Способ визуальной аналоговой регистрации нескольких электрических сигналов Советский патент 1986 года по МПК G01D9/32 

1

Изобретение относится к электро- йзмерениям и может быть попользовано в устройствах, регистрирунщих одновременно несколько электрических сигналов.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона путем разделения каждого из сигналов по уровням и регистрации уровней по отдельности.

124

На фиг. 1 а приведена временная ди- Q номером усилителя, а коэффициенты

аграмма одного сигналаj на фиг. lS - его визуальная регистриграмма (одна дорожка); на фиг. 2 - сорокавосбми- дорожечная визуальная, 4 егистрограмма сорока восьми входных сигналов (а .- полученная при калибровке, & - полученная при регистрации входных сигналов); на фиг. 3 блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Способ визуальной аналоговой регистрации нескольких электрических сигналов заключается в поочередном квантовании уровней сигналов с равно- мерны1м шагом по времени и фиксации Последовательностей квантовых, значе НИИ сигналов на отдельных дорожках регистрограммы, каждое квантованное Значение каждого сигнала сравнивают с несколькими пороговыми уровнями, усиливают с коэффициентом усиления, г связанным обратной- зависимостью с числом пороговых уровней, меньших квантованного значения, одновременно формируют импульсы постоянной Заданной амплитуды и заданной максимальной длительности, число которых на единицу меньше числа уровней, меньших квантованного значения сигнала. Одновременно с ними формируют импульс ) той же амплитуды с длительностью, меньшей максимальной и одррзначно . связанной прямой зависимостью с квантованным значением сигнала,, суммируют импульсы по амплитуде и преобразуют в графическое изображение.

Графическое изображение каждого суммарного импульса формируют в виде полоски, расположенной поперек дорожусиления усилителей связаны обратной зависимостью с порядковым номером каждого из них. Входы усилителей 2 соединены между собой и с выходами

JJ коммутатора, 1, а выход каждого из них соединен с входом соответствующего импульсного преобразователя , преобразуннцегоамплитуду входного Л сигнала в пропорциональную длитель2Q ность импульса, имеющего заданную постоянную амплитуду. Выходы импульсных преобразователей 3,-3 „ подключены к входам сумматора 4, выход которого соединен с входом регистратора 5.

25 УправляюЕЦИй вход регистратора 5 подключен к первому выходу синхронизатора 6, второй выход которого соединен с управляющими входами и шyльcныx преобразователей ,, и коммутатора 1.

Устройство,, осуществляющее способ визуальной аналоговой регистрации нескольких электрических сигналов, рабо тает следующим образом.

К входным шинам подключают источники регистрируемых сигналов. Коммутатор 1 по синхронизирующим сигналам синхронизатора 6 подключает поочередно входные шины к входам усилите-:. . лей 2 -2„. Каждый входной сигнал подается одновременно на входы всех усилителей , остальные сигналы в это время от них отключены. Таким образом осуществляется поочередное квантование уровня сигналов с равномерным шагом по времени, определяв- . мым периодом сле:дования синхроимцуль- сов. Каждый усилитель 2, -2„ имеет коэффициент усиления, связанный обратной зависимостью с его порядковом

30

35

40

4S

ки регистрограммы и имеющей ступеньку ® номером. Значения коэффициентов уси-ления усилителей относятся

г2

яркости, при этом максимальная длина полоски соответствует максимальной длительности суммарного импульса, длина части полоски с неизменной яркостью - длительности импульса, зави- 5 преобразования каждого импульсного

между собой как D, D , D ,...D где D.|t- - динамический диапазон

Ни

сящей .;от квантованного значения сигнала j а градация яркости полоски- - амплитуде суммарного импульса.

7

Устройство, осуществляющее способ визуальной -аналоговой регистрации нескольких электрических сигналов, содержит коммутатор 1, к которому подключены N входных шин, п усилителей каждый из которых выполнен с порогом по входному сигналу, причем пороги имеют возрастающую величину в соответствии с порядковым

силения усилителей связаны обратной зависимостью с порядковым номером аждого из них. Входы усилителей 2 соединены между собой и с выходами

коммутатора, 1, а выход каждого из них соединен с входом соответствующего импульсного преобразователя , преобразуннцегоамплитуду входного Л игнала в пропорциональную длительность импульса, имеющего заданную постоянную амплитуду. Выходы импульсных преобразователей 3,-3 „ подключены к входам сумматора 4, выход которого соединен с входом регистратора 5.

УправляюЕЦИй вход регистратора 5 подключен к первому выходу синхронизатора 6, второй выход которого соединен с управляющими входами и шyльcныx преобразователей ,, и коммутатора 1.

Устройство,, осуществляющее способ визуальной аналоговой регистрации нескольких электрических сигналов, работает следующим образом.

К входным шинам подключают источники регистрируемых сигналов. Коммутатор 1 по синхронизирующим сигналам синхронизатора 6 подключает поочередно входные шины к входам усилите-:. . лей 2 -2„. Каждый входной сигнал подается одновременно на входы всех усилителей , остальные сигналы в это время от них отключены. Таким образом осуществляется поочередное квантование уровня сигналов с равномерным шагом по времени, определяв- . мым периодом сле:дования синхроимцуль- сов. Каждый усилитель 2, -2„ имеет коэффициент усиления, связанный обратной зависимостью с его порядковом

номером. Значения коэффициентов уси-ления усилителей относятся

г2

преобразования каждого импульсного

между собой как D, D , D ,...D где D.|t- - динамический диапазон

преобразователя , U и Uj - соответственно наибольшее и наименьшее значения преобразуемого сИгйала.

Каждьй усилитель 2 -2 , усиливает сигнал, присутствующий на его входе и- являюпщйся квантованным значением входного сигнала, подключенного коммутатором 1, если квантованное значение сигнала превышает определенный заранее заданный пороговый уровень, увеличивающийся в соответствии с порядковым номером усилителя.. Выходные сигналы присутствуют только на выходах тех усилителей J,, для которых квантованное значение входного сигнала превьшает пороговьш уровень. Поскольку усилители

2,и

имеют

уменьшающиеся коэффициенты усиления, то лишь выходной сигнал работа1рщего усилителя 2() с наибольшим пороговым уровнем из уровней, меньших

.квантованного значения сигнала, будет находиться внутри динамического диапазона импульсного преобразовате|ЛЯ ЗУ, подключенного к его выходу.

И шульсный преобразователь 3 формирует импульс заданной постоянной ам - плйтуды, длительность которого меньш временного интервала между квантованными значениями и связана с пре- образуемым квантованным значением прямой зависимостью, например , .

иг-к

.бп

Ц KB 7-к

и„

де с,

и

М

Kg

2к.

и„

постоянная преобразования; квантованное значение сигнала;

коэффициент усиления усилителя 2 у , порог преобразования.

. Усилители 2,-2j(., имеют меньшие пороговые уройни и большие коэффици- 40 енты усиления,.поэтому их выходные ; напряжения, получённь1е при усилении того же квантованного значения сйгна- а, преобразуются импульсньми преоб-г разрвателями 3ц. в прямоугрль- 45 ные импульсы той же заданной амплиту- ды, но максимальной длительности. /Квантование сигнала, преоб разование его в импульсы и регистрация пройсполоски, расположенной поперек д ки регистрограммы и имекяцей сту ку яркости. Длина полоски соотв вует- макси мальной длительности с марного импульса, длина части по с неизменной яркостью - длительн импульса, которая зависит от ква тованного значения сигнала, а гр ция яркости полоски - амплитуде марного импульса. Поскольку сзгмм ный импульс в общем случае являе ступенчатым, то соответствующая лоска в общем случае состоит из частей: большей и меньшей яркост Соотношение длин частей зависит .длительности имп:ульса, зависящей от квантованного значения сигнал этой причине при изменении квант ного значения сигналов между сос ними пороговыми уровнями полоски рёгистрограмме сливаются между с а граница между более яркими и м яркими частями полосок образует менной профиль входного сигнала. квантованное значение сигнала пе ходит через пороговый уровень, т меняется . градация яркости поло со которая соответствует амплитуде марного импульса. Таким обра;зом,- тельно регистрограмма воспринима в виде зон различной яркости, гр которых,, несовпадающие с границам дорожек, соответствуют временном профилю одного из входных сигнало причем границы, например, более я зон соответствуют изменениям сигн между более низкими уровнями поро а менее ярких - между более высок уровнями (фиг. 1).

Следовательно, на дорожке./регн граммы заданной ширины регистриру не весь сигнал в целом, а его зна ния, лежащие между соседними поро ми уровнями. Изображения частей с нала, лежащих между разными порог ми уровнями, накладываются друг н друга и отличаются между собой яр костью, 4to и позволяет увеличить намический диапазон регистрируемо

ходят синхронно под управлением сии- 50 сигнала, хронизатрра 6. Сумматор 4 складьщает fto амплитуде сформированные импульсы, начала которых совмещены по времени, так как они формируются одновременно

Способ реализован в регистриру устройстве двумерного радиогелиог позволяющем записывать одновремен сорок восемь сигналов на отдель-

Регистратор 5, например факсимиль-55 ных дорожках (фиг. 2). На фиг.2а

НИИ фототелеграфный аппарат ФАК, преобразует электрический сигнал, .представляющий сумму импульсов, в виде

записаны калибровочные сигналы, а плитуда которых изменялась ступен чато, а на фиг. 2$ - непосредстве

10

f .

20

5.

0

5

0 ; 5

полоски, расположенной поперек дорож ки регистрограммы и имекяцей ступеньку яркости. Длина полоски соответствует- макси мальной длительности суммарного импульса, длина части полоски с неизменной яркостью - длительности импульса, которая зависит от квантованного значения сигнала, а градация яркости полоски - амплитуде суммарного импульса. Поскольку сзгммар- ный импульс в общем случае является ступенчатым, то соответствующая полоска в общем случае состоит из двух частей: большей и меньшей яркости. Соотношение длин частей зависит от .длительности имп:ульса, зависящей от квантованного значения сигнала. Па этой причине при изменении квантованного значения сигналов между соседними пороговыми уровнями полоски на рёгистрограмме сливаются между собой, а граница между более яркими и менее яркими частями полосок образует временной профиль входного сигнала. Если квантованное значение сигнала переходит через пороговый уровень, то изменяется . градация яркости поло сок; которая соответствует амплитуде суммарного импульса. Таким обра;зом,- зр|И- тельно регистрограмма воспринимается в виде зон различной яркости, гранищ 1 которых,, несовпадающие с границами дорожек, соответствуют временному профилю одного из входных сигналов, причем границы, например, более ярких зон соответствуют изменениям сигнала между более низкими уровнями порогов, а менее ярких - между более высокими уровнями (фиг. 1).

Следовательно, на дорожке./регнстро- граммы заданной ширины регистрируется . не весь сигнал в целом, а его значения, лежащие между соседними пороговыми уровнями. Изображения частей сигнала, лежащих между разными пороговыми уровнями, накладываются друг на друга и отличаются между собой яркостью, 4to и позволяет увеличить динамический диапазон регистрируемого

сигнала,

Способ реализован в регистрирующем устройстве двумерного радиогелиографа, позволяющем записывать одновременно сорок восемь сигналов на отдель-

ных дорожках (фиг. 2). На фиг.2а

записаны калибровочные сигналы, ам- плитуда которых изменялась ступенчато, а на фиг. 2$ - непосредствен

но сигналы раДиогелиографа. Регистратор радиогелиографа имеет ла (два усилителя и два импульсньЬс преобразователя). Граница черных участков показывает временной профиль сигналов между первыми и вторыми пороговыми уровнями, а -белых участков внутри черных - временной профиль- сигналов выше второго уровня

В регистраторе радиогелиографа рместо сумматора использовано вы- читакядее устройство, поэтому, более низким УРОВНЯМ сигнала соответствуют границы черньгх участков регистро-- граммы, а более высоким уровням сигнала - границы белых участков, рас- положенных внутри.черных.

Ф о .р м у л а изобретения . : . , . :

1. Способ визуальной, аналоговой регистрации нескольких электрических сигналов, заключающийся в поочередном квантовании уровней сигналов с рав- номернйм шагом во времени и фиксации последовательностей квантованных значений сигналов на отдельных дорожках регистр ограммы, о т л и - чающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, каждое квантованное значение каждого сигнала сравнивают с несколькими

пороговыми-уровнями, усиливают с коэффициентом усиления, связанным обратной зависимостью с числом пороговых уровней, меньших квантованного значения, одновременно формируют импульсы постоянной заданной амплитуды и заданной максимальной длительности, число .которых на единицу меньше .числа уровней, меньших квантованного значения сигнала, одновременно .с ними формируют импульс той же амплитуды с длительностью меньше максимальной и однозначно связанной прямой зависимостью с квантованным зна- чением сигнала, суммируют импульсы по амплитуде и преобразуют в графическое изображение. . , .

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ.и и с я тем, что графическое из о б- ражение каждого суммарного импульса формирую .В - виде полоски, расположенной поперек дорожки регистрограммы и имекндей ступеньку яркости, при этом максимальная длина полоски соответствует максимальной длительности суммарного импульса, длина части, полоски с неизменной яркостью - дпи- тельности импульса, зависящей от квантованного зна.чения сигнала, а грададия яркости полоски - амплитуде суммарного импульса. ,

. Изобретение может быть использовано в устройствах, регистрирующих одновременно несколько электрических сигналов. Цель изобретения - расши-, рение динамического диапазона путем разделения каящого из сигналов по уровням и регистрации уровней по отдельности. Устройство содержит коммутатор 1, усилители , импульсные преобразователи , сумматор 4, регистратор 5 и синхронизатор 6. Усилители выполнены с порогом по входному сигналу, причем порбги имеют возрастающую величину в соответствии с его порядковым номером, а коэффициенты усиления связаны обратной зависимостью с порядковым номером каждого из них. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л IN9 4 а фиъ.З

1б,вмгц иг

5§

«м

«

II

00

:ч

§

h

фиг. 2

Редактор А.ЛежнИна

Составитель А.Пучковский

Техред Л.ОлейникКорректор Л.Пилипенко

Заказ 3478/35 Тираж 705Подписное

ВНИИ1Ш Тосударственного комитета GCGP

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

ПроизводСтвенно полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

ОШЗт

OJBh38fn

0,8h37m