Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren zur
grafischen Anzeige von Daten und speziell auf ein
Verfahren zur grafischen Anzeige eines Stroms von
kontinuierlich erfaßten Meßdaten unter Verwendung einer
Anzeige mit einer festen Anzahl von grafischen
Anzeigeelementen.
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Eine grafische Darstellung von elektrischen Signalen über
die Zeit ist ein besonders wichtiges Werkzeug zur Analyse
und Fehlersuche. Elektrische Signale können einfache
Spannungen wie beispielsweise AC-
Starkstromleitungsspannung (Wechselstrom-
Starkstromleitungsspannung) und Strom sowie die Ausgabe
von Sensoren, die physikalische Phänomene wie
beispielsweise unter anderem Temperatur, Druck,
Beschleunigung oder physische Position messen, umfassen.
Ein grafischer Verlauf des gemessenen Signals versieht
den Benutzer mit einem wertvollen Einblick in das
Verhalten des elektrischen Signals über die Zeit, indem
sowohl langfristige Trends als auch kurzfristige
vorübergehende Ereignisse beobachtet werden.
Beispielsweise kann eine Starkstromleitungsspannung über
einen Zeitraum von vierundzwanzig Stunden überwacht
werden, um ihre langfristige Stabilität zu beobachten,
während kurzfristige Spannungsstöße und Ausfälle erfaßt
werden.
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Es ist eine Vielfalt von Instrumentierung zur Messung
elektrischer Signale und Anzeige der Messungen in
grafischer Form entwickelt worden. Streifenschreiber sind
viele Jahre lang für die Aufgabe der Überwachung
elektrischer Signale über einen ausgedehnten Zeitraum
verwendet worden. Die Auswahl der
Schreibergeschwindigkeit und die verfügbare Zuführung von
Diagrammpapier bestimmten die Zeitdauer, die das
elektrische Signal überwacht werden konnte, während die
analoge Bandbreite des Schreiberverstärkers und die
Drehspulmeßgerätbewegung das kürzeste vorübergehende
Ereignis bestimmten, das erfaßt werden konnte.
Demgegenüber wurden analoge Oszilloskope zur Anzeige
relativ schneller, sich wiederholender Signalverläufe auf
einer Kathodenstrahlröhre entworfen, sind jedoch im
allgemeinen bei der Überwachung langfristiger Trends
nicht wirkungsvoll gewesen, da ihre Fähigkeit zur
Speicherung von Spuren und Bereitstellung einer
permanenten Aufzeichnung auf die Aufnahme
aufeinanderfolgender Fotografien des
Oszilloskopbildschirms oder die wiederholte Aufzeichnung
der Signaldaten mit der Hand beschränkt ist.
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Streifenschreiber sind größtenteils
Datenerfassungssystemen gewichen, die die elektrischen
Signale digitalisieren und die Meßinformationen als
digitale Daten in Computerspeicher speichern. Das Signal
wird "abgetastet", indem die Signalspannung zu einer
vorgesehenen Zeit in diskrete Meßwerte gewandelt wird,
wie sie durch digitale Meßdaten unter Verwendung eines
Analog-Digital-Wandlers ("ADC") dargestellt werden.
Datenerfassungssysteme bestehen häufig aus
spezialisierten Datenerfassungsplatinen, die die Meßdaten
an einen Personal-Computer ("PC") liefern. Die
Datenerfassungsplatine digitalisiert das Eingangssignal,
und der PC handhabt die Aufgaben der Datensammlung,
-speicherung und -anzeige. Aufgrund fundamentaler
Beschränkungen bei der in einem PC verfügbaren Menge von
Datenspeicher wird das PC-basierte Datenerfassungssystem
mit vielen der gleichen Zeitbeschränkungen des
ursprünglichen Streifenschreibers konfrontiert. Statt der
Diagrammgeschwindigkeit muß der Benutzer eine
Meßabtastrate auswählen. Eine schnellere Abtastrate
ergibt Messungen mit höherer Zeitauflösung, aber
verbraucht mit einer schnelleren Rate Speicher.
Beispielsweise kann ein Benutzer, der sich eine Messung
eines Starkstromleitungssignals über einen Zeitraum von
24 Stunden unter Verwendung eines Datenerfassungssystems
mit einer Kapazität zur Speicherung von 240000 Ablesungen
erhofft, eine Abtastrate von bis zu 2,8 Ablesungen pro
Sekunde verwenden. Vorübergehende Ereignisse, die
zwischen Abtastungen auftreten, werden gänzlich nicht
berücksichtigt. Umgekehrt führt eine Erhöhung der
Abtastrate zur Erfassung des schnellen vorübergehenden
Ereignisses zu einer kürzeren Gesamtmeßzeit, was die
Fähigkeit zur Erfassung langfristiger Trends verringert.
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Analoge Oszilloskope sind wiederum größtenteils digitalen
Speicheroszilloskopen ("DSO") gewichen, die zur Abtastung
von Signalen viel schneller als ein typisches
Datenerfassungssystem optimiert sind. Diese erhöhte
Geschwindigkeit kommt zu einem Preis einer beschränkteren
Signalverlaufspeichertiefe und von weniger Bit der
Spannungsauflösung. Eine Abtastung eines Signals mit
einer Rate, die schnell genug zur Erfassung der Amplitude
eines schnellen vorübergehenden Signals von Interesse
ist, kann den Signalverlaufspeicher schnell aufbrauchen.
Das US-Patent Nr. 4,271,486 "Waveform Storage System" für
Dagostino et al. und auf Tektronix, Inc. übertragen
offenbart ein System, durch das die Abtastrate des ADC
des Instruments unabhängig von der
Durchlaufgeschwindigkeit ist, was es dem ADC ermöglicht,
so schnell abzutasten, wie es zur Erfassung der über
einen ausgewählten Meßzeitraum auftretenden maximalen und
minimalen Amplituden des Eingangssignals notwendig ist.
Da die Meßwerte nicht gespeichert werden, wenn sie nicht
außerhalb eines der Extrema fallen, ist der Meßzeitraum
nicht durch die Verfügbarkeit von Speicher beschränkt, da
jeder von dem ADC erzeugte Meßwert ohne einen Bedarf an
einer späteren Verarbeitung des Meßwerts unmittelbar mit
den unterhaltenen aktuellen Minimal- und Maximalwerten
verglichen wird. Anschließend wird der Meßwert verworfen.
Jeder Maximal- und Minimalwert wird bei einer jeweiligen
Signalverlaufspeicheradresse gespeichert, die einem als
"Bildelement" des angezeigten Signalverlaufs bezeichneten
grafischen Anzeigeelement entspricht. Bildelemente werden
mit einer Bildelementrate gefüllt, was eine Füllung eines
Speicherelements in dem Signalverlaufspeicher mit
Bildelementinformationen bedeutet, und der
Gesamtmeßzeitraum wird die Gesamtanzahl von Bildelementen
geteilt durch die Bildelementrate. Der Gesamtmeßzeitraum
muß daher vor einem Beginnen der Messung bestimmt werden,
und es sind keine Vorkehrungen zur Unterhaltung eines
Durchschnitts der Meßwerte getroffen.
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Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren zur
kontinuierlichen Anzeige erfaßter Meßwerte auf einer
Anzeige mit einer festen Anzahl von Bildelementen
bereitzustellen, das die derartige automatische
Einstellung des Zeitmaßstabs ermöglicht, daß gesammelte
Bildelementinformationen bei einem Erreichen des letzten
Bildelements in einen Bruchteil der Gesamtanzeige
komprimiert werden, wodurch fortwährend Raum für
anzuzeigende neue Bildelementinformationen bereitgestellt
wird, ohne einen Bedienungspersoneingriff zu erfordern.
Bildelemente werden mit einer Durchlaufrate grafisch
dargestellt, die von der Abtastrate unabhängig ist.
Ferner ist es wünschenswert, daß ein Durchschnittswert
sowie ein Minimalwert und ein Maximalwert in den
Bildelementinformationen enthalten sind und daß die
Komprimierungsoperation auf eine derartige Weise
durchgeführt wird, daß die Minimal-, Maximal- und
Durchschnittswerte gültig bleiben.
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Die US-A-5323173 offenbart eine Vorrichtung, die erfaßte
Daten in einem Speicher speichert und die es ermöglicht,
daß diese Daten mit verschiedenen Maßstäben angezeigt
werden, die manuell oder automatisch eingestellt werden
können.
Zusammenfassung der Erfindung
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Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den
beigefügten Patentansprüchen definiert.
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Bei einem Meßinstrument unter Verwendung eines Verfahrens
gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel stellen die
Daten Meßwerte dar, die mit einer Abtastrate von einem
ADC erfaßt werden. Unabhängig von der Abtastrate wird ein
Eingangsbildelement mit einer Bildelementrate berechnet,
die kleiner oder gleich der Abtastrate ist. Jedes
Bildelement stellt ein Zeitelement bei einer zeitlich
geordneten Anzeige dar und ist eine grafische Darstellung
der in einer entsprechenden Speicherstelle in dem
Signalverlaufspeicher gespeicherten Daten. Die Abtastrate
und Bildelementrate sind unabhängig, und da keine
Nachverarbeitung der Messung erforderlich ist, muß sie
nicht für eine spätere Analyse einzeln gespeichert
werden. Die Meßwerte können begrenzt durch die maximale
Abtastgeschwindigkeit des ADC und durch die
Verarbeitungsgeschwindigkeit des Mikroprozessors so
schnell wie notwendig verarbeitet werden, um die
Signalverlaufeigenschaften von Interesse ohne fehlende
Zeiträume zu erfassen. Bei der Sammlung jedes Meßwerts
vergleicht der Mikroprozessor den Meßwert mit den
aktuellen Minimal- und Maximalwerten für das Bildelement,
und falls der Wert ein neuer Minimal- oder Maximalwert
ist, speichert der Mikroprozessor den Wert als den
jeweiligen neuen Minimal- oder Maximalwert. Es kann
jederzeit ein Durchschnitt berechnet werden, indem eine
laufende Gesamtsumme von allen gesammelten Meßwerten
sowie die Anzahl von gesammelten Meßwerten unterhalten
werden und einfach die Summe durch die Anzahl der
Meßwerte geteilt wird. Auf diese Weise werden der Anzahl
von Meßdatenpunkten, die pro Bildelement gesammelt werden
können, durch die Verfügbarkeit von Datenspeicher keine
praktischen Beschränkungen auferlegt.
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Bei der grafischen Darstellung jedes Bildelements wird
der vertikale Maßstab der grafischen Darstellung bei
Bedarf zur vollen Anzeige aller Bildelementinformationen
quer über die Anzeige in der maximalen Anzahl von
verfügbaren vertikalen Bildelementen justiert. Eine
automatische vertikale Skalierung stellt es sicher, daß
die Bildelementinformationen quer über die Anzeige in dem
gleichen Maßstab angezeigt werden und jederzeit ohne
einen manuellen Eingriff zur Justierung des vertikalen
Maßstabs durch die Bedienungsperson betrachtbar sind.
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Bei einem Erreichen des letzten Bildelements in der Spur
an dem Ende eines vollständigen Durchlaufs wird der
Zeitmaßstab auf das Doppelte des Zeitmaßstabs des
vorhergehenden Durchlaufs verdoppelt. Als erstes werden
die vorher gesammelten und in dem Signalverlaufspeicher
gespeicherten Bildelementinformationen in die erste
Hälfte des gesamten verfügbaren Signalverlaufspeichers
komprimiert. Jede Speicherstelle enthält Informationen,
die in ein spezielles Bildelement abgebildet werden. Als
zweites sind die neu freigegebenen Speicherstellen in der
zweiten Hälfte des Signalverlaufspeichers daraufhin zur
Anzeige neuer Bildelementinformationen verfügbar, aber
die Bildelementrate ist nun halbiert, so daß sie zu der
effektiven Bildelementrate der vorher erfaßten und nun
komprimierten Bildelemente paßt. Bei einem gegebenen
Durchlauf bleibt daher die Anzahl von zur Berechnung
eines Bildelements, ob aktuell erfaßt oder komprimiert,
verwendeten Meßdatenpunkten konstant, was eine
automatische Unterbringung von kontinuierlich erfaßten
Meßdaten über eine immer zunehmende Meßzeit unter
Erhaltung des gleichen Zeitmaßstabs für jedes Bildelement
zur Bereitstellung einer verwendbaren Zeitreihenanzeige
der gesammelten Messung für die Bedienungsperson
ermöglicht.
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Bei dem Komprimierungsprozeß gehen keine Informationen
verloren, wobei jedes Bildelement die aus den Meßwerten
gesammelten Minimum-, Maximum- und
Durchschnittsinformationen umfaßt. Bei einer
Komprimierung von zwei angrenzenden Bildelementen in ein
Bildelement werden das Minimum der zwei Minimalwerte und
das Maximum der zwei Maximalwerte das kombinierte Minimum
und Maximum für das neue Bildelement. Ähnlich wird der
Durchschnitt der zwei Bildelementdurchschnitte genommen,
was den kombinierten Durchschnitt ergibt. Eine
Komprimierung der Bildelementinformationen auf diese
Weise ergibt genau die gleichen Minimal-, Maximal- und
Durchschnittswerte, die aus den Meßdaten berechnet worden
wären, wenn die zwei Bildelemente vor der Berechnung des
Minimums, Maximums und Durchschnitts der einzelnen
Bildelemente zuerst kombiniert worden wären. Wie es
erkannt werden kann, sind die in komprimierten
Bildelementen enthaltenen Informationen sowohl bei der
Anzahl von in der Berechnung vertretenen Meßwerten als
auch bei den Ergebnissen der Verarbeitung der.
Informationen äquivalent zu den Informationen eines
aktuell erfaßten Bildelements.
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Nachstehend sind die Erfindung verkörpernde Aufbauten in
Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines
typischen Meßsystems;
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Fig. 2 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das die Beziehung
der Bildelementraten und der Abtastrate darstellt;
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Fig. 3 zeigt eine Veranschaulichung des Verfahrens zur
Anzeige kontinuierlich erfaßter Meßdaten gemäß der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 4 zeigt eine Veranschaulichung des
Komprimierungsprozesses, wie er bei einem
Signalverlaufspeicher ausgeführt wird; und
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Fig. 5 zeigt ein handelsübliches Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, das die Minimal-, Maximal- und
Durchschnittswerte auf einer LCD-Anzeige gleichzeitig
anzeigt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Nachstehend auf Fig. 1 Bezug nehmend ist ein
vereinfachtes Blockschaltbild eines Meßinstruments 5
gezeigt, das zur Messung, Sammlung und Anzeige von
Eingangssignalinformationen eingerichtet ist. Ein
Eingangssignal ist mit einem Eingangsanschluß 10
gekoppelt, der mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) 12
gekoppelt ist, der den Spannungspegel des Eingangssignals
in einen digitalen Meßwert wandelt, der auf einen mit
einem Abtasttakteingang des ADC 12 gekoppelten
Abtasttaktgeber bzw. Abtasttakt 14 anspricht. Das
Eingangssignal, bei dem es sich im allgemeinen um ein
Spannungssignal handelt, kann aus Druck, Temperatur,
Geschwindigkeit, Beschleunigung oder einem von einer
Vielfalt von anderen physikalischen Phänomenen abgeleitet
werden, die für langfristige Trends und kurzfristige
Stabilität analysiert werden müssen. Andere Quellen von
Meßdaten wie beispielsweise Zeit- oder Frequenzdaten von
einem Frequenzzählerinstrument sind für die Erfindung
ebenso geeignet. Die Meßdaten von dem ADC 12 sind mit
einem Mikroprozessor 16 gekoppelt, der die Meßdaten
direkt in Bildelementinformationen wandelt, die in einem
Bildelementregister 18 gespeichert werden, das die für
das aktuelle Bildelement, das berechnet wird, relevanten
Meßinformationen enthält. Ein Bildelement entspricht
einer diskreten Speicherstelle, die verschiedene aus
einer Reihe von kontinuierlich erfaßten Meßwerten über
einen mit dem Bildelementzeitraum verknüpften bekannten
Zeitraum gesammelte Meßinformationen des Eingangssignals
enthält. Das vorliegende Ausführungsbeispiel umfaßt den
minimalen gemessenen Wert, den maximalen gemessenen Wert
und den Durchschnitt aller gemessenen Werte unter den
Bildelementinformationen.
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Die digitalen Meßwerte kommen mit einer von dem
Abtasttaktgeber 14, der im allgemeinen durch den Benutzer
steuerbar ist, bestimmten Abtastrate bei dem
Mikroprozessor 16 an. Bei dem Empfang jedes Meßwerts
durch den Mikroprozessor 16 vergleicht der Mikroprozessor
16 den Meßwert mit dem Minimalwert und dem Maximalwert,
die in dem Bildelementregister 18 gespeichert sind. Falls
der gemessene Wert kleiner als der gespeicherte
Minimalwert oder größer als der gespeicherte Maximalwert
ist, ersetzt der Mikroprozessor 16 den jeweiligen
gespeicherten Wert durch den gemessenen Wert. Bei dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Abtasttakt 14 im
allgemeinen konstant, aber aufgrund von verschiedenen
Systembeschränkungen wie beispielsweise der Belastung des
Mikroprozessors 16 geringfügigen Variationen bei der Zeit
zwischen Abtastungen unterworfen. Der Durchschnitt wird
durch die nachstehende Formel berechnet:
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neuer Durchschnitt = [alter Durchschnitt*verstrichene
Bildelementzeit + aktueller gemessener Wert*t]/
[verstrichene Bildelementzeit + t],
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wobei die verstrichene Bildelementzeit die zur Berechnung
des alten Durchschnitts gebrauchte Gesamtzeit ist und t
die verstrichene Zeit von der letzten Messung ist. Der
alte Durchschnitt, die verstrichene Bildelementzeit und
die verstrichene Zeit von der letzten Messung werden in
dem Bildelementregister unterhalten. Wenn die
Bildelementinformationen zu einem Signalverlaufspeicher
20 zu senden sind, wird der neue Durchschnitt unter
Verwendung der vorstehenden Gleichung berechnet. Bei
dieser Gleichung handelt es sich um eine Funktion des
gewichteten Durchschnitts, die die Variationen bei der
Zeit t zwischen Abtastungen berücksichtigt. Falls die
Zeit t immer konstant ist, kann der neue Durchschnitt
alternativ durch die nachstehende einfachere Formel
berechnet werden:
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neuer Durchschnitt = [Summe aller vorhergehenden Werte]/
Anzahl der Werte.
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Bei der Ankunft jedes gemessenen Werts wird er daraufhin
mit allen vorherigen gemessenen Werten summiert, und die
Summe wird in dem Bildelementregister 18 gespeichert. Die
Anzahl von bislang angesammelten gemessenen Werten wird
erhöht und in dem Bildelementregister 18 gespeichert. Auf
diese Weise kann an jedem Punkt ein Durchschnitt der
Meßwerte berechnet werden, indem die Summe der Meßwerte
durch die Anzahl der Meßwerte geteilt wird. Durch eine
unmittelbare Verarbeitung jedes Meßwerts werden die
Belastung und der Aufwand der Speicherung jedes Meßwerts
in diskretem Speicher für eine spätere Analyse beseitigt.
Die Inhalte des Bildelementregisters 18 werden mit der
Bildelementrate berechnet und in Bildelementinformationen
gewandelt und daraufhin von dem Mikroprozessor 16 zu dem
Signalverlaufspeicher 20 übertragen. Das
Bildelementregister 18 und der Signalverlaufspeicher 20
können sich in dem gleichen physikalischen Speicher, aber
bei unterschiedlichen Adressen befinden. Eine Anzeige 22
liest die in dem Signalverlaufspeicher 20 gespeicherten
Werte und wandelt die Werte in eine entsprechende
grafische Anzeige. Die Anzeige 22 kann aus einer
beliebigen Form von bekannter Computeranzeige bestehen
und eine Vielfalt von in dem Bereich der Technik
allgemein bekannten Routinen der zeichnerischen und
grafischen Darstellung zur Anzeige von in dem Speicher
gespeicherten Daten verwenden. Es ist offensichtlich, daß
die Anzeige 22 aus einem unabhängigen Untersystem mit
seinem eigenen Mikroprozessor bestehen oder lediglich
eine rudimentäre Anzeigevorrichtung sein kann, die von
dem Mikroprozessor 16 und in dem Bereich der Technik
allgemein bekannten Grafikalgorithmen abhängt.
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Nachstehend auf Fig. 2 Bezug nehmend ist ein
Zeitablaufdiagramm gezeigt, das die Beziehung zwischen
Bildelementraten aufeinanderfolgender Durchläufe
veranschaulicht. Die Bildelementraten werden von dem
Mikroprozessor 16 erzeugt, der eine interne
Zeitablaufsteuerungsroutine in Firmware enthält, die die
Zeitablaufsteuerungssignale wie gezeigt erzeugt, indem
sie die Nummer des aktuellen Durchlaufs verfolgt. Der
Abtasttaktgeber kann bei Bedarf mit einer von der
Bildelementrate unabhängigen Rate arbeiten, aber eine
Synchronisation zwischen der Bildelementrate und der
Abtastrate kann wünschenswert sein. Falls die Abtastrate
und die Bildelementrate asynchron arbeiten, weist die
Anzahl von Meßdatenpunkten für ein spezielles Bildelement
eine Unsicherheit von plus oder minus eins auf.
Beispielsweise kann ein erstes Bildelement unter
Verwendung von 301 gesammelten Datenpunkten berechnet
werden, während das folgende Bildelement mit lediglich
299 gesammelten Datenpunkten berechnet werden kann. Eine
getrennte Taktgeberschaltung zur Zeitablaufsteuerung der
Bildelementrate kann ebenfalls verwendet werden. Bei dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Abtastrate derart
ausgebildet, daß sie synchron zu der Bildelementrate
arbeitet, um die Unsicherheit von plus oder minus einem
Punkt zu beseitigen, da der erste Durchlauf lediglich
zwei Meßwerte pro Bildelement umfaßt. Bei der Beendung
des ersten Durchlaufs ist die Bildelementrate für einen
zweiten Durchlauf zur Erzeugung einer neuen
Bildelementrate, was dazu führt, daß doppelt so viele
Meßwerte verarbeitet werden, um die
Bildelementinformationen zu ergeben. Die Anzahl von
Meßwerten pro Bildelement fährt fort, sich bei jedem
folgenden Durchlauf zu verdoppeln, was somit eine
Verdoppelung des effektiven Zeitmaßstabs bei jedem
Durchlauf verursacht. Die Abtastrate des bevorzugten
Ausführungsbeispiels beträgt vier Messungen pro Sekunde.
Die Bildelementrate beträgt zwei Bildelemente pro Sekunde
für eine Gesamtzeit von 120 Sekunden für den ersten
Durchlauf. Der zweite Durchlauf beträgt insgesamt 240
Sekunden, der dritte Durchlauf beträgt insgesamt 480
Sekunden usw.. Bei dem ersten Durchlauf werden zwei
Meßwerte für jedes Bildelement verwendet, vier Meßwerte
bei dem zweiten Durchlauf, acht Meßwerte bei dem dritten
Durchlauf usw..
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Nachstehend auf Fig. 3 Bezug nehmend ist eine simulierte
Signalverlaufanzeige, wie sie beispielsweise ansprechend
auf die Inhalte des Signalverlaufspeichers 20 auf der
Anzeige 22 erscheinen würde, gezeigt, die die Erfindung
bei einem Betrieb über vier aufeinanderfolgende
Durchläufe veranschaulicht. Der Einfachheit halber ist
lediglich eine einzelne Spur gezeigt, die lediglich eine
Art von Bildelementinformationen wie beispielsweise einen
Durchschnitt grafisch darstellt, aber mehrere Spuren wie
beispielsweise das Maximum und Minimum können ebenfalls
enthalten sein. Der erste Durchlauf tritt über eine
Meßzeit 0 bis T auf. Bei der Fortsetzung der Messung von
T bis 2T wird die Anzeige zur Unterbringung der längeren
Zeit auf einen horizontalen Zeitmaßstab von 0 bis 2T
justiert, indem als erstes die über den ersten Zeitraum T
gesammelten Bildelementinformationen in die Bildelemente
auf der ersten Hälfte der Anzeige komprimiert werden. Als
zweites wird die Bildelementrate halbiert, und die
Bildelementinformationen fahren fort, sich anzusammeln,
und werden auf an dem Mittelpunkt der Anzeige beginnenden
freien Bildelementen grafisch dargestellt. Bei der
Fortsetzung der Messung von 2T bis 4T wird die Anzeige
wieder justiert, nun auf eine ähnliche Weise auf einen
horizontalen Zeitmaßstab von 0 bis 4T. Die über die
ersten und zweiten Durchläufe gesammelten
Bildelementinformationen werden so erhalten, aber bei
einem begleitenden Verlust bei der Zeitauflösung. Bei der
Fortsetzung der Messung von 4T bis 8T wird die Anzeige
wieder wie zuvor justiert. Auf diese Weise kann das
Verfahren zur Anzeige von kontinuierlich erfaßten
Meßwerten gemäß der Erfindung über einen unbestimmten
Meßzeitraum arbeiten.
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Nachstehend auf Fig. 4 Bezug nehmend ist ein
vereinfachtes Flußdiagramm des die in dem
Signalverlaufspeicher 20, der in Fig. 1 gezeigt ist,
gespeicherten Bildelementinformationen umfassenden
Komprimierungsprozesses gezeigt. Jede Stelle des
Signalverlaufspeichers 20 entspricht einem Bildelement,
das auf der Anzeige 22 grafisch dargestellt wird. Das
Komprimierungsverhältnis ist das Verhältnis der Anzahl
von alten Bildelementen zu der Anzahl von neuen
komprimierten Bildelementen. Ein Komprimierungsverhältnis
von 2 zu 1 bedeutet, daß die in einer gewissen Anzahl von
Bildelementen angezeigten Bildelementinformationen in
halb so viele Bildelemente komprimiert werden, wobei die
andere Hälfte zu freien Bildelementen wird, die zur
Anzeige neu erfaßter Bildelementinformationen verwendet
werden können. Bei der Komprimierung von Bildelementen
handelt es sich um eine mathematische Operation, die die
in dem Signalverlaufspeicher 20 gespeicherten
Bildelementinformationen umfaßt. Die Komprimierung der
Bildelemente in die erste Hälfte der Anzeige umfaßt eine
Kombination der in angrenzenden Bildelementen wie
beispielsweise Bildelementen 1 und 2, 3 und 4, 5 und 6
usw. enthaltenen Bildelementinformationen in einer mit
KOMPRIMIEREN beschrifteten Operation 24. Die Operation 24
wird mehrere Male ausgeführt, bis die ursprünglichen n
Bildelementinformationsteile in n/2 Bildelemente
komprimiert sind. Die Operation 24 wird durch den
Mikroprozessor 16 ausgeführt, und der gleiche Speicher 20
kann zur Speicherung der neu komprimierten
Bildelementinformationen verwendet werden. Die Natur der
Operation 24 zur Ausführung der Komprimierung unter
Erhaltung der Gültigkeit der komprimierten Informationen
hängt von der Art von Bildelementinformationen ab, die
komprimiert werden. Bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel vergleicht der Mikroprozessor 16 die
in dem Signalverlaufspeicher 20 gespeicherten
Maximalwerte für jedes Bildelement und wählt den größten
Maximalwert aus, der daraufhin in der Speicherstelle des
ersten Bildelements gespeichert wird. Ähnlich vergleicht
der Mikroprozessor 16 die in dem Signalverlaufspeicher 20
gespeicherten Minimalwerte für jedes Bildelement und
wählt den kleinsten Minimalwert aus, der daraufhin in der
Speicherstelle des ersten Bildelements gespeichert wird.
Schließlich führt der Mikroprozessor 16 eine
Durchschnittsbildung der zwei in dem
Signalverlaufspeicher 20 gespeicherten Durchschnittswerte
für jedes Bildelement aus und speichert den kombinierten
Durchschnittswert in der Speicherstelle des ersten
Bildelements. Die komprimierten Informationen bleiben
gültig, da die Operation 24 die Weise, auf die die
Informationen berechnet werden, nicht beeinflußt.
Beispielsweise ergibt ein Nehmen des Maximums der zwei
Maxima ohne Rücksicht auf die Anzahl von
dazwischenliegenden Komprimierungsoperationen das gleiche
Ergebnis für einen gegebenen Satz von Meßwerten.
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Die komprimierten Bildelementinformationen aus den
Bildelementen 3 und 4 werden in der dem Bildelement 2
entsprechenden Speicherstelle gespeichert usw., bis die n
Bildelemente in n/2 Bildelemente gespeichert worden sind.
Der Einfachheit halber wird es angenommen, daß n eine
gerade Zahl ist. Die in dem Signalverlaufspeicher 20
enthaltenen komprimierten Bildelementinformationen werden
nun auf der Anzeige 22 grafisch dargestellt. Die
grafische Darstellung neu berechneter
Bildelementinformationen setzt sich beginnend an dem
Mittelpunkt der Anzeige und unter Verwendung der durch
die Komprimierungsoperation erzeugten freien Bildelemente
fort. Die Bildelementrate der neu erfaßten Bildelemente
wird gemäß dem Komprimierungsverhältnis verringert, damit
sie zu der äquivalenten Bildelementrate der komprimierten
Bildelemente paßt. Mit einem Komprimierungsverhältnis von
2 zu 1 wird die Bildelementrate für die einer
Komprimierungsoperation folgenden neu erfaßten
Bildelemente auf die Hälfte ihres Werts verringert.
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Nachstehend auf Fig. 5 Bezug nehmend ist die Ausgabe
einer typischen Anzeige gezeigt, bei der die Minimal-,
Maximal- und Durchschnittswerte gleichzeitig und auf eine
derartige Weise, daß sie dem Benutzer verwendbare
Informationen zukommen lassen, grafisch dargestellt
werden. Die vertikale Achse stellt den Meßwert für die
Bildelementinformationen mit Einheiten dar, die von der
Natur der Meßinformationen abhängen. Die horizontale
Achse ist in Zeiteinheiten, und der Zeitmaßstab ist eine
Funktion der gesamten verstrichenen Zeit der Messung. Die
Bildelemente werden von links nach rechts grafisch
dargestellt, wobei das Bildelement ganz rechts das
zuletzt erfaßte Bildelement ist. Der langfristige Trend
der Meßwerte wird durch eine visuelle Untersuchung der
grafischen Darstellung des Durchschnitts gezeigt. Die
kurzfristige Stabilität der Meßwerte für jeden
Bildelementmeßzeitraum kann schnell bestimmt werden,
indem die Minimal- und Maximalwerte für jedes gegebene
Bildelement beobachtet werden. Die Schattierung, die die
Minimal- und Maximalwerte verbindet, dient zur
Bereitstellung einer "Einhüllenden", die es dem Benutzer
ermöglicht, schnell ein Verständnis der kurzfristigen
Stabilität der Daten über die Zeit zu entwickeln, indem
er die Breite der Einhüllenden für jedes gegebene
Bildelement visuell interpretiert. Der Amplitudenmaßstab
ist derart justiert, wie es zur vollen Anzeige aller
Bildelementinformationen mit dem maximalen möglichen
Ausmaß von vertikaler Bildelementauflösung erforderlich
ist. Derartige Verfahren zur vertikalen
Amplitudenskalierung sind in dem Bereich der Technik
allgemein bekannt. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel
verwendet eine Anzeige 22, die aus einer sich aus 240
Bildelementen zusammensetzenden
Punktmatrixflüssigkristallanzeige (LCD) und zugehörigen
Ansteuerungsschaltungen besteht, die einen getrennten
Mikroprozessor zur Ausführung der notwendigen Funktionen
der grafischen Darstellung von Grafik erfordern. Die
Schattierung wird durch die Verwendung einer LCD-Anzeige,
die sowohl Zeichen mit halber Helligkeit als auch Zeichen
mit voller Helligkeit vorsieht, erreicht. Eine derartige
Schattierung kann durch viele andere Verfahren zur
Erzeugung von Kontrast einschließlich der Verwendung von
unterschiedlichen Farben oder Schattierungsmustern
erreicht werden.
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Es ist für normale Fachleute offensichtlich, daß viele
Änderungen bei den Einzelheiten der vorstehend
beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele der
Erfindung ausgeführt werden können, ohne von dem Rahmen
des Inhalts der Erfindung in ihren breiteren
Ausgestaltungen abzuweichen. Beispielsweise können bei
Bedarf andere Komprimierungsverhältnisse wie
beispielsweise 3 zu 1 statt 2 zu 1 verwendet werden.
Bildelementinformationen können andere Arten und
Funktionen umfassen, die der Komprimierung zugänglich
sind, während sie ohne Rücksicht auf die Anzahl von
Malen, die die Bildelementinformationen komprimiert
werden, im wesentlichen gültig bleiben. Jede Art von
kontinuierlich erfaßten Daten, ob von einer analogen oder
einer digitalen Quelle, ob von einem physikalischen
Phänomen abgeleitet oder nicht, die eine visuelle Anzeige
ihres Werts erfordern, profitiert von diesem
Anzeigeverfahren. Daher soll der Bereich der Erfindung
durch die nachstehenden Patentansprüche bestimmt sein.