 3 erzeugt ein Ausgangssignal mit einer festen Impulsbreite an ihrem negativen logischen Ausgangsanschluß .

Der Diskriminator 4 gibt ein Ausgangssignal D aus, und zwar in Antwort auf einen Eingangsimpuls, dessen Polarität gleich derjenigen des zu detektierenden Signals 11 ist, und dessen Amplitude größer (positiver) ist als die voreingestellte Diskriminationsspannung 19.

Die Verzögerungsschaltung 5 gibt ein Ausgangssignal E aus, in welchem das Ausgangssignal des Diskriminators 4 um eine feste Zeitperiode verzögert ist. Das UND-Gatter 6 gibt ein Signal 13 (F) aus, das dem logischen Produkt der Ausgangssignale D und E monostabilen Schaltung 3 und der Verzögerungsschaltung 5 entspricht. Das dem logischen Produkt entsprechende Signal 13 ist das Ausgangssignal der Schaltungsanordnung, das am Ausgangsanschluß 7 erscheint. Wie anhand der Wellenformen A bis F in Fig. 4 zu erkennen ist, wird dieses Signal nur in Reaktion auf den Signalimpuls 11 erzeugt, der zu detektieren ist, und nicht in Reaktion auf irgendwelche Rauschimpulse.

Im folgenden werden Bedingungen im einzelnen erläutert, unter denen die in Fig. 3 gezeigte Schaltungsanordnung arbeitet. Die erste Bedingung besteht darin, daß die Impulsbreite des Ausgangssignals der monostabilen Schaltung 3 länger ist als die Dauer des Rauschimpulszugs.

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

Einige Typen monostabiler Schaltungen 3 lassen sich im getriggerten Zustand erneut triggern. Wird ein derartiger Typ verwendet, so läßt sich ein Impuls C erzeugen, dessen Breite automatisch an die Dauer der Rauschimpulse angepaßt ist.

Eine monostabile Schaltung 3 mit erneuter Triggermöglichkeit spricht auf jeden Impuls eines Impulszuges an, so daß ihr Ausgangsimpuls C für eine feste Zeitperiode nach Erhalt des letzten Impulses aufrechterhalten bleibt. Selbst wenn daher die Impulsbreite sehr klein eingestellt ist, ist die Breite ihres Ausgangsimpulses C automatisch in Reaktion auf einen Zug von Eingangsrauschimpulsen mit größerer Dauer verlängert.

In einem solchen Fall kann die Ausgangsimpulsbreite der monostabilen Schaltung 3 gegenüber einem einzigen Eingangsimpuls so eingestellt sein, daß sie etwa 0,1 ms beträgt. Die Impulsbreite sollte jedoch nicht kürzer als eine Schwingungsperiode der Rauschimpulse sein.

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

Eine zweite Bedingung besteht darin, daß die durch die Verzögerungsschaltung 5 bewirkte Verzögerung länger als die Schwingungsperiode der Rauschimpulse ist. Weist die erste Spitze eines Zugs von Rauschimpulsen dieselbe Polarität auf wie der Signalimpuls, so wird durch die Verzögerungsschaltung 5 der Ausgangsimpuls des Diskriminators 4, der dem Rauschimpuls entspricht, so verschoben, daß er innerhalb der Breite des Ausgangsimpulses der monostabilen Schaltung 3 liegt. Es ist daher eine Verzögerung erforderlich, die wenigstens länger als die Hälfte der Schwingungsperiode der Rauschimpulse ist.

Eine dritte Bedingung besteht darin, daß die Diskriminationsspannung des Diskriminators 2 hinreichend klein ist. Obwohl diese Spannung so eingestellt werden sollte, daß sie höher ist als der Pegel des normal vorhandenen Rauschens, das beispielsweise von einem 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 Diskriminationsspannung des Diskriminators 4, der zur Signaldetektion dient.

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

Claims

1. Vorrichtung zum Ausfiltern bipolarer Störimpulse bei unipolaren Signalimpulsen, mit
- einem ersten Impulshöhen-Diskriminator (4; 41), der nur dann ein Ausgangssignal (D) abgibt, wenn die Amplitude eines Eingangsimpulssignales (A) eine vorbestimmte erste Diskriminationsspannung (19) übersteigt, deren Polarität gleich derjenigen der zu detektierenden Signalimpulse ist, gekennzeichnet durch
- eine mit dem ersten Diskriminator (4; 41) verbundene Verzögerungsschaltung (5; 51); durch
- einen zweiten Impulshöhen-Diskriminator (2), dem ebenfalls das Eingangssignal (A) zugeführt wird und der nur dann ein Ausgangssignal (B) abgibt, wenn die Amplitude des Eingangssignales eine vorbestimmte zweite Diskriminationsspannung (18) mit gegenüber der ersten Diskriminationsspannung (19) umgekehrten Polarität dem Betrage nach übersteigt; durch
- eine monostabile Schaltung (3), die dem zweiten Diskriminator (2) nachgeschaltet ist und von diesem getriggert wird; und durch
- eine Gatterschaltung (6), die während der Dauer des Anliegens eines Ausgangssignales (C) aus der monostabilen Schaltung (3) das Ausgangssignal (E) aus dem Schaltungszweig mit dem ersten Diskriminator (4; 41) sperrt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Diskriminator (4; 41) aus einem Einkanal-Impulshöhenanalysator gebildet wird.