Способ селективной записи импульсных процессов и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01R29/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах регистрации нескольких одновременно развивающихся сигналов, например световых импульсов при их многополосном анализе.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности.

На фиг. 1 показана блок-схема многоканального устройства для селективной записи импульсных процессов; на фиг. 2 - блок-схема идентификации.

Многоканальное устройство для селективной записи импульсных процессов (фиг. 1) состоит из аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 1, регистров 2, групп элементов 3 памяти, коммутатора 4, делителя 5 частоты, распределителя 6 импульсов, формирователей 7 и 8 импульсов, счетчика 9 адреса, запоминающего блока 10 коэффициентов пересчета, счетчика 11 числа отсчетов, триггера 12, блока 13 идентификации, который содержит (фиг. 2) АЦП 14, группу 15 элементов памяти, счетчик 16, сумматор 17, накапливающий сумматор 18, схему 19 сравнения, одновибратор 20, триггер 21 и элемент ИЛИ 22.

При этом делитель 5 частоты и распределитель 6 импульсов последовательно соединены, тактовый вход делителя 5 частоты соединен с тактовым входом устройства, а выход соединен с тактовым входом АЦП 1, информационные входы которых соединены с информационными входами устройства, адресные входы групп элементов 3 памяти соединены со счетчиком 9 адреса, а выходы - с коммутатором 4, выход которого соединен с выходом устройства, входы тактирования регистров 2 соединены с распределителем 6 импульсов, информационные - с АЦП 1, а выходы - с соответствующими группами элементов 3 памяти, соединенными по входам записи в два блока, соединенных соответственно с первым 7 и вторым 8 формирователями импульсов, входы которых соединены с выходами распределителя 6 импульсов, с выходом второго формирователя 8 импульсов соединен первый счетный вход счетчика 9 адреса и счетчик 11 числа отсчетов, выход которого соединен с адресным входом запоминающего блока 10 коэффициентов деления, соединенного с управляющими входами делителя 5 частоты, выход переполнения счетчика 11 числа отсчетов соединен с триггером 12, второй установочный вход которого соединен с

входом запуска устройства, а выход соединен с входом установки числа и переключения счетных входов счетчика 9 адреса, а также с установочными входами формирователей 7 и 8 импульсов и входом записьчтение блока 13 идентификации, информационный вход которого соединен с входом идентификации устройства, а вход тактирования - с выходом делителя 5 частоты, выход соединен с установочным входом

счетчика 11 числа отсчетов, второй счетный вход счетчика 9 адреса соединен с входом считывания устройства, старшие разряды счетчика 9 адреса соединены с управляющими входами коммутатора 4, младшие разряды соединены с одноименными входами паралелльной записи счетчика 9.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом записи счетчик 11 числа

отсчетов, группа элементов 15 памяти и накапливающий сумматор 18 обнулены, триггеры 12 и 21 находятся в режиме чтение. Исследуемые сигналы подаются на входы устройства, на вход идентификации устройства подается сигнал, сопровождающий исследуемые (в ряде случаев это может быть сигнал с одного из информационных каналов или, как при анализе развития световых сигналов, в отдельных линиях спектра - интегральный сигнал). На тактовый вход поступают импульсы высокой частоты, определяемой из предельных возможностей устройства по верхней частоте записи. С приходом импульса Запуск триггер

12 переключается, разрешая счетчику 11 подсчет импульсов со счетного входа, соединенного с формирователем 8. Устройство

осуществляет запись предыстории процесса. При этом для обеспечения предельных частот информация с АЦП 1 поступает на входы регистров 2. Импульсы с распределителя 6 импульсов тактируют запись в реги- стры 2 поочередно. Таким образом на выходе каждого регистра частота смены информации снижается в m раз (где m - число регистров в канале). Смена данных на выходах регистров 2 происходит со смещением, равным периоду смены данных на входной шине. При этом импульс записи 1)|тактирует запись информации в группы элементов 3 памяти с номерами от 1+1 до т, т. е. записывается в текущем цикле развертки данных информация предыдущего цикла, импульс записи Uj записывает в группу элементов 3 памяти с 1-го по i-й номер информацию текущего цикла развертки. Под циклом развертки данных понимается интервал времени между сменой данных на выходе первого регистра 2. По окончании импульса Uj формируется формирователем 8 импульс наращивания адреса в счетчик 9, Таким образом выдерживаются задаваемые времен- ные соотношения между фронтом и срезом импульсов записи, моментами смены данных на шинах и моментом переключения адреса, т. е. импульс записи заканчивается раньше моментов смены адреса и данных, импульс записи начинается после установления данных. Такое решение позволяет повысить частоту записи, так как снимает ограничение на длительность импульса записи. Сдвиг массивов, записанных данных в группы элементов 3 памяти с номерами 1+1 ...т, относительно данных,-записанных в 0-i группы элементов 3 памяти, учитывается при последующей обработке массива.

Запись предыстории продолжается и после переполнения младших разрядов счетчика 9 адреса, задающих адрес для групп элементов 3 памяти. Таким образом формируется очередь данных, размером равная объему памяти.

По переключении триггера 12 блок 13 идентификации начинает выявление начала процесса. При этом триггер 21 переключается, снимая сигнал подтверждения правильности идентификации процесса, выставленный в предыдущем цикле записи. Входной сигнал дискретизируется с рабочей частотой блока 13 идентификации, т. е. частота дискретизации по входу идентификации устройства может быть существенно ниже (на порядок и более) частоты дискретизации по входам записи процесса. Такая возможность обеспечивается записью предыстории процесса. Данные с АЦП 14 поступают на вход группы 15 элементов памяти и вход сумматора 17, на вычитающий вход которого подаются данные с группы 15 элементов памяти, а с выхода снимается величина приращения текущего значения сигнала, относительно записанного на k циклов ранее. Накапливающий сумматор 18 складывает поступающую величину с предыдущим значением суммы, таким образом на его выходе результат

t

Yi 2 (xt-xt-k), t 1

где xttxt-k - данные с АЦП 14, соответствует сумме значений сигнала на выборке длительностью k отсчетов, где k - модуль счетчика 16. Такое решение позволяет снизить влияние шумов и случайных выбросов на правильность идентификации начала процесса. По заднему фронту тактового импульса с делителя 5 частоты производится запись кода входного сигнала в группу 15 элементов памяти по адресу текущей выборки, после чего содержимое счетчика 16 наращивается на единицу. При поступлении k-ro импульса счётчик 16 сбрасывается. Таким образом в группе 15 элементов памяти образуется кольцо данных, т. е. формируется цифровая линия задержки.

Данные с выхода накапливающего сумматора поступают на вход схемы 19 сравнения, с первого выхода которой формируется сигнал (при достижении результатом суммирования заданного начального уровня), свидетельствующий о появлении на входе идентификации устройства информации о возможном начале процесса. По данному сигналу запускается одновибратор 20 и на выходе элемента ИЛИ 22 появляется уровень, разрешающий счет импульсов в счетчике 11 числа отсчетов. Его код является адресом для запоминающего блока 10 коэффициентов пересчета, данные на его выходе управляют коэффициентом деления делителя 5 частоты. Это позволяет, исходя из априорных данных об информативности различных фаз процесса, увеличить допустимую длительность регистрируемых импульсов.

Запись очередного отсчета входных сигналов с Вх. 1... Вх. п осуществляется на место начала записи предыстории процесса, так как в группах элементов 3 памяти образовано кольцо данных длительностью m Lслоев (L - обьем памяти группы элементов 3 памяти в словах). По переключении счетчика 9 адреса или распределителя 6 импульсов начало записи предыстории смещается.

Одновибратор 20 поддерживает на выходе блока 13 идентификации сигнал идентификаЦии процессора заданный промежуток времени, Если в данный промежуток времени не будет выработан сигнал подтверждения правильности идентификации процесса, то по окончании импульса одно- вибратора 20 разрешающий уровень с выхода элемента ИЛИ 22 будет снят. По этому сигналу обнуляется счетчик 11 числа отсчетов и ему запрещается счет импульсов, т. е, устройство возвращается к записи предыстории процесса.

Выработка сигнала подтверждения правильности идентификации процесса производится схемой 19 сравнения при достижении результатом суммирования накапливающего сумматора 18 заданного уровня фиксации. Уровень фиксации задается выше начального уровня идентификации процесса, что позволяет достоверно зафиксировать наличие выявленного процесса. Сигнал подтверждения с второго выхода схемы 19 сравнения переключает триггер 21, который через элемент ИЛИ 22 фиксирует сигнал идентификации процесса до прихода нового импульса запуска устройства, т. е. с этого момента процесс записи становится необратимым.

Окончание записи отсчетов происходит по сигналу с выхода переполнения счетчика 11 отсчетов, который переключает тригер 12, Сигнал с выхода триггера 12 по переднему фронту записывает в счетчик 9 адреса данные с установочных входов. При этом младшие разряды, служащие для адресации групп элементов 3 памяти, сохраняют свое значение, так как их выходы заведены на соответствующие входы, а старшие разряды, управляющие выходным коммутатором 4, устанавливаются в фиксированное положение (например, записывается код нулевого значения), что обеспечивает точное определение номера записанного входного массива при считывании (1 ...п). Сигнал с выхода триггера 12 одновременно запрещает работу формирователей 7 и 8 импульсов и переключает счетчик адреса на подсчет импульсов с входа Считывание устройства.

Считывание информации производится подачей импульсов на вход Считывание устройства, при этом последовательно опрашиваются все группы элементов 3 памяти. В каждом цикле опроса в начале считывания участок предыстории процесса, далее отсчеты, выполненные по ходу записи процесса. Причем нет необходимости считывать содержимое счетчика У адреса, так как по известным данным: объему памяти группы элементов 3 памяти, числу записей процесса после сигнала идентификации начала процесса можно разграничить массивы данных, а с учетом известного массива коэффициентов пересчета выполнить временную привязку каждого отсчета. Такое решение минимизирует затраты аппаратуры

на реализацию устройства, так как отпадает необходимость в схемах коммутации адреса счетчика на выход устройства, упрощает требования к составу управляющих сигналов.

С приходом импульса Запуск процесс записи повторяется.

Формула изобретения

1.Способ селективной записи импульс- ных процессов, заключающийся в преобразовании входных сигналов в цифровой код, запоминании дискретных отсчетов сигнала через минимальный интервал времени идентификации момента начала процесса,

отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, перед идентификацией момента начала процесса проводят запись предыстории обьемом выборки, равным объему памяти, после идентификации момента начала процесса ведут счет числа отсчетов, изменяют по коду числа отсчетов интервал времени дискретизации, в зависимости от крутизны импульса, записывают очередной отсчет на место начала

записи предыстории, возвращаются на запись предыстории при отсутствии в заданный промежуток времени сигнала подтверждения правильности идентификации процесса, вырабатывают по анализу

развития процесса сигнал подтверждения правильности идентификации процесса, оканчивают запись отсчетов по достижении числом отсчетов заданного значения.

2.Многоканальное устройство для се- лективной записи импульсных процессов,

содержащее в каждом канале аналого-цифровой преобразователь, m групп элементов памяти, общий для всех каналов счетчик адреса, коммутатор, а также последовательно

соединенные делитель частоты и распределитель импульсов, при этом тактовый вход делителя частоты соединен с тактовым входом устройства, выход соединен с тактовыми входами аналого-цифровых

преобразователей, информационные входы которых соединены с информационными входами устройства, адресные входы групп элементов памяти соединены со счетчиком адреса, а выходы с коммутатором, выход

которого соединен с выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него дополнительно введены счетчик числа отсчетов, запоминающий блок коэффициен- тов деления, первый и второй

формирователи импульсов, блок идентификации, триггер и в каждый канал m регистров, входы тактирования которых соединены с распределителем импульсов, информационные.- с аналого-цифровыми преобразователями, а выходы - с соответствующими группами элементов памяти, объединенными по входам записи в два блока, соединенных соответственно с первым и вторым формирователями импульсов, входы которых соединены с выходами распределителя импульсов, с выходом второго формирователя импульсов соединен первый счетный вход счетчика адреса и счетчик числа отсчетов, выход которого соединен с адресным входом запоминающего блока коэффициентов деления, соединенного с управляющими входами делителя частоты, выход переполнения счетчика числа отсчетов соединен с триггером, второй вход которого соединен с входом запуска устройства, а выход соединен с входом установки числа и переключения счетных входов счетчика адреса, а также с установочными входами формирователей импульсов и входом Запись-чтение блока идентификации, информационный вход которого соединен с входом идентификации устройства, а вход тактирования - с выходом делителя частоты, выход соединен с установочным входом счетчика числа отсчетов, второй счетный вход счетчика адреса соединен с входом считывания устройства, старшие разряды счетчика адреса соединены с управляющими входами коммутатора, младшие разряды соединены с одновременным входом параллельной записи того же счетчика.

3. Устройство по п. 2, отличающее- с я тем, что блок идентификации содержит последовательно соединенные аналого- цифровой преобразователь, блок памяти, сумматор, накапливающий сумматор, блок

сравнения, одновибратор, элемент ИЛИ, счетчик и триггер, причем выход счетчика соединен с адресными входами блока памяти, а счетный вход соединен с входами тактирования аналого-цифрового преобразователя, накапливающего сумматора, входом выборки кристалла блока памяти и соединен с входом тактирования блока идентификации, входы триггера соединены с вторым входом блока сравнения и входом Записьчтение блока идентификации, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ. выход которого соединен с выходом блока, второй вход сумматора соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах регистрации нескольких одновременно развивающихся сигналов, например световых импульсов при их многополосном анализе. Целью изобретения является повышение помехозащищенности. Для реализации способа в устройство, содержащее счетчик 9 адреса, коммутатор 4, делитель 5

Запись-чтение

г-I fax.

22

ФиВ. 2