Устройство фиксации базового уровня импульсного сигнала Советский патент 1989 года по МПК G01J4/04 

Изобретение относится к геофизике, а более конкретно - к каротажным информационно-измерительным системам, например гамма-спектрометрическим.

работающим с импульсными нейтронными излучателями.

Цель изобретения - повьшение точности.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройстно содержит входную шину 1, разделительный 2, дифференцирующий 3 и интегрирующий 4 конденсаторы, первый 5, второй 6 и третий 7 резисторы, усилитель 3, блок задержки 9, фильтр высоких частот 10, операционной усилитель 11, двухсторонний ограничитель 12, двухполюсный управляемый ключ 13, блок выборки - хранения |14, формирователь 15 импульсов управ- пения, выходной блок 16, цифровые |выходы 17, J8 и аналоговые выходы J19 и 20.

Устройство работает следующим образом.

3 отсутствие информационных импульсов двухполюсный управляемый 1КЛЮЧ 13 находится в положении, пока- ;занном на схеме. Пройдя через разделительный конденсатор 2, сигнал помехи выделяется на первом резисторе 3 (согласующем),.усиливается усилителем 8, задерживается в блоке задержки 9 и поступает на дифференцирующий конденсатор 3. В положении двухполюсного управляемого ключа 13, показан}юм на схеме, второй резис- тор 6 включен в цепь отрицательной ;обратной связи операционного усиЛи- теля 11. Напряжение, пропорциональное производной сигнала помехи, с обратным знаком, выделяется на втором резисторе 6 - на выходе операционного усилителя 11, При этом на вход выходного блока 16 и, соответственно, на аналоговые выходы 19 и 20 устройства поступает нулевой потенциал . Быстродействие фиксации базового уровня определяется быстродействием диффе.ренцирующего усилителя, в состав которого входят дифференцирующий конденсатор 3, второй резистор 6, операционнрий усилитель 1 1 . Блок выборки-хранения 14 находится в режиме Выборка. Напряжение на его выходе повторяет выходной сигнал операционного усилителя 11 - значение произ

10

15

20

25

30

35

40

чайной помехи. Нижняя граница полосы пропускания фильтра высоких частот 10 выбирается больше верхней граничной частоты спектра помехи, но меньше верхней границы частотного спектра информационного импульсного сигнала. Появление сигнала на выходе фильтра высоких частот 10 свидетельствует о появлении на входе устройства информационного импульса напряжения. При этом на третьем выходе формирователя 15 импульсов управления появляется положительный импульс по длительности несколько больший длительности информационного импульса. На одном из цифровых выходов 17 или 18 возникает импульс признака канала, в зависимости от полярности информационных импульсов. Перед появлением на выходе блока задержки 9 информационного импульса напряжения (в момент tg) управляющий импульс с третьего выхода формирователя 15 переведет двухполюсный управляемый ключ 13 в положение, противоположное показанному на схеме, а блок выборки-хранения 14 переключит в режим Хранение , при этом на его выходе будет зафиксировано напряжение

45

и

м

-|с.«4г

t t

о

где индексы 3, 6 сопротивления R и емкости С соответствуют позициям на

dUn схеме, --

UL

to значение произ0

водной помехи в момент t

С этого момента операционный усилитель 11 с интегрирующим конденсатором 4 в цепи обратной связи становится интегратором и напряжение на интегрирующем конденсаторе 4 изменяется по закону

и

е-ых

(t-tj - - -UXt-Tj (при условии R, Rp. где индексы 3, 4, 6, 7 элементов R, С соответствуют позиводной сигнала помехи с обратным зна- 50 циям на схеме, U - амплитуда импульсного сигнала.

ком.

Во время прохождения информационного импульса частотные спектры сигнала и помехи перекрываются, однако граничная частота спектра информационного импульсного сигнала выше верхней границы частотного спектра ква- зисинусоидальпоГт и непрерывной слу55

Вычитание из суммы сигнал плюс помеха прогнозируемого значения помехи позволяет осуществлять практически полную ее компенсацию. Двусторонний ограничитель 12 предотвращает перегрузку операционного усилителя П в момент прохождения информационного

0

5

0

5

0

чайной помехи. Нижняя граница полосы пропускания фильтра высоких частот 10 выбирается больше верхней граничной частоты спектра помехи, но меньше верхней границы частотного спектра информационного импульсного сигнала. Появление сигнала на выходе фильтра высоких частот 10 свидетельствует о появлении на входе устройства информационного импульса напряжения. При этом на третьем выходе формирователя 15 импульсов управления появляется положительный импульс по длительности несколько больший длительности информационного импульса. На одном из цифровых выходов 17 или 18 возникает импульс признака канала, в зависимости от полярности информационных импульсов. Перед появлением на выходе блока задержки 9 информационного импульса напряжения (в момент tg) управляющий импульс с третьего выхода формирователя 15 переведет двухполюсный управляемый ключ 13 в положение, противоположное показанному на схеме, а блок выборки-хранения 14 переключит в режим Хранение , при этом на его выходе будет зафиксировано напряжение

-|с.«4г

t t

о

35

где индексы 3, 6 сопротивления R и емкости С соответствуют позициям на

dUn --

UL

to значение произ

0

водной помехи в момент t

С этого момента операционный усилитель 11 с интегрирующим конденсатором 4 в цепи обратной связи становится интегратором и напряжение на интегрирующем конденсаторе 4 изменяется по закону

и

е-ых

(t-tj - - -UXt-Tj (при условии R, Rp. где индексы 3, 4, 6, 7 элементов R, С соответствуют пози

Вычитание из суммы сигнал плюс помеха прогнозируемого значения помехи позволяет осуществлять практически полную ее компенсацию. Двусторонний ограничитель 12 предотвращает перегрузку операционного усилителя П в момент прохождения информационного

импульса. После прохождения импульса двухполюсный управляемый ключ 13 и блок выборки - хранения J4 переключаются в исходные состояния. Устройство, находясь в режиме вычисления текущего значения производной прмехи ожидает появления очередного информационного импульса.

Формула изобретения

Устройство фиксации базового уровня импульсного сигнала, содержащее разделительный конденсатор, первый вывод которого является входом устройства, усилитель, блок задержки, общую шину, дифференцирующий и интегрирующий конденсаторы, операционный усилитель, управляемый двухполюсный ключ с замыкаемым и размыкаемым контактами, блок выборки-хранения, формирователь импульсов управления, первый и второй выходы которого я.вляют- ся цифровыми выходами устройства, выходной блок, первый и второй выводы которого являются аналоговы ш выходами устройства, первый, второй и третий резисторы, причем один вывод первого резистора соединен с общей Шиной, а другой вывод подключен к второму выводу разделительного конденсатора и через усилитель - к входу блока .задержки, третий выход фор0

5

0

5

0

мирователя импульсов управления подключен к управляющим входам двухполюсного ключа и блока выборки-хранения, информационный вход которого соединен с вторым выводом второго резистора и выходом операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к второму выводу дифференцирующего конденсатора, а прямой - к общей шине, отличающий- с я тем, что, с целью .повышения точности, оно содержит двусторонний ограничитель и фильтр высоких частот, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход соединен.с входом формирователя импульсов управленияj первый вывод двустороннего ограничителя подключен к в(1ходу операционного усилителя, а второй - к второму выводу интегрирующего конденсатора, первому выводу второго резистора, размыкаемому контакту двухполюсного ключа и входу выходного блока, выход блока задержки соединен с первым выводом дифференцирующего конденсатора, а инвертирую1дий вход операционного усилителя подключен к первому выводу интегрирующего конденсатора и входу двухполюсного ключа, замыкае- мый контакт которого через третий оезистрр соединен с выходом блока выборки-хранения.

Изобретение относится к геофизике, а более конкретно - к каротажным информационно-измерительным системам, например гамма-спектрометрическим, работающим с импульсными нейтронными излучателями. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит разделительный конденсатор, один вывод которого является входом устройства, усилитель, блок задержки, общую шину, дифференцирующий и интегрирующий конденсаторы, операционный усилитель, управляемый двухполюсный ключ с замыкаемым и размыкаемым контактами, блок выборки - хранения, формирователь импульсов управления, первый и второй выводы которого являются цифровыми выходами устройства, выходной блок, первый и второй выводы которого являются аналоговыми выходами устройства, первый, второй и третий резисторы, а также двухсторонний ограничитель и фильтр высоких частот, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с входом формирователя импульсов управления. Первый вывод двухстороннего ограничителя, подключен к выходу операционного усилителя, а второй - к второму выводу интегрирующего конденсатора, первому выводу второго резистора, размыкаемому контакту двухполюсного ключа и входу выходного блока. Выход блока задержки соединен с первым выводом дифференцирующего конденсатора, а инвертирующий вход операционного усилителя подключен к первому выводу интегрирующего конденсатора и входу двухполюсного ключа, замыкаемый контакт которого через третий резистор соединен с выходом блока выборки хранения. Устройство прогнозирует помеху, действующую во время прохождения информационного импульса, и вычитает значение помехи из результирующего сигнала. При этом повышается быстродействие устройства и исключается запаздывание отсчета параметров помехи, что повышает точность фиксации базового уровня импульсного сигнала. 1 ил.