Анализатор амплитудно-временных параметров случайных сигналов Советский патент 1991 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах амплитудно-временного анализа случайных сигналов и их обработки в цифровых вычислительных машинах

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства и надежности его работы.

Цель достигается за счет использования адаптивной компенсации шумов фатоэлект- ронного датчика сигналов.

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Анализатор содержит блок 1 визуализации регистрируемого сигнала, фотодиодную матрицу 2, аналоговый коммутатор (АК) 3, АЦП 4, дополнительное и основное запоминающее устройства (ЗУ) 5 и 6, компаратор 7, блок 8 управления, генератор 9 тактовых импульсов, дополнительный и основной

счетчики 10 и 11, ЦАП 120 г..деооитроль- ное устройство (ВКУ) 13, влсднуы шину 14 анализатора, шичу 13 ГКск и выходную шину 16.

Блок 1 визуализации с у,ит ,д ч преобразования зходнс О c naiiii : огли оский и содержит широкополосную П Г сез запоминания Это позволяет отражать на экране ЭЛТ анализируемый сигнал в увеличенном масштабе

Фотодиодная матрица 2 представляет собой многоэлементный матричный (кооо- динатный) датчик оптическот из-уче м-ч .1 служит для преобразования Ьчрг ,: -ti того сигнала с выхода оптичегксг- i:.: стчтс- ра в электрический эквивалент АК 3 осуществляет коммутацию Вв1ходных сигналов фотодиодной матрицы 2 на вход АЦП 4, который кодирует последовательность электрических импульсов. р Д -таьлчющих соО

ю

со

- о

бой информацию элементарных ячеек фотодиодной матрицы 2. ЗУ 5 необходимо для хранения информации о геометрической неоднородности значений электрофизических параметров (темновой фон) фотодиодных ячеек датчика 2. а ЗУ 6 служит для хранения цифрового образа изображения формы сигнала. Генератор 9 формирует тактирующие импульсы, которые поступают на счетный вход счетчика 10, последовательно соединенного со счетчиком 11. Данные сиетчики необходимы для фоомирования диаграммы работы анализатора. ЦАП 12 в момент регистрации сигнала осуществляв: восстановление информации темнового фена, поступающей с выхода ЗУ 5, в послп довательность аналоговых сигналов, поступающих на вход компаратора 7, а после оегистрации формы сигнала и записи его цифрового образа в ЗУ 6 осуществляет восстановление данного сигнала в аналоговую форму для последующего наблюдения его на ВКУ 13. Компаратор 7 в момент вывода информации формы сигнала осуществляет сравнение действующего значения информации очередной ячейки и значения фона данной ячейки. При превышении действующего значения над фоновым компаратор фоомирует импульс, который осуществляет запись позиционного кода в ЗУ 6.

Анализатор работает следующим образом.

В момент отсутствия входною сигнала при поступлении сигнала Пуск на шине 15 ЗУ В ноходится в режиме записи ичформз- ции. Серия импульсов тактового генератора 9 поступает на вход дополнительного счетчика 10, информационные выходы которого управляют работой АК 3 и ЗУ 5. АК осуществляет последовательную коммутацию информационных выходов датчика на вход АЦП 4. По окончании опроса элементов первого столбца фотодиодной матрицы 2 импульс переполнения счетчика 1C поступает на счетный вход счетчика 11, который управляет работой датчика 2, т.е. осуществляет вывод на его информационные выходы значений фотодиодных элементов B lOporo столбца и т.д. АЦП 4 кодирует поступающие на его входы значения, и информация о состоянии каждой ячейки поочередно поступает на информационные входы ЗУ 5. Опрос элементов фотодиодной марицы 2 и перебор адресов ЗУ 5 синхронизированы между собой, поэтому значение информации ячейки с номером 1 поступает в ЗУ 5 с адресом 1 и т.д, Таким образом в ЗУ 5 формируется цифровой образ геометрической неоднородности значений электрофизических параметров ячеек фотодиодной матрицы 2.

Процесс вывода информации фотодиодной мэтрчцы 2 ее кодирование и запись а ЗУ 5 осуществляется постоянно до момента появления входного си;и 1ла, чю позволяет

отслеживать возможный изменения темно- РОЮ фона фотодиодной матрицы 2 в зависимости от темпьратурных флуктуации внешней среды. В дачном режиме состояние ЗУ 6, ЦАП 12 и компаратора 7 не влияет

0 на работу анализатора. При появлении нл шине 14 анализируемого сигнала происхо- дит блокировка рзбогы генератора 9 и устаноыка счетчиков 10, 1 i с исходное положение, ЗУ 5 устанавливаемся в режим выво5 да информации, а ЗУ 6 - в режим записи. Последов,: гельность информационных сигналов фотодиодной матрицы с выхода АК 3 поступает из первый вход компаратора 7. Синхронно с перебором элементов фотоди0 одной матрицы 2 осуществляется вывод ин- фоомгпцш темнового фона из ЗУ 5, восстановление данной информации ЦАП 12 в последовательность аналоговых сигналов л поступление ее на второй вход компа5 рэтора 7. Таким обртзом на входы компар тора 7 поступает дейстувующее значение состояния очередной ячейки фото- циодной матрицы 2 v. значение состояния данной ячейки в момент отсутствия регист0 рирующего светового импульса. При наличии на какой-либо ячейке фотодиодной матрицы информации,вызвачпсй влиянием оптического сигнала, компаратор 7 устанавливается а единичное состояние.

5 Счетчик 11 на период вывода информации первого столбца датчика устанавливает на адресных шинах ЗУ 6 код единицы, на период вывод информации второго столбца - код двойки и т.д. На информационные вхо0 ды ЗУ С по мере опроса ячеек фотодиоднок матрицы счетчиком 10 выставляется код по- иядкоаого номера отс.рыюго канала АК 3. а значит и опрашиваемый ячейки а столбце. Запись осуществляется в момент срабаты5 зания компаратора 7 в единичное состояние. Если засвеченными оказались несколько рядом стоящих элементов очередного стопбца фотодподной матрицы, то записанный в ЗУ 6 код будет соответство0 вать порядковому номеру последней засвеченной ячейки.

Таки 1 образом, в ЗУ 6 по мере опроса ячеек фотсдиодноС. матрицы формируется образ формы регистрируемого светового

5 импульса. После опроса состояния последней ячейки на выходе счстчикз 11 появляется сигнал переполнения, что приводит к блокировке работы генератора 9 (актовых импульсов и останову процесса регистрации.

Информация о зарегистрированной форме сигнала может выводиться из ЗУ 6 на различные внешние устройства в цифровом виде, а также отображаться на экране ВКУ 13 для визуального наблюдения.

Таким образом, данный анализатор использованием адаптивной компенсации шумов датчика с фиксированным распределением позволяет приблизить чувствительность устройства к шумам некоррелированного характера. Данные шумы на 1-1,5 порядка меньше шумов с фиксированным распределением и таким образом пороговая чувствительность предлагаемого анализатора более чем в 10 раз превышает чувствительность прототипа. Кроме того, алгоритм выделения и записи информации в ЗУ о форме исследуемого сигнала повышает достоверность кодирования данного сигнала за счет исключения момен- тов неопределенности, которые возникают при засветке нескольких рядом стгящих элементов столбца датчика.

Формула изобретения

Анализатор амплитудно-временных параметров случайных сигналов, содержащий блок визуализации регистрируемого сигнала, вход которого подключен к входной шине анализатора, фотодиодную матрицу, оптически связанную с выходом блока визу- ализации, цифроанэлоговый преобразователь, запоминающее устройство, выходы которого объединены соответствующим образом с первой группой входов цифроана- логового преобразователя и подключены к выходной шине анализатора, генератор тактовых импульсов и счетчик, информационные выходы которого подключены к адресным шинам запоминающего устройст- ва и входам управления фотодиодной матрицы, отличающийся тем, что. с целью повышения чувствительности и надежности работы, в него дополнительно введены аналоговый коммутатор, аналого-цифровой преобразоэатель, дополнительные счетчики и запоминающее устройство, компаратор, блок управления и видеоконтрольное устройство, причем входы аналогового коммутатора подключены к выходам фотодиодной матрицы, выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя и первым входом компаратора, второй вход которого об единен с входом видеоконтрольного устройства и подключен к выходу цифроана- логового преоЬразоват Эля, выход компаратора подключен к входу управления записью запоминающего устройства, выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к информационные входам дополнительного запоминающего устройства, выходы которого подключены к второй группе входов цифроаналогового преобразователя, входы управления запоминающих устройств объединены и подкпючень. к первому выходу блока управления, первая группа адресных шин дополнительного запоминающего устройства подключена к информационным выходам счетчика, а вторая группа объединена с управляющими входами аналогового коммутатора, информационными входами запоминающего устройства и подключена к информационным выходам дополнительного счетчика, один вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход - со счетным входом основного счетчика, а второй вход предустановки объединен с аналогичным входом основного счетчика и подключен к второму выходу бпока управления, третий выход которого соединен с входом генератора тактовых импульсов, первый вход блока управления подключен к входной шине анализатора, второй - к шине Пуск, а третий соединен с выходом счетчика.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах амплитудно-временного анализа случайных пм .-олоь ч . А обработки в цифровых вычис -ительчых машинах Цель изобретения - повышение чувствительности устройства и надежности работы - достигается введением аналогового коммутатора 3. дналого-ц С Гтвоге полэб- разователя А, дополни ельчо.о ri f , ч,-ка 5, дополнительного запоминэю. ег , ILHVT- ва 6, компаратора 7, блонэ 8 , п v, ,- ,пл, видеоконтрольного устройства Л устройство такж содержит брок 1 визуал тг JHH регистрируемого сигнала, фотодиодную матрицу 2, гг.нйрг. оч п гакт:.°1 :/1мгчг1ьСОВ, ДОЛОЛЫ-. l . и , . т и ЧОВНОЙ счетчик 11, ци6; жалсгогд-п п ео р зова- тель 12, Бидеою г,ю./,ьно устройство 13, входную шину 14, шину 15 Пуск выходную шину 16. 1 ил. ел