Устройство для измерения времени запаздывания сигнала в фотоприемниках Советский патент 1986 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к области радиоизмерений, и может быть использовано в системах контроля параметров многоканальных фотоприем- ннков, применяемых в оптоэлектрон- j ных запоминающих устройствах современных электронных вычислительных и является усовершенствованием устройства по основному авт.св. № 1078403.10

Цель изобретения - повьшение достоверности за счет повьшения точности определения экстремума и предотвращения случайного срабатьшания регистратора.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения, оптоэлектронный модуля- 20 тор 2, фотоприемник 3, перемножитель 4, усилитель 5, многофазный генератор 6, фильтр 7 низких частот, формирователь 8 кода, регистратор 9, счетчик 10, счетчик 11 циклов, блок 12 25 оперативной памяти, вычислитель 13 и индикатор 14, причем источник 1 излучения оптически связан с опто- электронным модулятором 2 и фотоприемником 3, выход последнего под- ЗО ключен к первому входу перемножителя 4, второй вход которого соединен с выходом многофазного генератора 6 и с первым входом счетчика 10, выход перемножителя 4 подключен к входу j фильтра 7 низких частот, соединенному через регистратор 9 с вторым входом счетчика 10, входом счетчика 11 и с первым входом формирователя 8 кода, первый вход усилите- 40 ля 5 подключен к синхровыходу многофазного генератора 6, выходы формирователя 8 кода подключены к управляющим входам многофазного генератора 6 и адресным входам счетчика 10, 45 два входа вычислителя 13 соединены с выходами блока 12 оперативной памяти, а управляющий вход вьмисли- теля I3 подключен к выходу счетчика 1 1 , вход индикатора 14 соединен 50 с выходом вычислителя 13.

Предлагаемое устройство позволяет производить корреляционную обработку информации, т.е. установить связь между корреляционными функциями шу- 55 мов и переходными функциями. Основным уравнением, связывающим динамические характеристики объекта иссле2263952

дования и статистические параметры сигналов на его входе X(t).и выходе Y(t) является уравнение ВинераХопфа

сх R,/t)::jKCN)R(r-vA)dA , (1)

где S

XY XV

,

где R - взаимная корреляционная

функция входного и выходного сигналов; i - сдвиг ( запаздьшание) по

времени; - время; К (А)- импульсная переходная

функция исследуемой системы;

R, - автокорреляционная функция входного сигнала. Уравнен:ие (1) в частотной форме knvieeT вид

S.., (и)) W(ju3).),

- спектральная плотность входного и выходного сигналов ; S - спектральная плотность

входного сигнала; tjJ - частота;

W(Jo.))- частотная характеристика; По максимальному показанию индикатора 14 устройства определяют экстремальное значение корреляционн го интеграла, означающее где в фотоприемнике.

Измерение запаздьгоания, как от малых величин задержки до больших, так и наоборот - от больших величин задержки к малым позволяет определить экстремальное значение корреляционного интервала в виде среднего арифмет1ического.

Использование корреляционного метода обработки информации с двух- cTopoHHiiM подходом к определению экстремзт а позволяет решить поставленную цель, повысить достоверность измерения в сравнении с известными устройствами.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Первый цикл измерений. lio коду команды ЭВМ формировател 8 кода формирует первый код запуска первого цикла измерений, который запускает многофазный генератор 6, синхровь:(хода, которого поступает электрический сигнал через усилител

сх R,/t)::jKCN)R(r-vA)dA , (1)

где S

XY XV

,

где R - взаимная корреляционная

функция входного и выходного сигналов; i - сдвиг ( запаздьшание) по

времени; - время; К (А)- импульсная переходная

функция исследуемой системы;

R, - автокорреляционная функция входного сигнала. Уравнен:ие (1) в частотной форме knvieeT вид

S.., (и)) W(ju3).),

- спектральная плотность входного и выходного сигналов ; S - спектральная плотность

входного сигнала; tjJ - частота;

W(Jo.))- частотная характеристика По максимальному показанию индикатора 14 устройства определяют экстремальное значение корреляционнго интеграла, означающее где в фотоприемнике.

Измерение запаздьгоания, как от малых величин задержки до больших, так и наоборот - от больших величин задержки к малым позволяет определить экстремальное значение корреляционного интервала в виде среднего арифмет1ического.

Использование корреляционного метода обработки информации с двух- cTopoHHiiM подходом к определению экстремзт а позволяет решить поставленную цель, повысить достоверность измерения в сравнении с известными устройствами.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Первый цикл измерений. lio коду команды ЭВМ формировател 8 кода формирует первый код запуска первого цикла измерений, который запускает многофазный генератор 6, синхровь:(хода, которого поступает электрический сигнал через усилител

5 на управляющий вход оптоэлектронно го модулятора 2.

Модулятор 2 устанавливается на пропускание света. Сформированный оптический сигнал, соответствующий электрическому сигналу на управляющем входе оптоэлектронного модулятор 2, поступает на вход фотоприемника 3 Задержкой сигнала в оптоэлектронном модуляторе 2 можно пренебречь, так как постоянная времени электрооптического эффекта лежит в пикосекунд- ном диапазоне. Преобразованный оптический сигнал испытуемым фотоприемником 3 в электрический поступает на один из входов перемножителя 4. На другой вход перемножителя 4 поступает последовательность импульсов сдвинутых один относительно другого на интервал времени Д1, , определяе мый необходимой точностью измерения времени запаздывания сигнала в испытуемом фотоприемнике 3.

Счетчик 10 подсчитывает эти импульсы.

С выхода перемножителя 4 сигнал поступает через фильтр 7 низких частот на регистратор 9, который фиксирует экстремальное значение поступающего сигнала, (максимальное показание регистратора 9 означает, что сигналы, поданные на первый и второй входы перемножителя 4 тождественны) .В момент максимума сигнала в регистраторе 9 вырабатывается импульс, с помощью которого останавливают счетчик 10 и разрешают запись полученной информации на первый регистр памяти блока 12 оперативной памяти, подготовленный для записи информации сигналом, поступившим с формирователя 8 кода в начале цикла измерений; определяют с помощью счетчика 11 конец первого цикла измрений; вьщают разрешение на форми- рователь 8 кода циклов для запуска

второго цикла измерений. I

Второй цикл измерений. В начале второго цикла измерений формирователя 8 кода выдает соот- ветствующую команду на многофазный генератор 6, который формирует импульс на запуск оптоэлектронного модулятора 2 такой же, как и в первом цикле, а импульсы, поступающие на перемножитель 4, также имеют от ;носительный сдвиг на Д. , но первый импульс сдвинут на максимальную ве

личину Т, второй импульс на Т -Дь, третий на Т-2Л и и т.д.

Далее устройство работает аналогично работе в первом цикле измерений. Полученное число импульсов сдвига записьшается во второй регистр памяти блока 12 оперативной памяти.

Счетчик 11 считает число циклов измерения и после прохождения второго цикла сформированным электрическим сигналом разрешает работу вычислителя 13, который получает информацию из двух регистров блока 12 оперативной памяти и осуществляет следующее вычисление:

л. I

(2)

где L

tpnv

а ь4 Г Т время запаздьшания сигнала в фотоприемнике; число импульсов сдвига первого цикла измерений; число импульсов сдвига во втором цикле измерений; сдвиг импульса К+1 относительно К-го; время, превышающее L , с которого начинается обратный сдвиг импульсов во втором цикле измерений.

Полученный результат вьшодится на индикатор 14.

Сущность работы устройства поясняется временньми диаграммами, приведенными на фиг.2. Первому циклу соответствуют диаграммы а-е , обозначающие: а- синхросигнал, поступающий из ЭВМ по входной управ-. ляющей шине; 8- код цикла; б- сигнал с фотоприемника 3; г. - сигнал с первого выхода многофазного генератора 6; а- сигнал с второго выхода многофазного генератора 6; е - сигнал на входе регистратора. Второму циклу соответствуют диаграммы ж - о, обозначающие: зс- сигнал с фотоприемника 3; - сигнал с первого выхода многофазного генератора 6; и- сигнал с второго выхода многофазного генератора 6; К - сигнал с третьего вькода многофазного генератора 6; о- сигнал на входе регистратора 9.

В момент времени t сигналом из ЭВМ (а) формируются коды циклов (два импульса) (б), необходимые для

запуска многофазного генератора в двух различных режимах.

В момент времени t по сигналу кода первого цикла многофазного генератора 6 через усилитель 5 устанавливается на пропускание света оптоэлектронньга модулятор 2 и с выхода фотоприемника 3 поступает сигнал (6) .

л,

В момент времени ut с первого выхода (всего п выходов многофазного генератора 6 электрический сигнал (г) поступает на один из входов перемножителя 4 и счетчик 10. На второй вход перемножителя поступает сигнал (В) с фотоприемника (или фотоячейки, если i-гмеют дело с матрицей) , Регистратор 9 по сигналу с выхода фильтра 7 низких частот регистрирует область перекрытия сигналов ,

Затем в момент времени 2-д1 поступает второй импульс с второго выхода многофазного генератора б () через интервал времени равный . iL относительно первого импульса (/U- определяется необходит« ой точностью измерения) на один из входов не- ремножителя 4 и счетчика. 10.

Точно так же регистратор 9 фиксирует область перекрытия его с импульсом фотоприемиика 3 и т,д.

В момент времени а ui регистратор 9 указывает максимальную област перекрытия импульса с исследз/ мым. Счетчик показывает число i-шл.

пульсов d . Зная интервал uL времени сдвига импульсов один относительно другого с выхода многофазного генератора 6, определяют задержки сигнала в испытуемом фотоприемнике (оно равно произведению числа импульсов на их сдвиг, т,е,

а-й )

По приходу разрешения с регистратора 9 на формирователь 8 кода последний вырабатьгоает сигнал запуска второго цикла (второй импульс ij , фиг.2) в момент времени t. , и с фотоприемника 3 вновь поступает сигнал (-stc) на второй вход пере множителя 4.

В момент времени Т с первого вых да многофазного генератора 6 электри ческий сигнал (|) поступает на пер0

вый вход перемножителя 4 и счетчик 10. Затем в момент времени Т-д поступает второй импульс с второго выхода многофазного генератора 6 (и), сдвинутый на интервал времени й относительно первого импульса Т.

В момент времени Т-2 ДТ поступает импульс с третьего выхода много Q фазного генератора (к) и так далее, до тех пор, пока сигналы с выхода многофазного генератора 6 и фотоприемника 3 не оказьшаются тождест- веьтными (о) , Это может произойти в

5 . времени Т-Ь Ь ,

Дкалогично, как и в первом случае, зная интервал Л времени сдвига И мпул1,сов к число импульсов b и Т - время, заведомо превышающее время

0 задер;)жи испытуемого фотоприемника, опред€;ляют время задержки сигнала в испытуемом фотоприемнике, Оно равно

Т - b л.

в :рифметическом блоке определяют 5 . этсстремальное значение корреляционно- го сигнала в виде среднего арифметического разультатов двух циклов измере;ния.

0 Ф о р м j л а изобретения

Устройство для измерения времени запаздывания сигнала в фотоприемниках по ЛЕТ,ев о № 1078403, о т л и - ,. ч а ю гд е е с я тем, что, с целью поЕьпиен 1я достоверности, в него вве- день формирователь кода, счетчик циклов, блок оперативной памяти, арифметический блок и индикатор, причем вьжоды формирователя кода подключены к управляющим входам многофазного генератора и адресным вхо- дгэм блока оперативной памяти, информационные входы которого соединены с выходами разрядов счетчика, а первый и второй выходы подключены соответственно к первому и второму входам арифметического блока, выход которого соединен с входом индикатора, а управляющий вход подключен к выходу счетчика циклов, вход которого соединен с управляющим в.ходом блока оперативной памяти, выходом регистратора и первым входом формирователя кода, второй вход которого подключен к входной шине управления.

VI I I I I I I

I j J Н 1 JJJJT to tj л- ff лг гГгг-л: шс .2

Редактор Е.Папп

Составитель Л.Плетнева Техред И,Попович Корректор.И.Муска

Заказ 2129/45 Тираж 398Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035,-Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород, ул.Проектная,4

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано в системах контроля параметров многоканальных фотоприемников, применяемых, например, в оптоэлектронных запоминающих устройствах. Цель изобретения - повышение достоверности измерения - достигается повышением точности определения экстремума и предотвращением случайного срабатьгоания регистра. Устройство содержит источник 1 излучения, оптоэлектронный модулятор 2, фотоприемник 3, перемножитель 4, усилитель 5, многофазный генератор 6, фильтр 7, регистратор 9 счетчика 10. Для достижения поставленной цели в устройство введены счетчик 11 циклон, блок 12 оперативной памяти, арифметический блок 13 и индикатор 14. Работа устройства поясняется вре- g менными диаграммами изобретения. 2 ил. в описании (Л к ГС о: со 00 СП