Устройство для временного сжатия входного сигнала Советский патент 1984 года по МПК G08C19/00 

первым входом коммутатора, выход триггера соединен с вторым входом первого элемента И и первыми входам ключа и второго элемента И, выход которого соединен с ззторым входом коммутатора, второй вход ключа соединен с шиной логической единицы, выход - с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом второго счетчика, первый вход триггера соединен с кнопкой Пуск, второй вход второго элемёнта И, третий вход первого элемента и второй вход третьего элемента И соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами устройства выход генератора тактовых импульсов выход коммутатора и выход . второго счетчика соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами устройства.

3. Устройство по п, 1, о т л и чающееся тем, что блок определения аргумента содержит формирователи импульсов, счетчики, триггеры, делители, регистр и элементы И, выход первого элемента И соединен с входом первого триггера, выход которого соединен непосредственно с первым входом второго элемента И и через последовательно соединенные первый формирователь импульсов и второй триггер с первым входом первого элемента И, выход второго элемента И через первый счетчик соединен с первым входом первого делителя, выход .третьего элемента И соединен с входом третьего триггера, выход которого через второй формирователь импульсов соединен с первым входом четвертого триггера и непосредственно - с первым входом четвертого элемента И, вькод которого соединен с первым входом второго счетчика, выход четвертого триггера соединен с первым входом третьего элемента И и вторым входом второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом первого делителя, выход первого делителя соединен с первым входом второго делителя, второй вход которого соединен с выходом регистра, выход - с выходом блока определения аргумента, второй вход первого элемента И, объединенные вторые входы второго и четвертого элейентов И, второй вход третьего элемента И и второй вход четвертого триггера соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока определения аргумента.

i; УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВРЕМЕННОГО СЖАТИЯ ВХОДНОГО СИГНАЛА, содержащее преобразователь аналог - код, информационный вход которого объединен с входом селектора периода входного сигнала и подключен ко входу устройства, тактовый вход преобразователя аналог - код объединен с первым входом формирователя адресаi выход которого соединен .с адресным взводом блока памяти, выход преобразователя аналог - код соединен с информационным входом блока памяти, выход которого соединен с информационным входом преобразователя код - аналог, выход которого соединен с первым выходом устройства, первый выход селектора периода входного сигнала соединен с первым входом бл.ока управления, первый выхрд которого соединен с управляющим входом преобразователя код - аналог, отличающееся тем, что, с целью повьшения информативности устройства, в него введены коммутаторы, формирователь частот, блок определения аргумента и последовательно соединенные полосовой фильтр, квадратор и формирователь спектра, первый вход блока определения аргумента объединен с тактовым входом преобразователя аналог - код и соединен с выходом первого коммутатора, второй выход блока управления соединен с вторым входом блока определения аргумента и входом формирователя частот, первая и вторая группы выходов которого подключены к тактирующим йходам соответственно первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых соединены соответственно с первым и третьим выходами блока управления, второй вход которого подключен ко второму выходу селектора периода входного сигнала, выход второго коммутатора соединен с третьим входом блока определения аргумента и вторым входом формирователя адреса, выход которого соединен с третьим входом блока управления и четвертым входом блока определения аргумента, выход крторого является вторым выходом устройства, выход преобразователя код - аналог через последовательно соединенные полосовой фильтр, квадратор и фор1 шрователь спектра соединен с третьим выходом устройства. 2. Устройство по п..I, о т л и .чающееся тем, что.блок управления содержит триггер, ключ, коммутатор, счетчики, элементы И, шину логической единицы, кнопку Пуск. и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого через первый счетчик соединен с

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для согласования полосы частот входного сигнала с полосой пропускания анализирующей и измерительной аппаратуры.

Известно устройство для временного сжатия сигналов, содержащее несколько колец накопления с коммутатором и рециркуляционную линию зйдержки в каждом кольце, используемую в качестве запоминающего устройства, сумматор, блок управления, выходы элементов запоминания уровня напряжения и вход коммутатора первого кольца объединены и образуют входную тину устройства, а выход сумматора является выходом устройства С П.

К недостаткам известного устройства относится невозможность его использования для измерения характеристик периодических сигналов, так как

в нем не выделяется период входного сигнала, а также отсутствует автоматическое определение оптимального числа точек, фиксируемых за один период входного сигнала. Вследствие

этого в широком диапазоне частот значительно изменяе.1ся погрешность аппроксимации входного сигнала, что приводит к необходимости сужения частотного диапазона сжимаемых сигналов.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому и;-зобретению является устг ойствс) для временного сжатия входного г., содержащее последовательно соединенные преобразователь аналог - код, блок памяти и преобразователь код - анало выход которого является первым вы ходом устройства, а вход устройства соединен с входами преобразователя аналог - код и блока определения периода, выходы которого соединены соответственно с входом блока умноже ния частоты и объединенными первыми входами блока управления и блока адресации, выход блока умножения час-т трты соединен с тактовым входом преобразователя аналог - код и вторым входом блока адресации, выход которо го соединен с управляющим входом бло ка памяти, а второй выход блока умножения частоты соединен с вторым входом блока управления C2J. Недостаток устройства-прототипа заключается в невозможности измерения частотных параметров входного сжимаемого сигнала - компонент спект ра периодического инфранизкочастотного сигнала, что ограничивает инфор мативность устройства. Цель изобретения - повышение информативности устройства путем введения новых процедур записи-считывания и блоков вьщеления компонент спектра сжимаемого сигнала. Эта цель достигается тем, что s устройство для временного сжатия входного сигнала,содержащее преобразователь аналог - код, информацион ный вход которого объединен с входом селектора периода входного сигнала н подключен ко входу устройства, так товый вход преобразователя аналог код объединен с первым входом формирователя адреса, выход которого : соединён с адресным входом блока памяти, выход преобразователя аналогкод соединен с информационным входом блока памяти, выход которого соединен с информационным входом преобразователя код - аналог, выход которого соединен с первым выходом устройства, первый выход селектора периода входного сигнала соединен с первым входом блока управления, первьй выход которого соединен с управляющим входом преобразователя код - ана лог, введены коммутаторы, формирователь частот, блок определения аргумента и последовательно соединенные полосовой фильтр, квадратор и формирователь спектра, первый вход блока определения аргумента объединен с 32Л тактовым входом преобразователя аналог - код и соединен с выходом первого коммутатора, второй выход блока управления соединен с вторым входом блока определения аргумента и входом фзрмирователя частот, первая . и вторая группы выходов которого подключены к тактирующим входам соответственно первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых соединены соответственно с первым и третьим выходами блока управления, второй вход которого подключен ко второму выходу селектора периода входного сигнала, выход второго коммутатора соединен с третьим входом блока определения аргумента и вторым входом формирователя адреса, выход которого соединен с третьим входом блока управления и четвертым ВХОДОМблока определения аргумента, выход которого является вторым вь кодом устройства, выход преобразователя код - аналог через последовательно соединенные полосовой фильтр, квадратор и формирователь спектра соединен с третьим выходом устройства. Кроме того, блок управления содержит триггер, ключ, коммутатор, счетчики, элементы И, шину логичеЬкой единицы, кнопку Пуск и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого через первый счетчик соединен с первь1М входом коммутатора, выход триггера соединен с вторьм входом первого элемента И и первыми входами ключа и второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, второй нход ключа соединен с шиной логической единицы, выход - с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом второго счетчика, первый вход триггера соединен с кнопкой Пуск, второй вход второго элемента И, третий вход первого элемента И и второй вход третьего элемента И соединены соответственно с первым, BTopbw и третьим входами устройства, выход генератора тактовых импульсов, выход коммутатора и выход второго счетчика соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами устройства. Блок определения аргумента содержит формирователи импульсов, счетчики, триггеры, делители, регистр и элементы И, выход первого элемента соединен с входом первого триггера, выход которого соединен непосредственно с первым входом второго элемента И и через последовательно сое диненные первый формирователь импульсов и второй триггер с первым входом первого элемента И, выход второго элемента Hi через первый сче чик соединен с первым входом первого делителя, выход третьего элемента И соединен с входом третьего триггера, выход которого через второй формирователь ИМПУЛЬСОВ соединен с первым входом четвертого триг гера и непосредственно - с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго счетчика, выход четвертого триггера соединен с первым входом третьего элемента И и вторым входом второго счетчика, выход которого со динен с вторым входом первого делителя, выход первого делителя соединен с первым входом второго делителя, второй вход которого соединен с выходом регистра, выход - с выходом блока определения аргумента, второй вход первого элемента И, объ диненные вторые входы второго и чет вертого элементов И, второй вход третьего элемента И и второй вход четвертого триггера соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока определения аргумента. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для временного сигнала; на фиг. 2 - диаграм мы измерения трех компонент спектра при помощи фильтра с постоянной час тотой настройки на фиг. 3 и 4 соответственно структурные схемы блока управления и блока определения аргумента. Устройство для временного сжатия входного сигнала содержит (фиг. 1) последовательно соединенные преобразователь 1 аналог - код, блок 2 памяти и преобразователь 3 код - ана лог, .селектор 4 периода входного сиг нала, блок 5 управления, формирователь 6 адреса, первый ко№1утатор 7, блок 8 определения аргумента, формирователь 9 частот, выполненный, например, из цепочки последовательно соединенных триггеров-делителей частоты, второй коммутатор 10, последовательно соединенные полосовой фильтр 11, кв-адратор 12 и. формирователь спектра 13. Блок 5 управления содержит (фиг.З) последовательно соединенные триггер 14, ключ t5, второй элемент И 16, коммутатор 17, генератор 18 тактовых импульсов, первый элемент И 19, первый счетчик 20, третий элемент И 21, второй счетчик 22, ifHonку 23 Пуск, шину 24 логической единицы. Блок 8 определения аргумента содержит (фиг. 4) второй элемент И 25, первый счетчик 26, первый формирователь 27 импульсов, второй триггер 28, третий элемент И 29, третий триггер 30, четвертьй элемент И 31, второй счетчик 32, второй формирователь 33 импульсов, четвертьй триггер 34, регистр 35, первый и второй делители 36 и 37, первый элемент И 38, первый триггер 39. Устройство работает следующим образом. Временное сжатие осуществляется с подключением сигнала на входь преобразователя 1 аналог - код и селектора 4 периода входного сигнала. В селекторе 4 начинается автоматическое выделение периода входного сигнала TQ, значение которого подается на вход блока 5 управления. По значению TQ в блоке 5 управления формируется код частоты запуска f, -.ЭОП преобразователя 1 аналог - код: код (в течение второго периода) со второго выхода блока 5 управления подается на управляющий вход коммутатора 7, открывая в нем один из ключей для пропускания последовательности импульсов выбранной частоты р,„ с соответствующего выхода формирователя 9 частот на тактовый вход преобразователя 1 аналог - код, . а также на тактирование формирователя 6 адреса. С началом второ j периода входного сигнала преобразователь 1 аналог код осуществляет выборку ряда значений сигнала и подачу их кодовых величин X (tj,) в блок 2 памяти, в котором они запоминаются по адресам, формируемым формирователем 6 адреса., По окончании второго периода сигнала блок 5 управления по команде с второго выхода Формирователя адреса отключает коммутатор 7 и включает коммутатор 10, с вьпсода ко711торого на второй вход- формирователя 6 адреса поступает последовательность импульсов частоты вывода fgjj,g. При этом формирователь 6 адреса циклически опрашивает блок 2 памяти, кодовые выборки сигнала х (t), с выхода которого подаются в преобразователь 3 код - аналог: на выходе преобразователя 3 происходит восстановление непрерывного сигнала x(t) с необходимой частотой, т.е. формируется периодический сжатый сигнал с зависящей от кс личества ординат погрешностью аппроксимации.Сжатие сигнала и измерение спектра состоит из двух процедур кодирования и записи выборок сигнала;, а также считьшания выборок с различной частотой и измерения соответствукицего ряда компонент спектра. В этом случае работа устройства начинается с измерения периода входйогр сигнала в селекторе 4 определения периода, по которому в блоке 5 управления формируется код частоты запуска f подаваемой с выхода формирователя 9 частот через коммутатор 7 на тактовый вход преобразователя 1 аналог - код. Во время второго периода входного сигнала его кодированные выборки подаются в блок 2 памяти по адресам, формируемьм в формирователе 6 адрес После заполнения блока 2 памяти комаида с второго выхода формирователя 6 адреса подается на вход бло- ка 5 управления, в котором вырабаты вается команда Для отключения комйутатора 7 и включения коммутатора Ш. При этом с первого выхода фор шрователя 9 частот на выход ком мутатора 10 подключается начальная частота импульсов вывода ..« , с .1 оЫО которой осуществляется считывание выборок xCtj,) со всех адресов блока 2 памяти: выборки подаются в пр образователь 3 код - аналог, в кото ром их последовательность преобразуется в непрерывный сигнал (сжатый во времени по сравнению с входным сигналом) и подается на вход канала измерения периодических компонент спектра: полосовой фильтр 11 - квад ратор 12 - формирователь 13, на вых де которого формируется значение ; спектра S(f), где величина аргумен (M - коэффициент сдвига ciiek 1 pa; F частота настройки полосового фильтра). Поочередно изменяя код М,, блок 5 управления включает один из входов коммутатора 10, через который последовательность импульсов вывода осуществляет считьшание выборок с блока 2 памяти с различными частотами К BbfB благодаря чему изменяется коэффициент сдвига спектра: полосовой фильтр 11 поочередно вьщеляет соответствукяцие периодические компоненты спектра S(f). Значения аргумента ц этих ординат спектра формируются в блоке 8 определения аргумента синхронно с определением ординат (фиг. 2). Полосойой фильтр 11 постоянно настроен на единственную частоту РФ и благодаря этому может быть вьтолнен высокодобротным и прецизионным . Таким образом, осуществляется последовательное измерение ряда компонент спектра за счет изменения коэффициента мультипликативного сдвигаспектра и циклического опроса блока 2 памяти. Такое измерение при инфранизкочастот ом входном сигнале практически является измерением в реальном масштабе времени. Блок 5 управления (фиг. 3) в режиме временного сжатия (ключ 15 разомкнут) после подачи койаяды Пуск йа триггер 14 BKJBo aeT элемент И 19, через icoToix Импульсы тактовой частоты f Ttikt выхода тактового генератора 18 поступают в течение первого периода входного сигнала на вход счетчика 20, в котором формируется Код частоты f jaq. Этот код через коммутатор 17 поступает на первый выход блока 5 управления в течение второго периода входного сигнала (включен элек|ент И 16).. По окончании второго периода в счетчик 22 заносится единица в младший разряд и переключается триггер 14, после чего вход счетчика 22 блокируется, и на третий выход блока 5 управления поступает код, соответствующий частоте выв В режиме сжатия с одновременным измерением компонент спектра (ключ 15 замкнзпг) ..после подачи команды Пуск (нажата кнопка 23 Пуск) и прихода первого импульса из формирователя 6 адреса (после определения периода и заполнения блока 2 памяти) вход счетчика 22 не блокируется, так как элемент И 21 постоянно открыт по первому входу и через замкнутый ключ 15 с шины 24 проходят единичные сигналы, благодаря чему после каждого полного опроса всех ячеек блока 2 памяти по командам из форми рователя 6 адреса счетчик 22 изменя ет свое состояние, т.е. меняет код частоты f Последовательное изменение частоты f обеспечивает мультипликативный сдйиг спектра исследуемого сигнала. В блоке 8 определения аргумента в этом режиме работает канал, состоящий из элемен тов И38 и 25, триггеров 39 и 28, формирователя 27 импульсов и счетчи ка 26: в них формируется код, пропо циональный величине периода частоты зяо (фиг. 4). . . . Аналогично в канале, состоящем из элементов И 29 и 3J, триггеров 30 и 34, формирователя 33 импул сов и счетчика 32 формируется код, пропорциональный частоте . Причем, так как частоты изменяются во времени по импульсам с второго выхода блока 6 адресации, то по эти же импульсам переключается триггер 34, устанавливая этот канал в исходное состояние. Таким образом, на входы делителя 36 кодов поступают постоянный ко счетчика 26 и изменяющийся во време ни код счетчика 32, а на выходе фор мирзгютс: коды ИХ отношения. Эти код соответствуют масштабам мультипликативного сдвига спектра входного сигнала Тэйп fkeb.B ч т f Они поступают на первый вход делителя 37 кодов, на второй вход которого из регистра 35 поступает код, пропорциональный частоте настройки полосового фильтра 11 Рф на выходе формируются колы значений аргумента соответствующих ординат измеряемого спектра. Введение в предлагаемое устройство формирователя частот с двумя коммутаторами, блока определения аргумента, а также одного канала измерения спектра: полосовой фильтр - квад ратор - формирователь спектра, и изменение структуры блока управления обеспечивают измерение спектра, что повышает информативность устройства для временного сжатия входного сигнала . Предлоясенное устройство может быть применено для технической диагностики судовых турбинных машин, приливов в море, нисходящих потоков солнечной радиации, характеризующихся инфранизкочастотными колебательными процессами и требующих автоматического определения их параметров с минимальными затратами времени (что достигается благодаря анализу сжатых сигналов) и при минимальном участии человека-оператора, что обеспечивается предлагаемым устройством.

8ы)

,х//;

Л/х//Л

Пф .

16

г

4-

РФ Фиг.г