SU949810A1 - Преобразователь амплитуды импульсов в код - Google Patents

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АМПЛИТУДЫ ИМПУЛЬСОВ

В КОД

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и автоматике и может быть использовано дл  усреднени  и измерени  погрешностей амплитуды импульсов, в частности дл  определени  коэффициента отражени  лазерных отражателей и зеркал при измерени х малых амплитуд импульсов след щих систем и т.д.

Известно устройство дл  измерени  среднего значени  амплитуд, которое позвол ет измер ть среднее значение амплитуд регул рной импульсной последовательности и среднее значение непрерывного случайного процесса.

Однако известное устройство не обладает достаточной точностью дл  определени  коэффициента отражени  из-за неточности изготовлени  модулирующего диска, обеспечивающего переключение отраженных потоков света от образцового и измер емого отражателей таким образом, что при прерванном луче от одного отражател  фотоприемник освещаетс  отраженным лучом от другого отражател , и, наоборот, при повороте диска на 180° прерван отраженный луч света от второго отражател , а проходит луч от первого отражател . Неточность углового расположени  двух вырезов (отверстий ) диска  вл етс  причиной импульсной помехи в моменты переходов сформированного пр моугольного периодического сигнала (меандра), амплитуды которого соответствуют коэффициентам отражени  обоих отражателей.

В силу своей инерционности фотоэлектрический преобразователь формирует не идеальный меандр, а со сглаженными углами .

10

Измерение двум  стрелочными приборами выделенных из меандров амплитуд относительно какого-либо нулевого уровн  хот  и обеспечивает измерение интегральной суммы амплитуд полупериодов и усредн ет пог15 рещности измерений, однако требует аналогового пересчета коэффициента отражени  со щкалы и недостаточно точно, а также затрудн ет перенос на цифропечать.

Claims (2)

1. Измерение осциллографом при визуаль2Q ном наблюдении за разверткой импульсов с выравниванием амплитуд меандров в пр мую линию требует ввода аттенюатора (иглы ) в один из световых потоков и использовани  громоздкой аппаратуры. При этом погрешности наводок осциллографа тем больlue . чем больше прин та чувствите пьность его входа. Дл  обеспечени  максимальной точности необходима оптимальна  регулировка чувствительности, что затрудн ет наладочные работы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  цифровой усреднитель периода, содержащий реверсивные счетчики, элементы ИЛИ, И, ключи, блоки управлени , генератор квантующих импульсов, распределитель, формирователи и счетный триггер 2. Недостатком данного устройства . вл етс  сложность и низка  точность измерений. Цель изобретени  - упрощение устройства и повыщение точности. Указанна  цель достигаетс  тем, что в известный преобразователь, содержащий формирователь импульсов, первый выход которого подключен к первым входам двух ключей, генератор квантующих импульсов, выход которого соединен со входом распределител , счетный триггер, формирователь импульсов по заднему фронту, элементы И и ИЛИ, реверсивный счетчик, выход которого соединен с первым входом блока сравнени , выход которого соединен с управ л ющим входом реверсивного счетчика, дополнительно введены синхронизатор, формирователь импульсов по заднему фронту, элемент И, два элемента И-НЕ, генератор линейно измен ющегос  напр жени  и блок сравнени , причем второй выход формировател  импульсов через синхронизатор подклю чен к входам счетного триггера, пр мой выход которого через формирователь импульсов по заднему фронту подключен к первому входу первого элемента И-НЕ и непосредственно к первому входу второго элемента И-НЕ и второму входу блока управлени , инверсивный выход счетного триггера соединен непосредственно со вторым входом первого элемента И-НЕ и третьим входом блока управлени  и через дополнительный формирователь импульсов по заднему фронту - со вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к одному из входов элемента ИЛИ и к второму входу первого ключа, выход первого элемента И-НЕ соединен с другим входом элемента ИЛИ и со вторым входом второго ключа, выходы ключей объединены и подключены к первому входу блока сравнени , второй вход которого соединен с выходом генератора линейно измен ющегос  напр жени , а выход - с первым входом дополнительного элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу распределител , а выход - к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов, а выход - со счетным входом реверсивного счетчика, установочный вход которого подключен ко второму выходу распределител . На фиг. 1 приведена блок-схема преобразовател  амплитуды импульсов в код; на фиг. 2 - диаграммы, по сн ющие работу устройства; на . фиг. 3 и 4 - диаграммы преобразовани  амплитуд сигналов опорного и измер емого во временной интервал и их квантование в кадре измерени . Устройство (фиг. 1) содержит формирователь 1 импульсов измер емых и опорных, синхронизатор 2, счетный 1К-триггер 3, формирователи 4.1 и 4.2 импульсов по заднему фронту импульсов меандра, два элемента И-НЕ 5 и 6, элемент ИЛИ 7, электронные ключи 8.1 и 8.2, генератор 9 линейно измен ющегос  напр жени , блок 10 сравнени , два элемента И 11 и 12, генератор 13 квантующих импульсов, распределитель 14 и реверсивный счетчик 15 с блоком 16 управлени . В состав формировател  1 импульсов вход тфотоэлектрический преобразователь 17, к выходу которого входом подключен усилитель 18. Распределитель 14 содержит делитель 19 частоты, к выходу которого подключен дес тичный счетчик 20 с дешифратором 21. Формирователь 1, одним выходом подключенный через синхронизатор 2 к счетному триггеру 3, а други.м выходом - ко входам электронных ключей 8.1 и 8.2, обеспечивает формирование пр моугольного периодического сигнала (меандра), состо щего из чередующихс  импульсов опорного сигнала и измер емого. Через электронные ключи 8.1 и 8.2 в соответствии с синхросигналом , формируемым синхронизаторо.м 2, счетным триггером 3, формировател ми 4.1 и 4.2 импульсов по заднему фронту импульсов меандра и элементами И-НЕ 5 и 6, проход т в синхронной последовательности и.мпульсы опорного и измер емого сигналов в виде меандра, поступающие на вход блока 10 сравнени , на другой вход которого поступают уменьщающиес  импульсы с выхода генератора 9 линейно измен ющегос  напр жени , причем последний синхронизирован синхросигналом, объедин емым в элементе ИЛИ 7. С выхода блока 10 сравнени  на элементы И 11 и 12 поступают щиротно модулированные импульсы измер емого сигнала в четные кадры измерений и фиксированные по длительности импульсы нечетных кадров измерений, соответствующих опорному сигналу. При этом элемент И 11 обеспечивает тактовый период измерений, а элемент И 12 - квантование периодов импульсов . Распределитель 14, соединенный входо.м с выходом генератора 13 квантующих импульсов , а выходами - со вторым входом элемента И 11 и установочным входом реверсивного счетчика 15, обеспечивает обнуление счетчика 15 в период, предшествующий тактовому периоду измерени . Реверсивный счетчик 15 управл етс  блоком 16, входы которого подключены к выходам счетного триггера 3, пр мой (Q) выход которого объединен также с входом формировател  4.1 и с. выходом элемента И-НЕ 6, а инверсный (Q) - с выходом формировател  4.2 и входом элемента И-НЕ 5. При этом вторые входы элементов H-JHE подключены к выходам соответствующих формирователей 4.1 и 4.2, а их выходы - к входам элемента ИЛИ 7, выходом подключенного к входу генератора 9. На фиг. 2 даны диаграмма А амплитудно сформированного меандра, составленного из чередующихс  измер е1У10го сигнала и опорного; диаграмма Б окончательно сформированного меандра сигналов с отфильтрованной импульсной помехой перехода; диаграмма В переключений счетного триггера; диаграммы Г, Е импульсов запрета прохождени  в блок 10 сравнени  сигналов соответственно измер емого и опорного; диаграммы Д, Ж импульсов запрета прохождени  помехи перехода; диаграмма И синхросигнала , запускающего генератор 9 линейно измен ющегос  напр жени . Устройство работает следующим образом . Луч света от источника света посредством системы из светоделител  и модулирующего диска (не показаны) обеспечивает поочередное сканирование образцового и измер емого отражателей и в виде модулированного отражённого луча воздействует не формирователь 1 импульсов и в виде меандра с импульсной помехой перехода (фиг. 2) с выхода формировател  1 поступает на входы синхронизатора 2 и электронных ключей 8.1 и 8.2. Синхронизатором 2 перепады меандра, в том числе и импульсна  помеха, выдел ютс  в сигналы, управл ющие переключени ми счетного триггера 3 так, что осуществл етс  его переключение при каждом перепаде меандра (фиг. 2). Формирователи 4.1 и 4.2 срабатывают соответственно при перепадах на Q и О.выходах триггера 3 только с «1 на «О, вырабатыва  на своих выходах импульсы запрета (фиг. 2 Д, Ж). Когда на двух входах элемента И-НЕ 5/6 возникают единичные потенциалы «1, на выходе этого элемента образуетс  нулевой «О (фиг. 2, Д, Е, Г, Ж). На выходе элемента ИЛИ 7, подключенного входами к выходам элементов 5 и 6 таким образом образуетс  синхросигнал (фиг. 2 И), запускающий генератор 9, который вырабатывает линейно уменьщающеес  напр жение (фиг. 3 и 4). Пусть нулевой потенциал запрещает прохождение импульса через электронные ключи 8.1 и 8.2, подключенные к выходам элементов И-НЕ 5 и 6. Тогда в период импульсов запрета (фиг. 2, И) по длительности больших, чем период импульсной помехи Переходов меандра, измерени  не производитс . В остальной период кадров измерений в блоке 10 сравнени  производитс  сравнение или амплитуды опорного сигнала или измер емой амплитуды с линейно уменьплающимс  напр жением генератора 9 (фиг. 3 и 4). Из диаграммы видно, что больщему уровню сигнала соответствует больщий период квантовани  и больщое число квантующих импульсов. При этом в соответствии с реверсировани ми счетчика 15, переключаемого на пр мой и обратный счет посредством блока 16 управлени , квантованные импульсы опорного сигнала суммируютс  в первом четном кадре измерени , а квантованные импульсы измер емого сигнала вычитаютс  во втором нечетном кадре измерени  и все разности суммируютс  в тактовом периоде измерений. Переключени  реверсивного счетчика 15 осуществл ютс  блоком 16 в периоды запрета измерений при переключени х счетного триггера 3 (фиг. 2 В, Д, Ж) и не внос т погрещностей в измерени х из-за запаздываний переключений реверсивного счетчика, сброс показаний которого производитс  перед началом каждого последующего тактового периода. Тактовый период измерени  определ етс  коэффициентом делени  делител  Г9 частоты, подключенного выходом к дес тичному счетчику 20 с дещифратором 21. При разрещении «1, т.е. при наличии ее на первом входе элемента И 11, подключенном к дещифратору 21, и импульсе срабатывани  «1 блока 10 сравнени , подключенного к другому входу элемента И 11, на выходе последнего возникает импульс совпадени , бременной интервал которого квантуетс  посредством элемента И 12, одним входом подключенного к выходу элемента И 11, а другим - к выходу генератора 13 квантующих импульсов . Импульсы квантовани  поступают на счетный вход реверсивного счетчика 45 и в зависимости от состо ний блока 16 этого счетчика либо суммируютс  в нем, либо вычитаютс . Таким образом, показани  реверсивного счетчика в каждом тактовом периоде измерений  вл ютс  интегральной суммой разностей квантований в четных и нечетных кадрах измерений амплитуд опорного сигнала и измер емого . Благодар  отфильтровыванию импульсных помех переходов меандра, сформированного формирователем 1, и измерени м в линейной области, а также вследствие отсутстви  помех запаздывани  (скруглений меандра) предлагаемое устройство по точности выгодно отличаетс  от известного особенно при измерени х слабых сигналов. Существенным  вл етс  и упрощение конструкции устройства. Показани  реверсивного счетчика в периоды между тактами измерений могут быть перенесены на цифропечать и  вл ютс  значением производственных измерений. При использовании насто щего устройства дл  измерени  коэффициента отражени  лазерных отражателей увеличение производительности достигаетс  вследствие того, что нет необходимости при измерени х производить выравнивание отраженных световых потоков от отражателей образцового и измер емого посредством аттенюатора (введением иглы в световой поток). Это возможно благодар  высокой линейности, присущей цифровым измерени м. Насто щий преобразователь амплитуды импульсов может использоватьс  также дл  исследовани  интенсивностей излучений и спектральных анализов фильтроохлаждающих жидкостей. Предлагаема  конструкци  преобразовател  амплитуды импульсов позвол ет производить измерение усредненных импульсов малой амплитуды, так как производитс  вычитание цифрового отображени  измер емого импульса из цифрового отображени  опорного имп.ульса в каждом четном кадре измерени , при этом разностный результат суммируетс  столько раз, сколько двойных кадров умещаетс  в тактовом периоде измерений . После тактового периода измереНИИ результат высвечиваетс  на цифровых индикаторах (либо поступает на мащинопечать ), затем цикл измерени  повтор етс . При переходе от кадра измерени  опорного сигнала к кадру измерени  изм,ер емого сигнала импульсна  помеха перехода отфильтровываетс  и благодар  этому обеспечиваетс  увеличение точности измерени  каждой пары импульсов. Интегральна  сумма результатов измерений дополнительно увеличивает точность измерений. Еще одной составл ющей увеличени  точности  вл етс  осуществление преобразовани  амплитуды во временной интервал при чередующемс  квантовании обоих образованных периодов от опорных и измер е .мых импульсов одним и тем же генератором квантующих импульсов. Кроме того, предлагаемое устройство более просто по конструкции в сравнении с известным. Формула изобретени  Преобразователь амплитуды импульсов в код, содержащий формирователь импульсов , первый выход которого подключен к первым входам двух ключей, генератор квантующих импульсов, выход которого соединен со входом распределител , счетный триггер, формирователь импульсов по заднему фронту , эле.менты И и ИЛИ, реверсивный счетчик, выход которого соединен с первым входом блока сравнени , выход которого соединен с управл ющим входом реверсивного счетчика , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  устройства и повыщени  точности, в него дополнительно введены синхронизатор , формирователь импульсов по заднему фронту, элемент И, два элемента И-НЕ, генератор линейно измен ющегос  напр жени  и блок сравнени , причем второй выход формировател  импульсов через синхронизатор подключен к входам счетного триггера , пр мой выход которого через формирователь импульсов по заднему фронту подключен к первому входу первого элемента И-НЕ и непосредственно к первому входу второго элемента И-НЕ и второму входу блока управлени , инверсивный выход счетного триггера соединен непосредственно со вторым входом первого элемента И-НЕ и третьим входом блока управлени  и через дополнительный формирователь импульсов по заднему фронту - со вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к одному из входов элемента ИЛИ и к второму входу первого ключа, выход первого элемента И-НЕ соединен с другим входом элемента ИЛИ и со вторым входом второго ключа, выходы ключей объединены и подключены к первому входу блока сравнени , второй вход которого соединен с выходом генератора линейно измен ющегос  напр жени , а выход - с первым входом дополнительного элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу распределител , а выход - к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов , а выход - со счетным входом реверсивного счетчика, установочный вход которого подключен ко второму выходу распределител . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 515072, кл. Н 03 К 13/20, 1974.
2. 2.Авторское свидетельство СССР j№ 645123, кл. G 04 F 10/04, 1977.