SU1323856A1 - Устройство дл регистрации сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  регистрации быстропротекающих процессов с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов. Цель изобретени  - повышение точности, расширение частотного диапазона и упрощение устройства. В режиме вывода информации коды выборок мгновенных значений сигналов из запоминающего устройства 3 последовательно преобразуютс  при помощи цифроаналогового преобразовател  4 в пр моугольные импульсы, амплитуды которых равны соответствующим значени м выборок мгновенных значений, а при помощи интерполирующих устройств 5-1...5-П осуществл етс  восстановление сигналов в виде непрерывных функций, которые регистрируютс  устройством 6. 1 з.п. ф-лы. 4 ил. (Л со N5 00 00 СП 05 фи

Description

Изобретение относитс  к измерительной регистрирующей технике и может быть использовано дл  регистрации быстронротекаю- щих процессов (например, переходных процессов ) с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности, расширение частотного диапазона, а также упрощение устройства.

На фиг. 1 приведена структурна  схема предлагаемого устройства дл  регистрации сигналов сложной формы; на фиг. 2-4 - временные диаграммы, по сн ющие его работу .

Устройство дл  регистрации сигналов .. сложной формы содержит последовательно соединенные коммутатор (Км) 1, аналого- цифровой преобразователь (АЦП) 2, запоминающее устройство (ЗУ) 3 и цифроана- логовый преобразователь (ЦАЦ) 4, выход

входом Сч 15, выход переполнени  которого соединен с входом установки -в «О триггеров 16 и 17. Пр мые выходы триггеров 16, 17 подключены к входам управлени  с БС 14, а их инверсные выходы через элемент И 18 св заны с входом установки в «О Сч 15. Входы установки в «1 триггеров 16, 17, соответственно «Ввод и «Вывод ,  вл ютс  входами управлени  режимами работы устройства.

Устройство работает в двух режимах - ввода и вывода информации.

В исходном состо нии, когда триггеры 16, 17 наход тс  в состо нии «О, элемент И 18 открыт, Сч 15 установлен в состо ние «О.

В режиме ввода информации в ЗУ 3 занос тс  коды выбором мгновенных значений сигналов LJi...ljn.

Импульсами на входе «ВВОД триггер 16 устанавливаетс  в «1. В этом случае БС 14 запускаетс  только импульсами Т1 Тм 13.

10

которого через интерполирующие устройства 20 Период следовани  этих импульсов равен (ИУ) 5 (5-1...5-п) св зан с входами мно-At/n,

где At - шаг дискретизации входных сигналов;

п - количество входных каналов. После каждого импульса Т1 БС 14 вы- рабатывает сигнал «С1, «С2, и «+1Сч, которые поступают на входы запуска АЦП 2, синхронизации занесени  информации в ЗУ 3 и на счетный вход Сч 15 (см. временную диаграмму на фиг. 2). Выходной код Сч 15 по -,,. ША поступает на адресные входы ЗУ 3 и Км 1. Последовательность взаимодействи  блоков устройства в режиме ввода информации следующа . При помощи Км 1 на вход АЦП 2 подаетс  один из входных сигналов и (k 1...п). Номер входа устройства,

наковую схему и содержит масштабно-сум- о подключаемого к АЦП 2, определ етс  ко- мирующий преобразователь (МПС) 9, ана- дом младших разр дов Сч 15 (например, логовое запоминающее устройство (АЗУ) 10 при п 8 Км 1 подключен только к трем и интеграторы (Инт) 11, 12. При этом вы- самым младщим разр дам Сч 15). АЦП 2 ход МСП 9 через АЗУ 10, вход управ- запускаетс  сигналом «С I. Сигнал Uk преоб- лени  которого  вл етс  входом управле- разуетс  в АЦП 2 в код , i - номер ВИЯ ИУ, соединен с входом Инт 11. Выход 40 выборки сигнала в k-м канале. После окон- Инт 11 подключен к первому входу МСП 9,чани  преобразовани  сигнала U в код чекоэффициент передачи которого Ki равен - рез врем  t,,, определ емое быстродействи- 3/2, и к входу Инт 12, выход которого  в- ем АЦП 2, код Xki заноситс  в соот- л етс  выходом ИУ и соединен с вторымветствующую  чейку ЗУ 3 в момент поступвходом МСП 9, коэффициент передачи ко- , лени  сигнала «С2 на вход ЗУ 3. За- торого К2 равен -1. Третий вход МСП 9, тем на счетный вход Сч 15 поступает сиггоканального регистрирующего устройства (РУ) 6. В состав устройства вход т также дешифратор (Дш) 7, выходы которого подключены к входам управлени  ИУ 5 (5-1...5-п), и блок 8 управлени  (БУ), выходы которого С1-СЗ соединены соответственно с входами запуска АЦП 2, синхронизации занесени  информации в ЗУ 3 и стробировани  Дш 7, а адресна  шина (ША) св зывает выходы БУ 8 с адресными входами ЗУ 3, коммутатора 1 и дешифратора 7, причем адресные входы Км 1 и Дш 7 подключены только к нескольким младшим разр дам ША.

Каждое из ИУ 5 (5-1...5-п) имеет одикоэффициент передачи которого Кз равен 1, соединен с выходом ЦАП 4. Коэффициенты передачи Ki-Кз определены из предположени , что Инт 11, 12, МСП 9 и АЗУ 10 не инвертируют сигналы. В случае приме- 50 нени  Инт с инвертированием сигналов Ki 3/2, , Кз -1.

Блок 8 управлени  содержит таймер (Тм) 13, блок 14 синхронизации (БС), счетчик (Сч) 15 адреса, триггеры 16, 17 и элемент

нал «-|-1Сч (см. фиг. 2), Сч 15 увеличивает свое состо ние на единицу, на вход АЦП 2 через Км 1 подаетс  следующий сигнал Uk I и т.д. Указанный процесс продолжаетс  до тех пор, пока не наступает переполнение Сч 15. В этом случае сигнал на выходе переполнени  Сч 15 устанавливает триггер 16 в «О и устройство переходит в исходное состо ние.

В ЗУ 3 занесены коды выборок мгноИ 18. Выходы ТГ, Т2 Тм 13 соединены с 55 венных значений входных сигналов в следую- входами запуска БС 14, выходы которогощем пор дке: Хю, Хц,-.., Х;,„,..., , Хп,...,

Х, Х21,..., Х2П,..., Xi;,..., Xni,..., XIN I,..., Xn N ,

где величина N зависит от емкости ЗУ 3, равС1-СЗ св заны с входами управлени  АЦП 2, ЗУ 3, Дш 7 (см. выше) и со счетным

входом Сч 15, выход переполнени  которого соединен с входом установки -в «О триггеров 16 и 17. Пр мые выходы триггеров 16, 17 подключены к входам управлени  БС 14, а их инверсные выходы через элемент И 18 св заны с входом установки в «О Сч 15. Входы установки в «1 триггеров 16, 17, соответственно «Ввод и «Вывод ,  вл ютс  входами управлени  режимами работы устройства.

Устройство работает в двух режимах - ввода и вывода информации.

В исходном состо нии, когда триггеры 16, 17 наход тс  в состо нии «О, элемент И 18 открыт, Сч 15 установлен в состо ние «О.

В режиме ввода информации в ЗУ 3 занос тс  коды выбором мгновенных значений сигналов LJi...ljn.

Импульсами на входе «ВВОД триггер 16 устанавливаетс  в «1. В этом случае БС 14 запускаетс  только импульсами Т1 Тм 13.

0

лени  сигнала «С2 на вход ЗУ 3. За- тем на счетный вход Сч 15 поступает сигнал «-|-1Сч (см. фиг. 2), Сч 15 увеличивает свое состо ние на единицу, на вход АЦП 2 через Км 1 подаетс  следующий сигнал Uk I и т.д. Указанный процесс продолжаетс  до тех пор, пока не наступает переполнение Сч 15. В этом случае сигнал на выходе переполнени  Сч 15 устанавливает триггер 16 в «О и устройство переходит в исходное состо ние.

В ЗУ 3 занесены коды выборок мгновенных значений входных сигналов в следую- щем пор дке: Хю, Хц,-.., Х;,„,..., , Хп,...,

ной n N. Младша  часть адреса  чейки, в которой хранитс  код Х,, определ ет номер канала k, а старша  часть - номер выборки i.

В режиме вывода информации коды выборок мгновенных значений сигналов U|...Un из ЗУ последовательно преобразуютс  при помощи ЦАП 4 в пр моугольные импульсы , амплитуды которых равны соответствую- Ш.ИМ значени м выборок мгновенных значезначение А,- фиксируетс  в АЗУ 10 после поступлени  сигнала «СИ АЗУ-к на его вход в момент времени t/. Выходной сигнал АЗУ 10, равный А/, не измен етс  в интервале времени t/, t, + ДТ до момента поступлени  следуюш.его импульса «СИ АЗУ-к, этот сигнал интегрируетс  Инт 11, выходной сигнал которого в свою очередь интегрируетс  Инт 12 (см. фиг. 4, на которой прин то, что Инт 11, 12 сигнал не инний , а при помош,и ИУ 5-1...5-n осу- Ю вертируют). Посто нные времени Инт 11, 12

ществл етс  восстановление сигналов в виде непрерывных функций, которые регистрируютс  РУ 6. В качестве РУ б может быть использован многоканальный самопишуш,ий прибор.

Импульсом на входе «Вывод триггер 17 устанавливаетс  в «1. В этом случае БС 14 запускаетс  только импульсами Т2 Тм 13. Период следовани  этих импульсов равен ЛТ/п, где AT - шаг дискретизации выход15

равны шагу дискретизации выходных сигналов AT. Так как Инт 11 интегрирует посто нную (неизмен ющуюс ) величину, то его выходное напр жение измен етс  по линейному закону, а выходное напр жение Инт 12 - по квадратичному. В момент времени (ti + ЛТ) выходные напр жени  Инт 11, 12 равны соответственно А, и 1/2 А,-.

В соответствии с допуш,ением следующие выборки сигнала ,41, Х, ,2,... равны нулю.

ных сигналов. Обычно AT At. После каж- 20 Так как коэффициенты передачи входов МСП

дого импульса Т2 БС 14 вырабатывает сигналы «СЗ и «-|-1Сч (фиг. 3). Сигнал «СЗ поступает на вход стробировани  Дл 7, на адресные входы которого поступает код с младших разр дов Сч 15. Выходные сигналы Дщ 7, совпадающие с моментами по влени  сигналов «СЗ, используютс  дл  синхронизации моментов фиксации выходных напр жений МСП 9 в АЗУ 10.

Из ЗУ 3 последовательно вывод тс  коды выборок Хю, Хзо,..., Х„о, Хи,..., XnN I, которые при помощи ЦАП 4 преобразуютс  в напр жение. Распределение выборок по каналам осуществл етс  при помощи выходных сигналов Дш 7. В момент преобразовани  выборки Xki в напр жение на управл ющий вход k-ro ИУ с выхода Дш 7 поступает сигнал «СИ АЗУ-к, который измен ет выходное напр жение АЗУ 10 в k-м ИУ с учетом значени  выборки Х,.

При помощи ИУ 5 (5-1...5-п) осуществл етс  интерпол ци  выходных сигналов сплайнами второго пор дка. Рассмотрим работу k-ro ИУ 5 - к. Пусть все выборки сигнала U, кроме одной, равны нулю . Положим, что выборка X, равна А;. На вход ЦАП 4 последовательно вывод тс  выборки Х|о, Х||,..., Xfto,.-., . Так как все выборки Xjio, XAI, Xk i-i равны нулю, а выходные напр жени  Инт 11, 12 также равны нулю, то в момент поступлени  на вход управлени  АЗУ 10 синхронизирующих импульсов «СИ АЗУ-к (см. фиг. 4) в АЗУ 10 фиксируетс  напр жение нулевой величины . Отметим, что выборки сигналов из других каналов не вли ют на работу к-го ИУ, так как при их преобразовании в напр жение при помощи ЦАП 4 (пунктирные «ступеньки на временной диаграмме «Вход ИУ на фиг. 4) на входе АЗУ 10 в k-м ИУ отсутствует сигнал «СИ АЗУ-к.

При по влении i-й выборки сигнала U (заштрихованна  ступенька на фиг. 4) ее

25

30

35

40

45

50

55

9 равны К: -3/2, Кг - 1, Кз 1, то на выходе МСП 9 к моменту прихода сигнала «СИ АЗУ-к в момент времени (ti + At) будет напр жение -2Ai, которое будет зафиксировано в АЗУ 10 в интервале времени t, + AT, t, + 2fJ. Интеграторы 11 и 12 продолжают интегрировать выходной сигнал АЗУ 10 с учетом тех напр жений , которые были на их выходах в момент времени (t, + AT), и к моменту времени (t, + 2АТ), их выходные напр жени  равны соответственно -А, и 1/2 А/, а выходное напр жение МСП 9 равно величине А,. К моменту времени (t/ + ЗАТ) выходные напр жени  АЗУ 10 и Инт 11, 12 равны нулю.

После переполнени  Сч 15 сигнал на его выходе переполнени  устанавливает триггер 17 в «О и устройство переходит в исходное состо ние.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство отличаетс  высокой точностью , широким частотным диапазоном и простотой .

Claims (2)

1. Устройство дл  регистрации сигналов , содержащее последовательно соединенные коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и запоминающее устройство, а также цифроаналоговый преобразователь, регистрирующее устройство и блок управлени , выходы которого соединены с входами синхронизации занесени  информации в запоминающее устройство и с адресными входами запоминающего устройства и коммутатора , отличающеес  тем, что, с целью по- выщени  точности и расщирени  частотного диапазона, в него введены дешифратор и интерполирующее устройства, входы которых объединены и через цифроаналоговый преобразователь соединены с выходом запозначение А,- фиксируетс  в АЗУ 10 после поступлени  сигнала «СИ АЗУ-к на его вход в момент времени t/. Выходной сигнал АЗУ 10, равный А/, не измен етс  в интервале времени t/, t, + ДТ до момента поступлени  следуюш.его импульса «СИ АЗУ-к, этот сигнал интегрируетс  Инт 11, выходной сигнал которого в свою очередь интегрируетс  Инт 12 (см. фиг. 4, на которой прин то, что Инт 11, 12 сигнал не инвертируют ). Посто нные времени Инт 11, 12

равны шагу дискретизации выходных сигналов AT. Так как Инт 11 интегрирует посто нную (неизмен ющуюс ) величину, то его выходное напр жение измен етс  по линейному закону, а выходное напр жение Инт 12 - по квадратичному. В момент времени (ti + ЛТ) выходные напр жени  Инт 11, 12 равны соответственно А, и 1/2 А,-.

В соответствии с допуш,ением следующие выборки сигнала ,41, Х, ,2,... равны нулю.

Так как коэффициенты передачи входов МСП

0 Так как коэффициенты передачи входов МСП

5

0

5

0

5

0

5

9 равны К: -3/2, Кг - 1, Кз 1, то на выходе МСП 9 к моменту прихода сигнала «СИ АЗУ-к в момент времени (ti + At) будет напр жение -2Ai, которое будет зафиксировано в АЗУ 10 в интервале времени t, + AT, t, + 2fJ. Интеграторы 11 и 12 продолжают интегрировать выходной сигнал АЗУ 10 с учетом тех напр жений , которые были на их выходах в момент времени (t, + AT), и к моменту времени (t, + 2АТ), их выходные напр жени  равны соответственно -А, и 1/2 А/, а выходное напр жение МСП 9 равно величине А,. К моменту времени (t/ + ЗАТ) выходные напр жени  АЗУ 10 и Инт 11, 12 равны нулю.

После переполнени  Сч 15 сигнал на его выходе переполнени  устанавливает триггер 17 в «О и устройство переходит в исходное состо ние.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство отличаетс  высокой точностью , широким частотным диапазоном и простотой .

Формула изобретени 

1. Устройство дл  регистрации сигналов , содержащее последовательно соединенные коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и запоминающее устройство, а также цифроаналоговый преобразователь, регистрирующее устройство и блок управлени , выходы которого соединены с входами синхронизации занесени  информации в запоминающее устройство и с адресными входами запоминающего устройства и коммутатора , отличающеес  тем, что, с целью по- выщени  точности и расщирени  частотного диапазона, в него введены дешифратор и интерполирующее устройства, входы которых объединены и через цифроаналоговый преобразователь соединены с выходом запоминающего устройства, а их выходы подключены к входам регистрирующего устройства , а входы управлени  - к выходам дешифратора, адресные входы которого объединены с адресными входами коммутатора, а вход стробировани  дешифратора подключен к соответствуюшему выходу блока управлени .

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем.

штабно-суммируюш,ий преобразователь, аналоговое запоминающее устройство, первый и второй интеграторы, выходы которых соединены с первым и вторым входами масштабно-суммирующего преобразовател , тре- тий вход которого  вл етс  входом интерполирующего устройства, при этом вход управлени  аналогового запоминающего устройства  вл етс  входом управлени  интерполирующего устройства, а выход второго

что каждое из интерполирующих устройств 10 интегратора - выходом интерполирующего содержит последовательно соединенные мае-устройства.

Вход ИУ

-Y.tirJ

ilti- T ti+2u7 f +

Составитель H. Ланьков

Редактор H. Слобод никТехред И. ВересКорректор .Л. Ильин

Заказ 2954/44Тираж 693Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и отк|)ыти|.

I 13035, .Москва, Ж-35, Раушска  наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , А

штабно-суммируюш,ий преобразователь, аналоговое запоминающее устройство, первый и второй интеграторы, выходы которых соединены с первым и вторым входами масштабно-суммирующего преобразовател , тре- тий вход которого  вл етс  входом интерполирующего устройства, при этом вход управлени  аналогового запоминающего устройства  вл етс  входом управлени  интерполирующего устройства, а выход второго

интегратора - выходом интерполирующего устройства.

n,i-H