Мультиплицированная измерительная система Советский патент 1983 года по МПК H03K13/20 

Is:

О) 00

о

1ч9 Изобретение относится к контрольно измерительной технике и может быть ис пользреано для сжатия информации при измерений и С1бработке совокупности входных величин, являющихся функцией пространственной координаты. Известно устройство, содержащее N компараторов, элемент ИЛИ, обилий блок уравновешивания, включающий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), счетчик, генератор тактовых импульсов {ГТИ), причем одни из входов компараторов соединены с выходом ЦАП, а выходы подключены к N входам э;Г1емента ИЛИ 1 J , Устройство используется для измерения совокупности N входных величин характеризуется высоким бцстродействием и получило название Мультиплицированная измерительная система (МИС). Однако при работе в, комплексе с устрбйствами, обрабатывающими результаты измерения , большой объем выходной информации МИС Кодов значений измеряемых величин и N кодов соответствующих им номеров каналов требует очень большой объем памяти обрабатывающих устройств при жестких требованиях к скороСТи ввода информации. Одним из возможных Путей,устранения ЭТОГО недостатка является уменьшение объема выходной информации, ее ежа тие. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аппроксимиру1бщее измерительное устройство , в котором функция пространст венной координаты аппроксимируется многочленом степени п ho результатам измерения N Ъходйых величин. Выходной информацией данного устройства являются коды nM-l значений коэффициента аппроксимирующего многочлена, а степень m многочлена меньше числа входных величин N. Устройство содержит соединеннь(е последовательно ком мутатор N аналогобых сигналоё, генератор базисных функций (ортогона/тьных полиномов) и вычислительное устройство. Для получения m+l значений коэффициентов необходимо N()TH-l) циклов работы устройства, чтб обусловливает его низкое быстродействие С 23Недостатком данного устройства йв ляется отсутствие возможности сжатия информации. . Цель изобретения - обеспечение во можности сжатия информации при сохра нении быстродействия путем реализации алгоритма аппроксимации совокупности N Входных величин (функции пространственной координаты) многочленом степени m за время развертывающего уравновешивания. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее N компараторов, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, вторые входы подключены к выходу общего блока уравновешивания, состоящего из последовательно соединенных генератора тактовых импУльсов (ГТИ), счетчика и ЦАП, а первые входы - к входным сигналам, введены генератор базисных функций, {т-1 вычитающих сумматоров и rrH-f накапливающих сумматоров, лричем управляющие входы генератора базисных функций подключены к выходам компараторов, а его выходы - к входам вычитающих сумматоров, выходы которых соединены с входами накапливающих Сумматоров, при этом управляющие входы вычитающих сумматоров подключены к выходу элемента ИЛИ, а управляющие входы накапливающих сумматоров соединены с выходом ГТИ. Предлагаемое устройство реализует аппроксимацию функций пространственной кдординаТы, заданной совокупность N входных величин, многочленом степени т, чем достигается уменьшение Объема выходной -информации. ; На чертеже приведена функциональная схема устрбйства.J Устройство содержит N компараторов , N входовой логический элемент ИЛИ 2, общий блок уравНовешивания состоящий из ГtИ 3, счетчика k и ЦАП 5; генератор 6 базисных функций; riH-l вычитающих сумматоров 7-l-7-(mf1); ITH-1 накапливающих сумматоров B-l-S-CmJ-l), причем выходы компараторов соединены с N входовым логическим элементом ИЛИ 2 и управляющими входами генератора 6 базисных функций, первые входы являются входа:МИ/систекм. Вторые входы.объединены и Подключены к выходу ЦАП 5,. входы которого соединены с выходами счетчика А, вход которого подключен к выходУ ГТИ 3, при этом выходы генера;тора 6 базисных функций соединены с входами вычитающих сумматоров 7-1 7.(пн-1), выходы которых подключены ;к входам накапливающих .сумматоров 8-1-8-(rirt-t), входы которых соединены с выходом ГТИ 3, а управляющие входы сумматоров (nn-1) с выходом элемента ИЛИ 2, Генератор 6 базисных функций может быть выполнен, например, в виде ПЗУ, в котором хранятся значения базисных функций втомках пространственного интервала, а управляющими входами генератора 6 базисных функций являются адресные входы ПЗУ. Элементной базой ПЗУ могут быть микросхемы любых сери например 55бРТ4 (5, 6). Сумматоры 7-1-7-(nfH-1) и 8-1-8-(т+1) также могу быть реализованы на микросхемах, например 155ИМЗ (К155ИМЗ). Прежде чем приступить к описанию работы устройства, заметим, что функ цию, заданную N значениями на пространственном интервале. Можно аппроксимировать полиномом степени т. (P) boPo+b P 4-.. .. . (1) где Ь, коэффициенты аппроксимации, определяемые поформуле(2); базисные ортональные полино мы, выбираемые заранее; 0.1...т; степень аппроксимирующего полинома. Задача аппроксимации состоит и от скании значений коэффициентов -Ь. Принцип действия устройства сводится к реализации алгоритма типа интеграла свертки ЬК P-ki где b - искомый коэффициент разложения при k-M базисном поли номе ; Р.- значение k-ro базисного полинома в 1-и точке пространственного интервала; значение аппроксимируемой функции в i-и точке интервала, т.е. i-я входная вели Чина;. 1...N; число входных величин. Работа устройства при получении кода значения одного из коэффициенто Ь происходит следующим образом. На каждом такте уравновешивания, если при этом не сработал ни один . компаратор, содержимое сумматора 7-k не меняется, а в сумматоре 8-k происходит сложение его предыдущего содерж мого с содержимым сумматора 7-k Если произошло срабатывание какого-либо компаратора, то в сумматоре 8-k также происходит сложение, ас 10 24 выхода этого компаратора приходит уп-, равляющий сигнал на генератор 6 и на его входах выставляется код значения P-jij в соответствующей номеру компаратора точке интервала. Так как произошло срабатывание компаратора, то на выходе элемента ИЛИ 2, а на чит и на управляющем входе вычитающего сумматора . появится сигнал. по которому из содержимого сумматоpa вычитается значение Р. : В начале цикла измерения в сумматор 71 из генератора 6 функций за носится код суммы +Р.2 + - S PK-I а накапливающий сумматор 8-k заносится нулевой код м На первом .такте уравновешивания, если не Сработал ни один компаратор, содержимое 7-k и 8-k равно S1 - PM+P-ICJ - +Plci + k N . k/ На втором, такте, если не произошло срабатывание компаратора . +Plct- - +Pli:M t -2Plci- -- +2P|, и так далееj до срабатывания какоголибо компаратора. Допустим, что сработавшим оказался I-и компаратор и это произошло на j-м такте, тогда ,,. - JPK-}- -- +jPlcN Sic Pi tr -n2+ (i-i)(Hif- PKN Ha j+1 такте I(j+1)(j+l)P 2+--- + + U 1) Pn{i-i) P-Ki- 0 1) PX{ i.-,,+ flt(i.ij +Рк(г+1)+ , v+P-kN Т.е. слагаемое jP -x зменяется. Заметим, что номер такта равновешивания j, на котором срабоал i-й компаратор, соответствует начению входной величины в i-м каалеJP1 XiPKi Описанный процесс продолжается До ех пор, пока не сработают все компааторы. В этот момент содержимое 8-k равно Sij О ... i-ki- мцМ сумма в д|эугих сумматорах параллельно роисходит получение кодов Ь. ..Ь, на последнем такте уравновешиаачк

; $10263026

а сумматорах 8-1 - 8-(rrVfl) устанав-стигать десятки раз. Например, при

лйваются все пи-1 кодов Ь.числе каналов N 512 и аппроксимации

Уменьшение объема выходной инфор-1функции полиномом десятой степени

мации Зависит от отношения vj т.е.(т 10) можно уменьшить объем инрТ числа входных величин N и степени 5формации приблизительно в 50 раз. аппроксимирующего многочлена т, Стё- Общее быстродействие МИС не снижапень га зависит от вида входной-функ-ется, поскольку вновь вводимые узлы

ций, выбора базисных функций, жела-представляют собой цифровые блоки с

тельнрй,тгогрешности устройства. Отно- ,более высоким по сравнению с аналогошениё во многих случаях может до-вой частью устройства быстродействием.

МУЛЬТИПЛИЦИРОВАННАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержащая N компараторов, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, вторые входы подключены к выходу общего блока уравновешивания, состоящего из последовательно соединенных генератора тактовых и мпульсЪ в, счетчика и цифроаналогового преобразователя, а первые входы - к входным г на лам, от л и Ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения сжатия информации при сохранении быстродействия, в нее введены генератор базисных функций, m+l вычитающих сумматоров и т+1 накапливающих сумматоров, причем управляющие входы генератора базисных функций подключены к выходам компараторов, а его выходы - к входам .вычитающих сумматоров, выходы которых соединены с входами накапливающих сумматоров, i СО при этом управляющие входы вычитающих Сумматоров подключены к выходу элемента ИЛИ, а управляющие входы накап1Лйвающих сумматоров соединены с выхо; дом генератора тактовых импульсов.