Устройство для цифрового определения средних значений сигналов Советский патент 1985 года по МПК G06F17/18 

1 Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано для измерения и оперативного контроля текущих средних значений сигналов. В предлагаемом устройстве текущее среднее значение сигнала x(t) определяется методом сглаживания с помощью цифрЬвого, аналога интеграль ного., оператора текущего сглаживания . , , :.. . /( i .-Г- , t(i-nTj. .0 При этом число импульсов, пропор циональное преобразованных значений исследуемого сигнала Ч Sx (i 1 Т„ ) , накапливается в первом -i.o счетчике, вследствие чего может про изойти его переполнение, особенно при постоянной полярности сигнала x(i). Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет увеличения интервала сглаживания си налов. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит преобразова гель 1 напряжение - код, первый счетчик 2, генератор 3 импульсов, элемент И 4, первый элемент 5 задер ки, первый преобразователь 6 код число импульсов, второй счетчик 7, делитель 8 частоты, третий счетчик блок 10 элементов И, блок 11 регист ции, второй элемент 12 задержки, второй преобразователь 13 код - чис ло. Схема определения времени сглаж вания содержит, например, блок 14 определения минимальных значений, блок 15 определения максимальных зн чений и триггер 16. Устройство работает следующим об разом Текущее среднее значение сигнала xCt) определяется методом сглаживания с помощью цифрового аналога интегрального оператора текущего сглаживания Тсгл разбивается на и ин и модифитервалов опроса Т цированньй алгоритм вычисления сред него значения, соответствующий оператору текущего сглаживания, имеет вид 9 l 4-7Ti|(-T r-vTc -V Hi o -vt). Этот алгоритм позволяет не накапливать сумму преобразованных значений исследуемого сигнала. Длительность интервала сглаживания Тсг/ определяется текущими характеристиками сигнала и выбирается равной, на- пример, промежуткам времени между моментами достижения минимума и моментами достижения максимума сигнала. Среднее значение сигнала на этом интервале сглаживания измеряется методом дискретных выборок, число которых переменно и равно К Я--1, где К - содержимое второго счетчика 7. При достижении сигналом x(t) минимального значения блок 1А вьщает импульс начала сглаживания, которьй поступает на входы установки нуля . второго счетчика 7 и третьего счетчика 9 и сбрасывает их в нулевое состояние. Одновременно импульс начала сглаживания подается на вход триггера 16 и устанавливает его в такое состояние, когда элемент И 4 открывается. При зтом импульсы-выборки с. генератора 3 импульсов начинают поступать на преобразователь 1 напряжение - код, первьй счетчик 2 импульсов, первьй элемент 5 задержки, второй счетчик 7 импульсов, делитель 8 частоты и второй элемент 12 задержки. Каждый импульс-выборка, попав, на входы установки нуля счетчика 2 и делителя 8 частоты, сбрасывает их в нулевое состояние. Одновременно в момент появления каждого импульсавыборки на управляющем входе преобразователя 1 происходит его запуск, и напряжение исследуемого сигнала x(t) преобразуется в код, которьй . заносится в счетчик 2. Попав на вход второго счетчика 7, импульсы-выборки подсчитываются им, в результате чего в счетчике 7 накапливается число импульсов-выборок к. Тем самым на его выходе образуется код, соответствующий текущей длительности интервала сглаживания и определяющий коэффициент деления делителя 8 31 частоты с управляемым коэффициентом деления. Импульсы-выборки, задержанные элементом 12 задержки на время преобразования сигнала x(t) в преобразователе 1, запускают второй преобра зователь 13 код - число импульсов, Преобразователь 13 преобразует код числа, зафиксированного в третьем счетчике 9, в пропорциональное число импульсов, которое поступает на второй вычитающий вход счетчика 2 и вычитается из его содержимого. Импульсы-выборки, задержанные первым элементом 5 задержки ла суммарное время преобразования сигналов в преобразователях 1 и 13, запускают первый преобразователь 6 код - число импульсов. Преобразователь 6 преобразует код числа, полученного в счетчике 2, в пропорциональное число импульсов, которое делится делителем частоты в К раз и накапливается в счетчике 9, Таким образом, после прохождения первого импульса-выборки, когда К 1 коэффициент деления делителя 8 часто ты равен единице, счетчик 9 предварк тельно сбрасьшается в нулевое состо924яние, и его содержимое становится п роп орционал ьным o4(t OTJ-o i J x(tMX).i,u), после прохождения второго импульса выборки пропорциональным Mt)),H)i if{oiU 5 iV а после прохождения ((j- -O-ro импульса-выборки пропорциональным (;y.)(iV«,w. Следовательно, содержимое счетчика 9 в любой момент интервала сглаживания пропорционально среднему зна чению исследуемого сигнала x(t) за прошедшую часть этого интервала. При достижении сигналом x(t) максимального значения блок 15 выдает импульс конца сглаживания, который через триггер 16 запрещает прохождение импульсов-выборок через элемент И 4 и тем самым завершает цикл усреднения сигнала x(i) . Одновременно импульс конца сглаживания запускает блок 10, и среднее за время сглаживания значение сигнала х(1) фиксируется в блоке 11.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНИХ ЗНАЧЕНИЙ СИГНАЛОВ, содержащее преобразователь напряжение - код, генератор импульсов, И, счетчики, триггер, блок определения максимальных значений, блок определения минимальных значений, первьй элемент задержки, блок элементов И, блок регистрации, делитель частоты, первый преобразователь код-число импульсов, управляющий и информационный входы которого подключены соответственно к выходам первого элемента задерж-. ки и первого счетчика, вход установки в нуль которого объединен с входом первого элемента задержки, счетным входом второго счетчика, управляющим входом преобразователя напряжение - код, управляюпрш входом делителя частоты и соединен с выходом элемента И, входы которого подключены к выходам генератора импульсов и триггера, вход установки в единицу которого объединен с входами сброса второго и третьего счетчиков и подключен к выходу блока определения минимальных значений, вход которого объединен с входом блока определения максимальных значений и информационным входом преобразователя напряжение - код и соединен с входом устройства, вход установки в нуль триггера подключен к выходу блока определения максимальных значений, соединенному с первым входомблока элементов И, второй вход которого соединен с выходом третьего счетчика, счетный вход которого подключен к выходу де(Л лителя частоты, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика, второй вход делителя частоты подключен к выходу первого преобразователя код - число и myльcoв, выход блока элементов И соединен с входом блока регистрации, отлиел чающееся тем, что, с целью о :о расширения функциональных возможностей за счет увеличения интервала сглаживания, в него введены второй ND элемент задержки и второй преобразователь код - число импульсов, вход сброса которого соединен с выходом второго элемента задержки, вход, которого подключен к выходу элемента И, информационный вход второго преобразователя код - число импульсов соединен с выходом третьего счетчика, выход второго преобразователя код - число импульсов подключен к вычитающему входу первого счетчика.