SU790172A1

SU790172A1 - Способ регистрации момента перехода через максимум импульсного однократного сигнала произвольной формы с неплоской вершиной

Info

Publication number: SU790172A1
Application number: SU752093587A
Authority: SU
Inventors: Виктор Порфирьевич Головков; Алексей Иванович Голышев; Виктор Андреевич Фоминов
Original assignee: Предприятие П/Я А-3904
Priority date: 1975-01-06
Filing date: 1975-01-06
Publication date: 1980-12-23

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения момента перехода через максимум импульсных однократных сигналов, не имеющих плоской вершины, .например импульсов треугольной формы. ⁵

Известен способ, основанный на однократном или двукратном дифференцировании исследуемого сигнала с последующим определением момента пересечения продифференцированным сигналом нулевой ли. нии, который соответствует моменту перехода исследуемого сигнала через максимум. £1] .

Недостатком известного способа является большая погрешность определения момента перехода через нуль продифференцированного сигнала из-за того, что фронты исследуемых сигналов изменяются в широком диапазоне длительностей.

v Погрешность определения момента перехода через максимум может быть уменьшена в случае, если имеется предварительная информация о длительности фронта исследуемого сигнала и можно воспользоваться набором дифференцирующих. ячеек, используя каждую для сигнала с соответствующей длительностью фронта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ регистрации момента перехода через максимум импульсного однократного сигнала произвольной формы, не имеющего плоской вершины, с- изменяющейся ампли- . -тудой в широком диапазоне, характеризующийся тем, что задерживают регистрируемый сигнал на фиксированное время, сравнивают регистрируемый сигнал с задержанным, измеряют временной интервал между фиксированной точкой отсчета и моментом равенства регистрируемого и задержанного сигналов, вычитают из измеренного интервала половину времени задержки.

Время .; задержки выбирается из условия · 790172 где -t_u - длительность сигнала^

Фф - минимальная длительность фронта, причем выбирается с учетом минимально возможной длительности франта сигнала. 5

При такой длительности задержки основной и наложенной на него задержанный сигналы обязательно пересекутся, и по моменту равенства по уровню этих сигналов можно судить о переходе исследуемо- 10 го сигнала через максимум. Принцип определения момента перехода через максимум поясняется временной диаграммой, представленной на фиг.1.

Так, например, для сигнала, имеющего 15 форму равнобедренного треугольника, момент перехода через максимум отстоит от момента совпадения амплитуд i₍ ¹ регистрируемого и задержанного сигналов времени . Время перехода измеряемого 20 сигнала через максимум относительной фиксированной точки отсчета (О) будет равно , а для сигнала в форме неравнобедренного 25 треугольника момент перехода через- максимум отстоит от момента совпадения амплитуд на время tj/2+Δί, где .t-c ^_ время спада: - время фронта.

Как видно из этого описания, точность регистрации момента перехода через мак- ³⁵симум сигнала в виде равнобедренного треугольника определяется точностью регистрации временного интервала Ц ’ и ' ’ Ъз/2. ^и может быть достаточно высока, в то время как погрешность регистрации ⁴® перехода через максимум несимметричного сигнала зависит от времени так как при определении не учитывается и тем больше, чем больше этот временной интервал [2^. ⁴⁵

Таким образом, недостатком известного способа является низкая точность определения момента перехода через максимум сигнала произвольной формы, не имеющего плоской вершины.

Цель изобретения - повышение точности регистрации момента перехода через максимум сигнала произвольной формы.

Цель изобретения достигается тем, что регистрируемый сигнал предваритель- ** но ограничивают снизу так, что во всем диапазоне амплитуды регистрируемого сигнала' отношение амплитуд регистриру емого и ограниченного сигналов будет постоянно, усиливают в заданное число раз, например до первоначальной амплитуды.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы.

Функциональная схема устройства включает в себя блок 1 задержки и блок 2 управления порогом ограничения, подключенные ко входу схемы, ограничитель 3, подключенный к выходам блоков 1 и 2, усилитель 4, соединенный с ограничителем 3, к выходу которого подключены блок 5 задержки и блок 6 сравнения, ко второму входу которого подключен выход блока 5 задержки, формирователь 7, подключенный к выходу блока 6 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

Входной регистрируемый сигнал поступает на блок 1 задержки и блок 2 управления порогом ограничения. В зависимости от амплитуды регистрируемого сигнала блок 2 управления порогом устанавливает в ограничителе 3 требуемый порог ограничения до поступления в него регистрируемого сигнала (напряжение U_nOp. на фиг. За). Причем независимо от амплитуды входного сигнала на выходе ограничителем поддерживается одно и то же отношение амплитуд входного и ограничиваемого сигналов. Величина порогового напряжения выбирается из соображения, что напряжение, поступающее с ограничителя 3 на усилитель 4, превышает порог чувствительности. этого усилителя.

Сигнал, превышающий порог ограничения, поступает с ограничителя 3 на усилитель 4, коэффициент усиления которого равен отношению амплитуд входного и ограничиваемого сигнала и усиливается им до амплитуды, равной амплитуде регистрируемого сигнала.'

Таким образом, с выхода усилителя 4 снимается сигнал (фиг. З'б) с длительностью, равной длительности верхней части ограничиваемого сигнала, и амплитудой, равной амплитуде регистрируемого сигнала, т.е. происходит как бы сужение сигнала, а следовательно, уменьшено необходимое время задержки, а также уменьшено и' ΔΧ , длительность которого уменьшается с уменьшением длительностей фронта и спада сигнала, как показано выше.

Преобразованный сигнал с усилителя 4 поступает на блок 5 задержки и блок 6 сравнения, в котором происходит сравнение амплитуд преобразованного и задержанного сигналов. В момент равенства 5 уровней сигналов с блока 6 сравнения на формирователь 7 поступает импульс, и формирователь 7 формирует сигнал, поступающий на выход блока.

Определение момента равенства уровней <0 сигналов осуществляется путем измерения временного интервала между выходным импульсом формирователя 7 и какой-нибудь фиксированной точкой на временной оси, а момент перехода исследуемого сигнала *5 через максимум, путем вычитания из этого интервала известного временного интервала t-j/2 .

Абсолютная погрешность измерения определяется длительностью временного ин- 20 тервала ДО;^ (фиг. 3 6), значительно меньшей длительности временного интервала Д^ (фиг. За).

Уменьшение абсолютной погрешности измерения наглядно демонстрируется с по-25 мощью графиков, приведенных на фиг. 3 а, 3 б. В случае, когда сравниваются не преобразованные сигналы (фиг. За), абсолютная погрешность определяется временным интервалом ДФ^ , а в случае преобразован-30 ных сигналов (фиг. 3 6) - интервалом Как видно из сравнения этих интервалов Дир Д^2.·

Отношение может изменяться от единиц до десятков в зависимости от того, сколько раз производится ограничение сигнала (однократное, двукратное и т.д. ограничение).

Claims

где ty - длигельность сигнала; Ьф минимальна длительность фронта , причем ti выбираетс с учетом минимально возможной длительности фронта сигнала.. При такой длительности задержки основной и наложенной на него задержанньй сигналы об зательно пересекутс , и по моменту равенства по уровню этих сигналов можно судить о переходе исследуемого сигнала через максимум. Принцип оп ределени момента перехода через максимум по сн етс временной диаграммой, представленной на фиг.1. Так, например, дл сигнала, имеющего форму равнобедренного треугольника, момент перехода через максимум: tf отсто от момента совпадени амплитуд реги трируемого и задержанного сигналов времени tj/Q. . Врем перехода измер емого сигнала через максимум относительной фиксированной точки отсчета (О) будет равно- а дл сигнала в форме неравнобедренного треугольника момент перехода через- максимум t отстоит от момента совпадени амплитуд -III на врем tj/2+Atj где .tc, - врем спада: -Ь - врем фрсита. Как видно из этого описани , точность регистрации момента перехода через мак- симум сигнала в виде равнобедренного треугольника определ етс точностью регистрации временного интервала t и Ьз/2 и может быть достаточно высока, в то врем как погрешность регистрации перехода через максимум несимметричного сигнала зависит от времени так как при определении 1; не учитываетс и тем больше, чем больше этот времен .ной интервал 2. Таким образом, недостатком известното способа вл етс низка точность определени момента перехода через максимум сигнала произвольной формы, не име ющего плоской вершины. Цель изобретени - повышение точности регистрации момента пе{эехода через максимум сигнала произвольной формы. Цель изобретени достигаетс тем, что регистркруемьй сигнал предварительно ограничивают счизу так, что вр всем диапазоне амплитуды регистрируемого сигнала отношение амплитуд регнстрируемого и ограниченного сигналов будет посто нно, усиливают в заданное число раз, например до первоначальной амплитуды . На фиг.1 приведена функциональна схема устройства дл реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы. Функциональна схема устройства включает в себ блок 1 задержки и блок 2 управлени порогом ограничени , подключенные ко входу схемы, ограничитель 3, подключенный к выходам блоков 1 и 2, усилитель 4, среднненньй с ограничителем 3, к вьЕходу которого подключены блок 5 задержки и блок 6 сравнени , ко второму входу которого подключен выход блока 5 задержки, формирователь 7, подключенньй к выходу блока 6 сравнени . Устройство работает следующим образом . Входной регистрируемый сигнал поступает на блок 1 задержки и блок 2 управлени порогом ограничени . В зависимости от амплитуды регистрируемого сигнала блок 2 управлени порогом устанавливает в ограничителе 3 требуемый порог ограничени до поступлени в него регистрируемого сигнала (напр жение Unop ). Причем независимо от амплитуды входного сигнала на выходе ограничителем поддерживаетс одно и то же отношение амплитуд входного и ограничиваемого сигналов. Величина порогового напр жени выбираетс из соображени , что напр жение, поступающее с ограничител 3 на усилитель 4, превышает порог чувствительности , этого уси)1ител . Сигнал, превышающий порог ограничени , поступает с ограничител 3 на усилитель 4, коэффициент усилени которого равен отношению амплитуд входного и ограничиваемого сигнала и усиливаетс нм до амплитуды, равной амплитуде регистрируемого сигнала. Таким образом, с вькода усилител 4 снимаетс сигнал (фиг. Зб) с длительностью , равной длительности верхней части ограничиваемого сигнала, и амплитудой, равной амплитуде регистрируемого сигнала , т.е. происходит как бы сужение сигнала , а следовательно, уменьшено необходимое врем задержки, а также уменьшено и Ь1 , длительность которого уменьшаетс с уменьшением длительностей фрсита и спада сигнала, как показано выше . 579 Преобразованный сигнал с усилЕтел 4 поступает на блок 5 задержки и блок 6 сравненн , в котором происходит сравнение амплитуд преобразованного и задержанМого сигналов. В момент равенства уровней сигналов с блока 6 сравнени на формирователь 7 поступает импульс, и формирователь 7 формирует сигнал, поступающий на вьссод блока. Определение момента равенства уровней сигналов осуществл етс путем измерени временного интервала между выходным импульсом формировател 7 и какой-нибудь фиксированной точкой на временной оси, а момент перехода исследуемого сигнала через максимум, путем вычитани из этого интервала известного временного интервала bj/2 . Абсолютна погрешность измерени определ етс длительностью временного интервала Atn (фиг. 36), значительно меньшей длительности временного интервала (фиг. За). Уменьшение абсолютной погрешности измерени нагл дно демонстрируетс с помощью графиков, приведенных на фиг. За, 36. В случае, когда сравниваютс непреобразованные сигналы (фдг. За), абсолютна погрешность определ етс временным интервалом At , а в случае преобразовани ньк сигналов (фиг. 36) - интервалом Как видно из сравнени этих интервалов (. Отношение дСу/л 2 может изме. н тьс от единиц до дес тков в зависимое- ти от того, сколько раз производитс ог726 ранЕгчение сигнала (однократное, двукрат- ное и т.д. ограничение). Формула изобретени Способ регистрации момента перехода через максимум импульсного однократного сигнала произвольной формы с неплоской вершиной, характеризующийс тем, что задерживают регистрируемый сигнал на фиксированное врем , сравнивают регистрируемьй сигнал с задержанным, измер ют врем«энной интервал между фиксированной точкой отсчета и моментом равенства- регистрируемого и задержанного сигналов, вычитают из измеренного времён кого интервала половину времени задерж;КИ , отличающийс тем, что, с целью повышени точности регистрации момента перехода через максимум сигнала , регистрируемый сигнал предварительно ограничивают снизу так, что во всем диапазоне амплитуд регистрируемего сигнала отношение амплитуд регистрируемого и ограничиваемого сигналов .будет посто н- дд усиливают в заданное число фаз, например до первоначальной амплитуды. Источники информации, прин тые во вниманиепри экспертизе Поманский А. А. и Северный С. А. д„скрим№аци импульсов в пропорциональ счетчике по времени нарастани -ПТЭ , № 3, с, 51.
2. Блохин А. В. Формирователь длительностей- между соседними экстремумами случайньк процессов,-ПТЭ, 1972, № 2, с. 83, (прототип).