SU1709244A1 - Устройство регистрации импульсных сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к регистрации однократных быстропротекающих процессов. Цель изобретени  - повышение точности. Цель достигаетс  тем. что ооспроизпо- димый на экране ЭЛТ 2 сигнал оптичоски усиливаетс , проектируетс  с помощью линзы 3 на прибор-матрицу 4, где оптический сигнал преобразуетс  в электрический с последующим кодированием и определением ценфа считываемого импульса. Кроме того, на чертеже приведены датчик 1, компаратор 5. триггер 6, генератор 7, формироватепь 8 импульсов опроса, счетчик 9, дешифратор 10, сумматор 11, делитель 12. элемент 13 задержки, регистр 14, вычислитель 15, формирователь'16 импульсов записи. 1 з.п, ф- лы. 1 ил.

Description

31Т-Т7 - -:{Л Т1 11ii 1П 1 А; P.-V-.-T .;. t.

.Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  регистрации импульсных сигналов с длительностью несколько наносекунд.

Цель изобретени  - повышение-точности регистрации импульсных сигналов.

На чертеже представлена структурна  схема устройства.

Устройство содержит измерительный датчик 1, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 2, линзу 3, фотоприемную матрицу (ФПМ) 4. компаратор 5, триггер 6. генератор 7, формирователь 8 импульсов опроса, счетчик 9. дешифратор 10, сумматор 11, делитель 12, элемент 13 задержки, регистр 14, вычислитель 15 и формирователь 16 импульсов записи , который включает инвертор 17. одновибратор 18, элементы И 19 и 20 и триггер 21.

В качестве измерительного датчика 1 может быть использован любой (индукционный , тензорезисторный, полупроводниковый и т.д.) датчик, способный преобразовывать входной импульсный сигнал в электрический/Тип датчика выбирают в зависимости от типа входного воздействи , которое необходимо регистрировать,

ФПМ 4 выполнена на приборах с зар довой св зью и содержит М-Р  чеек (фотоэлементов ), опрос которых производитс  сверху вниз (от 1 до М) и слева направо (от 1 до Р). В качестве вычислител  может быть использована люба  ЭВМ.

Устройство выполн ет следующие функции: формирование электрического сигнала из входного импульсного сигнала (датчик 1, ЭЛТ 2, линза 3, ФПМ 4, генератор 7, формирователь 8); определение максимально засвеченных световым потоком ЭЛТ 2  чеек ФПМ 4 (триггер 6, генератор 7, компаратор 5, формирователь 16, счетчик 9, дешифратор 10, сумматор 11, делитель 12); регистрацию пор дковых номеров  чеек (элемент 13, регистр 14); вычисление крутизны фронтов импульсных сигналов и фор мирование выходного сигнала (вычислитель 15).

Формирование электрического сигнала из входного импульсного происходит следующим образом.

На вход датчика .1 поступает импульсный сигнал, который характеризуетс  фронтом , спадом и другими участками. На выходе датчика 1 при этом формируетс  электрический сигнал, пропорциональный входному сигналу. Он воспроизводитс  на экране ЭЛТ 2.

Сфокусированный линзой 3 оптический сигнал с ЭЛТ 2 переноситс  на ФПМ и активизирует работу тех  чеек матрицы, которые попадают под световой поток.

В идеальном случае форма импульсного сигнала, воспроизведенна   чейками матрицы , должна описыватьс  узкой криоой, соответствующей движению луча по экрану ФПМ 4. Однако вследствие оптических несовершенств линзы 3, а также возможной расфокусировки луча ЭЛТ 2 световое п тно

на  чейках ФПМ 4 от луча при движении формирует область с размытыми кра ми. В центральной части области засветка  чеек ФПМ 4 максимальна , так как световой поток Е в этих местах максимален.

По мере удалени  от центральной ч сти области засветка периферийных уменьшаетс  по криоой Е f (h). При .этом число одновременно засвеченных  чеек при движении луча характеризует размер h области . Он определ етс  степенью расфокусировки луча: чем область больше, тем больше  чеек активизируетс  лучом, В идеальном случае .

Определение и регистраци  пор дковых номеров Ni максимально засвеченных  чеек ФПМ 4 происход т следующим образом .

В момент по влени  импульсного сигнала триггер 6 опрокидываетс  и своим высоким потенциалом дает команду гонератору 7 на формирование импульсов, С помощью формировател  8 осуществл ютс  построчный опрос ФПМ 4 сверху вниз (от 1 до М), а затем слева направо (от 1 до Р). .При

опроси незасвеченные  чейки формируют на выходах нулевые сигна/ты, а засвеченные - единичные. При этом чем больше засв(зтка  чейки, тем больший по амплитуде сигнал она формирует на своем выходе,

На выходе компаратора. 5 формируютс  импульсы, соответствующие моментам по влени  импульсов с  чеек ФПМ 4.

Число импульсов в каждой пачке может регулироватьс  подбором уровн  порогового напр жени , подаваемого на опорный вход компаратора 5. Его значение определ етс  экспериментально по величине входных импульсных сигналов и зависит от типа используемой ЭЛТ 2, фокусирующих

свойств линзы 3 и т.д.

Одновременно счетчик 9 начинает просчет импульсов. Гоступаюших на его вход с выхода генератора 7. Дешифратор 10 это число дешифрирует, и каждый р з по команде с компаратора 5 оно записываетс  в сумматор 11. Таким образом в сумматоре фиксируетс  сумма пор дковых номеров  чеек ФПМ 4, засвеченных потоком с ЭЛТ 2.

Определение среди них  чейки с максимальной засветкой осуществл етс  по сигналу , формируемому формирователем 16 в делителе 12 на два. Сигнал с максимальной амплитудой располагаетс  практически в центре пачки импульсов, формируемой ФПМ 4. Это свидетельствует о том, что из всех засвеченных  чеек в опрашиваемой строке центральна   чейка имеет максимальную засветку, Ее пор дковый номер Nt определ етс  делением на два числа импульсов , поступивших на вход сумматора 11 в момент записи.

После по влени  последнего импульса с компаратора 5 в опрашиваемой строке ФПМ 4 формирователь 16 формирует сигнал , по заднему фронту которого происходит указанное деление делителем 12. Через некоторое врем , определ емое элементом

13задержки, результат делени  записываетс  в регистр 14. Таким образом в регистр

14заноситс  пор дковый номер максимально засвеченной  чейки опрашиваемой строки .

Работа формировател  16 заключаетс  в определении моментов начала и конца по влени  импульсов с компаратора 5. В исходном состо нии, при котором на выходе компаратора 5 импульсов нет, триггер 21 на своем выходе формирует нулевой потенциал , Он поддерживаетс  сигналом с выхода элемента И 19, управление которым осуществл етс  импульсами с одновибратора 18 и инвертора 17,

При по влении на выходе компаратора первого импульса на врем  его длительности элемент И 20 по одному входу открываетс . На другой вход продолжают поступать импульсы с одновибратора 18, открывающие , элемент И 20 по. другому входу, при зтом триггер 21 опрокидываетс .

В момент прекращени  импульсов с компаратора 5 элемент И 20 закрываетс  ипервый импульс с генератора открывает элемент И 19 и возвращает триггер-21 в исходное состо ние.

Одновибратор 18 формирует импульсы такой длительности, чтобь они совпадали во времени с импульсами с компаратора 5, крторые могут иметь некоторую задержку после прохождени  через большее количество цепей по сравнению с импульсами с компаратора 5.

При опросе следующей строки ФПМ 4 в регистр аналогично записываетс  пор дковый номер N2 следующей максимально засвеченной  чейки. Процесс опроса Р строк ФПМ 4 осуществл етс  до тех пор, пока на управл ющем оыходе счетчика 9 не сформируетс  импульс переполнени , возвращающий триггер 6 в исходное состо ние.

Формирование импульсо  опроса генератором 7 и формирователем 8 прекращаетс . Одновременно этим же сигналом даетс  команда вычислителю на обработку информации , записанной в регистре 14.

Вычисление крутизны dp импульсного сигнала в вычислителе 15 происходит дз поэтапно следующим образом;

1)в пам ть вычислител  15 вводитс  коэффициент масштабировани  (К) и при необходимости заданное (требуемое) значение крутизны дз фронта импульсного сигнала.

Коэффициент масштабировани  определ етс  геометрическими размерами .ФПМ 4, числом  чеек матрицы и т,д,;

2)из регистра 14 в вычислитель 15 ввод тс  пор дковые номера Ni  чеек ФПМ 4;

3) вычисл ютс  разности Д| в пор дковых номерах последующих и предыдущих максимально засвеченных  чеек по формуле Л Ni-t-i -Ni;

4)сравниваютс  значени  Л и Л 4-1, при зтом если Д « Л -Ь i, то вычисление

(Зр| не производитс  (этап обработки информации на участке, где сигнал отсутствует), если Д Д 4-1 . то вычисл етс  крутизна по фopмvyte dpi « К Д , если Д Д + i, то вычисление dpi не производитс ;

5)вычисл етс  среднее значение крутизны по формуле

1

dp tr 2) 5pi

Mt -- ч I I

где n - число засвеченных  чеек ФПМ 4

(число измерений);

6) сравнение расчетного значени  dp 6 заданным da;

j выдача информационного сигнала о результатах ра 1Твта и управл ющего сигнала в случае, если dp da;

8) сн тие управл ющего сигнала по истечении времени Ti Т2, где врем , в течение которого ожидаетс  приход следующей серии импульсных

сигналов..

При необходимости в вычислителе 15 может быть рассчитана длительность импульсного сигнала и аналогично крутизна игнала на участке спада.

При регистрации импульсных сигналов

противоположной амплитуды его регистра ци  и обработка происход т аналогично, за исключением изменени  условий к пА алгоритма работы вычислител  15 и устанс1вки соответствующего уровн  срабатывани 

кампаратора 5. Если устройство предназначено только . формировани  информации о зиачемии крутизны фроитоа импульсных сигналов, то пп.б и 8 из алгоритма работы вычислител  15 могут fjutb исключены.

Управл ющий сигнал на выходе вычислител  16 формируетс  при превышении расчетной крутизной др импульсных сигналов заданной крутизны 5э . Наличие этого сигнала свидетельствует о том, что данна  сери  импульсов может привести к дестабилизации работы аппаратуры или системы и требуетс  прин ты меры защиты аппаратуры или системы от воздействи  этих импульсных сигналов.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Устройство регистрации импульсных сигналов, содержащее формирователь входного сигнала, компаратор, генератор импульсов, выход которого соединен с входом счетчика, дешифратор и регистр, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены триггер, формирователь опросных сигналов, сумматор, делитель , элемент задержки и формирователь импульсов записи, а формирователь входного сигнала выполнен оптоэлектронным и содержит измерительный датчик, выход которого соединен с входом электронно-лучевой трубки и управл ющим выходом формировател , оптический выход электронно-лучевой трубки соединен через линзу с входом фотоприемной матрицы, выход которой соединен с информационным выходом формировател , а опросный вход - с соответствующим входом формировател , управл ющий выход формировател  входного сигнала соединен с первым входом триггера, выход которого соединен с входом

   генератора импульсов, выход которого соединен через формирователь опросных импульсов с опросным входом формировател  входного сигнала, управл ющий выход счетчика соединен с вторым входом триггера, а группа выходов соединена с группой информационных входов дешифратора, выходы которого соединены с группой информационных входов сумматора, управл ющий

   вход которого соединен с выходом компаратора , а группа выходов соединена с группой информационных входов делител , управл ющий вхбд которого соединен с входом элемента задержки и с выходом формировател  импульсов записи, выход элемента задержки соединен с управл ющим входом регистра, группа информационных входов которого соединена с выходами делител , выход регистра соединен с выходом устройства , выход компаратора соединен с первым управл ющим входов формировател  импульсов записи, второй управл ющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов.
2. 2. Устройство по п.1, о т л и ч-а ю щ е ес   тем, что формирователь импульсов записи содержит инвертор, одновибратор, два элемента И и триггер, вход инвертора и первый вход первого элемента И соединены с

   первым входом формировател , вход одновибратора соединен с вторым входом формировател , выход одновибратора соединен с вторым входом первого элемента И и с первым входом второго элемента И,

   второй вход которого соединен с выходом инвертора, выходы первого и элементов И соединены с входами триггера, выход которого  вл етс  выходом формировател .