SU809148A1 - Устройство дл ввода и предваритель-НОй ОбРАбОТКи иНфОРМАции АНАлОгОВОгОдАТчиКА - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ АНАЛОГОВОГО ДАТЧИКА

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности, к устройствам подготовки цифровых данных с использованием выборки аналоговых величин в регул рные интервалы времени и может быть использовано в системах технической диагностики дл  объектов, процессы в которых представл ют собой случайные процессы со скрытыми периодичност ми. К таким объектам относ тс , например двигатели внутреннего сгорани  и газовых турбин, гребных винтов , зубчатые передачи и т.п. Дл  анализа таких процессов обычно примен ют специализированные или универсальные вычислительные машины, обеспечивающие проведение преобразовани . Фурье . Полученные коэффициенты Фурье, характеризуюшие спектр, затем усредн ютс . В этом случае возможности анализирующей аппаратуры по быстродействию определ ютс  временем вычислени  коэффициентов Фурье. Наиболее быстродействующие алгоритмы вычислени  коэффициентов Фурье требуют выполнени  между выборками операций сложени  и умножени , причем последн   требует значительных затрат времени , что и ограничивает быстродействие. Кроме того, так как на сигнал обычно бывает наложена шумова  помеха со сплошным спектром, перед устройством предварительной обработки информации встает задача предварительной фильтрации, потому что наличие шума с равномерным спектром при дальнейшем вычислении спектра приводит к искажени м результатов. Известны устройства предварительной обработки информации, содержащие коммутатор , аналого-цифровой преобразователь, блок управлени , дешифратор 1. Недостатком этих устройств  вл етс  ограниченна  область применени , так как отсутствие сокращени  количества информации на выходе устройств по сравнению с входной ограничивает возможности измерительной аппаратуры по сигналу быстропротекающих процессов в реальном масштабе времени. Наиболее близким к предлагаемому по сущнвсти технического решени   вл етс  устройство дл  предварительной обработки информации дл  систем технической диагностики , содержащее входной блок, блок управлени , многоканальный накопитель и коммутатор, выходы и входы коммутатора

соединены соответственно с выходами устройства и выходами многоканального накопител , управл ющий вход которого соединен с первым, выходом блока управлени , второй выход которого соединен с управл ющим входом коммутатора, а вход входного блока соединен с входом устройства 2.

Недостатком этого устройства  вл етс  низкое быстродействие, что св зано с необходимостью проведени  перемножени  реализаций между их поступлени ми. Кроме того, это устройство не обеспечивает след -щей фильтрации сигнала в щироком диапазоне частот, а также относительно больщой объем выходной информации.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее входной блок усилени , блок синхронизации, многоканальный накопитель и коммутатор, выходы и информационные входы которого соединены соответственно с выходами устройства и выходами многоканального накопител , управл ющий вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, второй выход которого соединен с управл ющим входом коммутатора, вход входного блока усилени   вл етс  информационным входом устройства, введены аналого-цифровой преобразователь и дополнительный коммутатор, причем выходы и информационные входы дополнительного коммутатора соединены соответственно с информационными вхедами многоканального накопител  и выходами аналого-цифрового преобразовател , аналоговый и управл ющий входы которого соединены соответственно с выходом входного блока усилени  и третьим выходом блока синхронизации, четвертый выход и вход которого соединены соответственно с управл ющим входом дополнительного коммутатора и входом опорного сигнала устройства.

На фиг. 1 представлено устройство, блоксхема; на фиг. 2 - функциональна  схема блока синхронизации; на фиг. 3 - графики амплитудно-частотной характеристики.

Устройство содержит входной блок 1 усилени , блок 2 синхронизации, коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, дополнительный коммутатор 5 и многоканальный накопитель 6, выходы 7 устройства, информационный вход 8 и вход 9 опорного сигнала устройства.

Блок 2 синхронизации содержит формирователь 10, первый делитель 11 частоты, счетчик 12, второй делитель 13 частоты, элемент НЕ 14 и выходы 15-18 блока.

Устройство работает следующим образом .

Исследуемый сигнал подаетс  на вход 8 устройства, а на вход 9 подаетс  опорный сигнал. Исследуемый сигнал, проход щий через входной блок 1, усиливаетс  или ослабеваетс . дл  того, чтобы динамический диапазон его изменени  попадал в допустимый диапазон сигналов аналого-цифрового преобразовател  4. В момент выборки по сигналу от блока 2 аналого-цифровой преобразователь 4 преобразует сигнал, поступающий с выхода входного блока 1, в цифровой код. Так как частота управл ющих импульсов, формируемых блоком 2, пропорциональна частоте опорного сигнала, то интервалы между выборками оказываютс  прив занными к длительности входных опорных сигналов, поданных на вход 9, что обеспечивает перестройку устройства в щироком диапазоне частот. На практике опорный сигнал может представл ть сигнал от датчика круговой частоты вращени  исследуемого объекта, например зубчатой передачи. При этом исследуемый сигнал представл ет собой смесь частотных составл ющих, кратных круговой, а также помех и щумовых составл ющих . В соответствии с управл ющими сигналами блока 2 дополнительный коммутатор 5 обеспечивает запись последовательных отсчетов исследуемого сигнала в М каналов многоканального накопител  6. 1-ый отсчет записываетс  в i-ый канал, 2-ой отсчет - во 2-ой канал, М-й отсчет - в М-й канал. М + 1-й отсчет вновь поступает на вход 1-го канала, и т.д. При этом код отсчета, поступивщего на вход некоторого канала, прибавл етс  к содержимому одноименного канала многоканального накопител  6. Таким образом, обрабатываетс  К кусков реализации исследуемого сигнала, каждый из которых состоит из М последовательных отсчетов, причем К кратно степени числа 2.

По сигналу блока 2 коммутатор 3 обеспечивает выдачу информации, накопленной в каналах многоканального накопител  6, на выходы 7 устройства с одновременным правым сдвигом каждого числа на заданное число двоичных разр дов, что соответствует делению результатов на К. При этом содержимое многоканального накопител  6 обнул етс  и он готов к приему последую-щей информации.

Блок синхронизации работает следующим образом.

Управл ющие сигналы, поступающие с входа 9 на вход формировател  10, преобразуютс  им в сигналы стандартного логического уровн  на выходе формировател , откуда подаютс  на счетный вход делител  11, который обеспечивает выдачу на его выходе тактовых импульсов с частотой, соответствующей требуемой частоте выборок. Благодар  наличию элемента НЕ 14 тактовые импульсы на первом и третьем выходах блока 2 оказываютс  в противофазе, что обеспечивает сдвиг во времени моментов начала обработки выборки аналого-цифровым преобразователем 4 и сложени  полученного цифрового кода с ранее накопленным значением в многоканальном накопителе 6. Импульсы с выхода делител  11 суммируютс  также счетчиком 12, на выходах которого

формируетс  код, определ ющий адрес канала , который в данный момент обрабатываетс . Импульсы переноса с выхода счетчика 12 поступают на счетный вход делител  13, который осуществл ет счет групп выборок. По вление сигнала на выходе делител  13 свидетельствует о разрещении считывани  результата обработки на выход устройства, причем, так как на выход выводитс  последовательность кодов, соответствующа  последовательному опросу каналов многоканального накопител , кроме сигналов разрещени , на втором выходе задаетс  и адрес канала с выходов счетчика 12.

Таким образом, устройство работает как нерекурсивный цифровой фильтр, модуль коэффициента передачи которого на частотах, кратных частотам опроса каналов, равен единице, а фазовый сдвиг равен нулю.

Из графиков амплитудно-частотных характеристик цифрового фильтра дл  случаев М 8, К 2 и М 8, К 4 видно, что с увеличением К щирина полос пропускани  уменьщаетс . В пределе (К стремитс  к бесконечности).в спектре отфильтрованного сигнала остаютс  только составл ющие спектра на частотах, кратных основной частоте са., . Это соответствует устранению выбросов спектра, возникающих из-за наложени  случайного щума на периодический процесс с заданной частотой

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 526882, кл. G 06 F 3/04, 1975.

2.Микулич Л. И. Аппаратура предварительной обработки информации дл  систем

технической диагностики. «Приборы и системы управлени , 1974, № 4, с. 28-30 (прототип ).

8 о-Ы

(риг. /

Г

М-8

/./

/

jr 8

1ЛТ