Двухпороговый экстраполяционный способ определения временного положения видеоимпульсов Советский патент 1990 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть, использовано при определении временного положения видеоимпульсов.

Целью изобретения является повышение точности определения временного положения видеоимпульсов за счет использования информации о временном положении спада видеоимпульса.

Сущность способа заключается в том, что формируют шкалу времени, фиксируют максимальное значение видеоимпульса А, формируют первый и, Л, А и второй Uj -1 а А следящие уровни, причем О v Л,1, О , а Л ;, сдвигают видеоимпульс на время tj, не меньшее, чем время достижения видеоимпульсом максимальиого значения, послеловательно срав нивают значения фронта сдвинутого видеоимпульса с первым и вторым следящими уровнями, а в моменты совпадения формируют первый и второй сигналы совпадения, которыми фиксируют знамения времени t и t по шкале времени соответственно, последовательно сравнивают значение спада сдвинутого видеоимпульса с вторым и первым следящими уровнями и в моменты совпадения формируют третий и четвертый сигналы совпадения, которыми фиксируют значения времени ta и t- по шкале времени соответственно и определяют временное положение видеоимпульса из зависимости HzCt, + t) - Л, (t г + tg) 2(2 - И, ) где /, и /lj - относительные уровни измеренияj t, и.t - времена пересечения соответственно фронто и спадом первого следящего порога; t и tj - времена пересечения соответственно фронтом и спадом второго следящего порога; tj, - время смещения видеоимпульса. Способ сводится к линейно,й аппрок симации фронта и спада видеоимпульса по двум точкам, экстраполяции полученных прямых до пересечения с осью абсцисс -и выборе в качестве . временного положения видеоимпульса среднего арифметического точек пересечения. На фиг. 1 показана функциональная ;схема устройства для реализации способа на фиг. 2 - структурная схема блока памяти.: УСТРОЙСТВО (фиг. 1) содержит вход 1 подачи напряжения И порога обнару жения, вход 2 подачи напряжения видеоимпульса, вход 3 Старт, вход i Стоп, компаратор 5. элемент 6 диФг ференцирования, элемент 7 задержки, триггер 8, ключ 9, генератор 10 импульсов триггер 11, элемент 12 задержк11, пиковый детектор 13 амплитудный квантователь 1, состоящий из компараторов 15, 1б и делителя напряжения из последовательно соединенных резисторов 1.1(R,), U.2(Ry), Н.З(Кэ) значения которых свАзаны системой уравнений: элемент И 17, элемент 18 задержки, элементы И 19, 20, элементы 21 и 22 дифференцирования, счетчик 23 импульсов, блок 2k памяти, элементы НЕ 25, 26, элемент 27 задержки, элементы ИЛИ 28-30, сумматор 31, элементы И 32-3, группу элементов И 35, триггеры 36, 37, элемент 38 задержки, элемент ИЛИ 39. группу элементов И АО, регистр Л1 и группу выходов it2, - 2 устройства. . Вход 1 подачи напряжения порога обнаружения соединен с первым входом компаратора 5. Вход 2 подачи напряжения видеоимпульса подключен к второму входу компаратора 5 и сигнальному входу ключа 9, выход.компаратора 5 соедит нен с входом элемента 8 дифференцирования и с управляющим входом ключа 9, выход которого подключен к сигнальному входу пикового детектора 13 и к входу элемента 12 задержки, выход которого соединен с первыми входами компараторов 15 и 16. Выход пикового детектора 13 соединен со свободным выводом резистора 14.3, общая точка резисторов 14,2 и 14.3 соединена с вторым входом компаратора 1б, а общая точка резисторов 14.1 и 14.2 подключена к второму входу компаратора 15, свободный вывод резистора 14.1 соединен с обЩей шиной. Выход элемента 6 дифференци-. рования через элемент 7 задержки соединен с единичным входом триггера 8, прямой выход которого подключен к первым входам элементов И 32, 33 и 34. Выходы компараторов 15 и 1б соединены с входами соответственно элементов 21 и 22 дифференцирования, выходы которых соединены с первыми входами элементов ИЛИ 29 и 30 соответственно, а также с входами элементЬв НЕ 25 и 26 соответственно, выходы которых подключены к вторым входам элементов ИЛИ 29 и 30 соответственно, выходы которых соединен с вторыми входами элементов И 32 и 33 соответственно. Выход элемента НЕ 25 соединен с вторым входом элемента И 3, выход которого подключе к входу элемента 38 задержки, вывод которого соединен с нулевым входом триггера 8. Выходы элементов И 32 и 33 соеди нены с единичными входами соответственно триггеров 36 и 37. Вход А Стоп устройства соедине с входом элемента 27 задержки и с нулевым входом триггера 11, прямой выход которого подключен к первому входу элемента И 17, второй вход ко торого соединен с выходом генератора 1 О импульсов, а выход - с первыми входами элементов И 19, 20 и с входом элемента 18 задержки, выход которого подключен к счетному входу счетчика 23 импульсов, обнуляющий вход которого соединен с выходом элемента 27 задержки, а информацион ные выходы подключены к адресным входам блока 2k памяти. Прямые выходы триггеров Зб и 37 соединены с вторыми входами элементов И 19 и 20 соответственно, выход которых подключены соответственно к первым и вторым входам считывания блока 2k памяти, информационные выходы которого соединены -с информационными входами сумматора 31 и объединены элементом ИЛИ 28, выход которого подключен к нулевым входам триггеров 36 и 37, а информационные выходы сумматора 31 соединены с первыми входами соответствующих эле ментов И 35, вторые входы которых объединены и подключены к выходу элемента 38 задержки и к обнуляющему входу пикового детектора 13, авыхоДы являются группой выходов А2,-4. устройства и объединены .элементом ИЛИ 39, выход которого соединен с обнуляющим входом сумматора 31 и с первыми входами элементов И О вторые входы которых подключены к соответствующим информационным выходам регистра , а выходы - к информационным входам сумматора 31. Отвод элемента 38 задерж ки соединен с нулевым входом тригге ра 8. 00 Блок 2k памяти (фиг. 2) содержит .первый вход k3 считывания и второй вход kk считывания, дешифратор 45, группу адресных входов А6, где k - разрядность счетчика 23 импульсов, группу из 2 т-разрядных регистров kj, группу из 2 т-разрядных регистров 8, 2 групп элементов по m элементов И 9 в каждой, 2 групп по m элементов И 50 в каждой, группу из m элементов ИЛИ 51, информационные выходы 52 1 -52 { блока памяти. дресные входы k6 i -k(- соединены с входами дешифратора 5, первый вход k3 считывания соединен с первыми входами элементов И kS всех 2-х групп элементов, второй вход kk . считывания соединен с первыми входами элементов И 50 всех 2 групп элементов, i-й (i 1,2...2) выход дешифратора kS соединен с вторыми входами всех элементов И И 50 i-й группы элементов, j-й (j 1,2 ...m) разрядный выход i-ro регистра kj соединен с третьим входом j-ro элемента И k3 i-й группы элементов, j-й разрядный выход i-ro регистра 8 соединен с третьим входом j-ro элемента И 50 i-й группы элементов, одноименные элементы И 9 и 50 всех групп элементов объединяются соответствующим элементом ИЛИ 51 группы, выходы которых служат информационными выходами 52 1 -52 блока памяти. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на вход подается пороговое напряжение обнаружения. На выходе компаратора 5 нулевой уровень, который запирает ключ 9. На выходе пикового детектора - нулевой уровень. Генератор 10 импульсов запущен. Триггеры 8, 11, 36, 37 в нулевом состоянии. Нулевой уровень с прямого.выхода триггера 11 запирает по первому входу элемент И 17, блокируя даль.нейшее прохождение импульсов с выхода генератора 10 импульсов. Нулевой уровень с выхода триггера 8 запирает по первому входу элементы И 32, 33 и 3, блокируя прохождение импульсов с выходов элементов 21 и 22 дифференцирования, формируемых последним из возможных перепадов состояний компараторов 15 и 16, происходящих под воздействием помех. Вторые входы элементов И 32, 33 и 3 являются импульсными. Нулевые уровни с прямых выходов триггеров 36 и 37 запирают по вторым входам элементы И 19 и 20. Первые входы элементов И 19 и 20 - импульсные. Импульсными входами таюке являются первые входы элементов И 40 и вторые входы элементов И 17 и 35. Счетчик 23 импульсов обнулен. Счетчик 23 импульсов одновременно выполняет функцию счетчика адреса блока 24 памяти, в i-й регистр k7 которого занесен дополнительный код числа Д-2-г1Т-1 2( Лг - а в i-й регистр 48 - дополнительный код числа Л, ЛТ -1 2( Л - , ) где i 1,2.,. 2 ,k - разрядность счетчика 23 импульсов;лТ - период следования импульсов генератора 10 импульсов. В регистр 41 и в сумматор 31 записан дополнительный код значения -t где t - время задержки элемента 12 задержки. Первые входы элементов И 49 и 50 - импульсные. Цепи начальных установок на фиг. и 2 не показаны. Все элементы устройства реагируют только на импульсы положительной полярности, а импульсы отрицатель-, ной полярности гасятся диодной развязкой во входных цепях элементов, При поступлении на вход 3 Старт запускающего импульса триггер 11 переключается в единичное состояние Единичный уровень с прямого выхода триггера 11 отпирает элемент И 17 и .импульсы с выхода генератора 10 импульсов поступают на счетный вход счётчика 23 импульсов (формируется .фкала времени) Каждое значение кода счетчика 2 импульсов отслеживается формирован ем единичного уровня на соответств щем выходе дешифратора 45блока 24 памяти. При превышении напряжением фрон-i та видеоимпульса, поступившим на вход 2, напряжения порога обнаружения на выходе компаратора 5 формируется единичный перепад напряжения, из которого элемент 6 дифференцирования формирует импульс, поступающий на элемента 7 задержки. Единичным уровнем с выхода компаратора 5 отпирается ключ 9, обеспечивающий поступление видеоимпульса на входы элемента 12 задержки и пикового детектора 13. Пиковый детектор 13 формирует уровень максимального значения видеоимпульса Лг„ и подает его на вход делителя напряжения, собранного на резисторах 14,1, 14.2, 14.3. При этом в общей точке резисторов 14,1 и 14„2 формируется напряжение первого следящего уровня и Л, А, а в общей точке ре-зисторов 14.2 и 14.3 - напряжение второго следящего уровня U- Я А, которые поступают на вторые входы соответственно компараторов 15 и 16, на выходах которых установлен нулевой уровень. В элементе 12 задержки видеоимпульс задерживается на время t, не меньшее, чем время достижения им максимального значения (априори известное), измеряемого по уровню порога обнаружения. Время задержки элемента 7 задержки меньше времени задержки элемента 12 задержки на время срабатывания триггера 8. Импульс с выхода элемента 7 задержки переключает триггер 8 в единичное состояние, единичный уровень с выхода которого отпирает элементы И 32, 33 и 34. Напряжение видеоимпульса с выхода элемента 12 задержки поступает на первые входы компараторов 15 и 16. При совпадении напряжения фронта смещенного во времени видеоимпульса с напряжением первого следящего уровня на выходе компаратора 15 формируется единичный уровень, из которого элементом 21 дифференцирования формируется импульс, который через элементы ИЛИ 29 и И 32 переключает триггер 36 в единичное состояние. Импульс отрицательной полярности, возникающий на выходе элемента НЕ 25. гасится элементом ИЛИ 29, выполненным по диодной схеме с диодной раз вязкой во входной цепи элемента И З. Единичный уровень с выхода триг гера 36 отпирает элемент И 19. Оче редной ближайший импульс с выхода генератора 10 импульсов через элементы И 17 и 19 поступает на первый вход считывания блока 2 памяти, считывает дополнительный код из li-ro регистра kj, где 1 , - текущее значение счетчика 23 импульсов, который церез 1,-ю группу элементов И 9 и элементы ИЛИ 51 поступает на информационные входы сумматора 31, в котором формируется значение Аг-лт:-1 Лг ti 2(-,) С 2( Лг- ) при этом ЛТ -1 , t . Импульс с выхода элемента И 17 задерживается элементом 18 задержки на время выбора информации из блока , после чего поступает на счетный вход счетчика 23 импульсов. На (1,+1)-м выходе дешифратора 5 устанавливается единичный уровень . Импульсы с информационных выходо 52 -52 блока 2k памяти объединяются элементом ИЛИ 2В и сформирован ный импульс обнуляет триггер 36, ну левой уровень с выхода которого запирает элемент И 19. При совпадении напряжения фронта сдвинутого видеоимпульса с напряжением второго следящего уровня на выходе компаратора 16 формируется единичный перепад напряжения, по которому элементом 22 дифференциров ния формируется импульс, переключающий через элементы ИЛИ 30 и И 33 триггер 37 в единичное состояние. I Единичный уровень с выхода триггера- 37 отпирает элемент И 20. Очередной ближайший импульс с вы хода генератора 10 импульсов через элементы И 17 и 19 поступает на второй вход kk считывания блока Zk памяти, считывает дополнительный код из 1 -го регистра 48, где 1 текущее значение счетчика 23 импуль сов, и выдает его через 1 -ю группу элементов И 50 и элементы ИГИ 51 на информационные входы сумматора 31, в котором формируется значение 0010 Д. t, 2(Л/-Л, ) 2(, ) - 2( Г,- Л, ) 2( Л - /1, ) t. Импульсы с информационных выходов 52, -52 -блока 2k памяти объединяются элементом ИЛИ 28 и сформированный импульс обнуляет триггер 37, нулевой уровень с выхода которого запирает элемент И 20. -При совпадении напряжения спада сдвинутого видеоимпульса с напряжением второго следясчего уровня на выходе компаратора 1б формируется единичный нулевой перепад напряже- . ния, из которого элементом 22 дифференцирования формируется импульс отрицательной полярности, который поступает на вход элемента НЕ 2б и гасится элементом ИЛИ 30. Импульсы положительной полярности с выхода элемента НЕ 2б через элементы ИЛИ 30 и И 33 переключают триггер 37 в единичное состояние. Единичный уровень с выхода триггера 37 отпирает элемент И 20. Очередной ближайший импульс с выхода генератора 10 импульсов через элементы И 17 и 1П поступает на второй вход kk считывания блока 2k памяти, считывает дополнительный код из Ij-ro регистра +8, где 1з текущее значение кода счетчика 23 импульсов, и через 15-ю группу элемен7 тов И 50 и элементы ИЛИ 51 поступает на информационные входы сумматора 31, который формирует значение - t. -2( Лг- -,) 2( ,} 2( , ) Дальнейшая работа узлов устройства аналогична описанной При совпадении напряжения спада сдвинутого видеоимпульса с напряжением первого следящего уровня на выходе компаратора 15 формируетч;я единичный нулевой перепад напряже ния, по которому элементом 21 диференцирования формируется импульс трицательной полярности, который поступает на вход элементаНЕ 25 и гасится элементом ИЛИ 29. Импульс положительной полярности с вывода элемента НЕ 25 через элемент И 3 поступает на вход элемента 38 задержки, а через элементы ИЛИ 29 и И 32 переключает т()иггер З в единичное состояние. Единичный уровень с выхода триггера Зб отпирает элемент И 19. Очередной ближайший импульс с вы хода генератора 10 импульсов через элементы И 17 .и 19 поступает на пер вый вход считывания блока 24 памяти считывает дополнительный код из 14 регистра Ц7, где 14 - текущее значе ние кода счетчика 23 импульсов, и через 1 ф-ю группу элементов И 9 и элементы ИЛИ 51 поступает на информационныё входы сумматора 31,- в котором формируется значение временно го положения видеоимпульса 2( А,- , ) 2( ,- Я,) t3 2((1i - И, ) . 2( /1/г - , ) I Дальнейшая работа узлов устройст ва аналогична описанной. Импульс с вывода элемента 38 задержки, задержанный на время распро странения импульса с выхода элемент НЕ 25 до единичного входа триггера 36, переключает триггер 8 в нулевое состояние. Нулевой уровень с выхода триггер В запирает элементы И 32, 33 и 3. Импульс с выхода элемента 38 за.держки, суммарно задержанный на период следования импульсов генератора 10 импульсов, плюс время выборки информации из блока 2Ц памяти плюс время выполнения операции сложения в сумматоре 31, обнуляет пиковый детектор 13, считывает код временного положения видесчмпульсов с разрядных выходов сумматора 31 и через элементы И 35 выдает его на выходы 1 -i2m устройства. Импульсы с выходов элементов И 35 объединяются элементом ИЛИ 39 и сформированный импульс обнуляет сумматор 31, считывает дополнительн код значения - tj. из регистра 41 и через элементы И 40 заносит его в суммьтор 31. В момент совпадения напряжения спада видеоимпульса с напряжением порога обнаружения на выходе компаратора 5 формируется единичный отрицательный перепад напряжения, из которого элементом 6 дифференцирования формируется импульс Отрицательной полярности, поступаюи;ий на вход элемента 7 задержки. Установившийся нулевой уровень на выходе компаратора 5 запирает ключ 9. Импульс отрицательной полярности с выхода элемента 7 задержки гасится диодной развязкой во входной цепи триггера 8. Устройство оказывается подготовленным к определению временного положения очередного видеоимпульса. По завершению измерений на вход 4 Стоп устройства поступает сигнал, который переключает триггер 11 в нулевое состояние и подается на вход элемента 27 задержки. Нулевой уровень с прямого выхода триггера 11 запирает элемент И 17. Сигнал с выхода элемента 27 задержки, время задержки которого больше времени задержки элемента И 17 задержки на время сложения в счетчике 23 импульсов, обнуляет последний. Способ позволяет увеличить точность измерения временного положения видеоимпульса в два раза. Формула изобретения Двухпороговый зкстраполяционный способ определения временного положения видеоимпульсов, в котором формигvют шкалу времени, фиксируют максимальное значение видеоимпульса А, формируют первый II, /liA и второй Uj /1 Л следящие пороги, причем Иг i-О я : 1, О , сдвигают видеоимпульс на время t. не меньшее, чем время достижения видеоимпульсом максимального значения, сравнивают значение фронта сдвинуто-, го видеоимпульса с первым следящим порогом, в момент сравнения формируют первый сигнал сравнения, которым фиксируют время t, по шкале времени, сравнивают значение фронта сдвинутого видеоимпульса с вторым следящим порогом, в момент сравнения ормируют второй сигнал сравненияj который фиксирует значение времени tj по шкале времени, отличаюийся тем, что, с целью повышения точности опрелелвния временного положения видеоимпульсов за счет использования информации о временном положении спала видеоимпульса, срав-нивают значение спада сдвинутого видеоимпульса с вторым следящим порогом, в момент сравнения формируют третий сигнал сравнения, которым фиксируют значение времени tj по шкале времени, сравнивают значение спада сдвинутого видеоимпульса с первым cлeдяu.м порогом, в момент сравнения формируют четвертый сигнал сравнения, которым фиксируют значение времени tX по шкале времени и определяют временное положение видеоимпульса иэ соотношения

Л, (t, + t4) - (t 2 + t3)

2( Яг - Л )

о - tc,

де Л, и Л, - относительные уровни измерения}

t, и t

-времена пересечения соответственно фронтом и спадом первого еле дящёго порога;

Ч и ч

-времена пересечения соответственно фронтом и спадом второго следящего порога/

tc - время смещения видеоимпульса .

Изобретение может быть использовано при определении временного положения видеоимпульсов. Цель изобретения - повышение точности определения временного положения видеоимпульсов - достигается тем, что сравнивают значение спада сдвинутого видеоимпульса с вторым следящим порогом, в момент сравнения формируют третий сигнал сравнения, которым фиксируют значение времени T 3 по шкале времени, сравнивают значение спада сдвинутого видеоимпульса с первым следящим порогом, в момент сравнения формируют четвертый сигнал сравнения, которым фиксируют значение времени T 4 по шкале времени и определяют временное положение видеоимпульса из математической формулы, приведенной в описании изобретения. Способ заключается также в том, что формируют шкалу времени, фиксируют максимальное значение видеоимпульса АМ, формируют первый U 1 = λ 1A M второй U 2=λ 2A M следящие пороги, где λ 2*98л 1,0*98л 1*981,0*98л 2*981. Сдвигают видеоимпульс на время T с не меньшее, чем время достижения видеоимпульсом максимального значения, сравнивают значение фронта сдвинутого видеоимпульса с первым следящим порогом, в момент сравнения формируют первый сигнал сравнения, которым фиксируют время T 1 по шкале времени, сравнивают значение фронта сдвинутого видеоимпульса с вторым следящим порогом, в момент сравнения формируют второй сигнал сравнения, которым фиксируют значение времени T 2 по шкале времени. 2 ил.

.Фие. 1

|о

N 5

.§