Устройство регистрации импульсных сигналов Советский патент 1992 года по МПК G01R29/02 

31Т-Т7 - -:{Л Т1 11ii 1П 1 А; P.-V-.-T .;. t.

.Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для регистрации импульсных сигналов с длительностью несколько наносекунд.

Цель изобретения - повышение-точности регистрации импульсных сигналов.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит измерительный датчик 1, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 2, линзу 3, фотоприемную матрицу (ФПМ) 4. компаратор 5, триггер 6. генератор 7, формирователь 8 импульсов опроса, счетчик 9. дешифратор 10, сумматор 11, делитель 12, элемент 13 задержки, регистр 14, вычислитель 15 и формирователь 16 импульсов записи, который включает инвертор 17. одновибратор 18, элементы И 19 и 20 и триггер 21.

В качестве измерительного датчика 1 может быть использован любой (индукционный, тензорезисторный, полупроводниковый и т.д.) датчик, способный преобразовывать входной импульсный сигнал в электрический/Тип датчика выбирают в зависимости от типа входного воздействия, которое необходимо регистрировать,

ФПМ 4 выполнена на приборах с зарядовой связью и содержит М-Р ячеек (фотоэлементов), опрос которых производится сверху вниз (от 1 до М) и слева направо (от 1 до Р). В качестве вычислителя может быть использована любая ЭВМ.

Устройство выполняет следующие функции: формирование электрического сигнала из входного импульсного сигнала (датчик 1, ЭЛТ 2, линза 3, ФПМ 4, генератор 7, формирователь 8); определение максимально засвеченных световым потоком ЭЛТ 2 ячеек ФПМ 4 (триггер 6, генератор 7, компаратор 5, формирователь 16, счетчик 9, дешифратор 10, сумматор 11, делитель 12); регистрацию порядковых номеров ячеек (элемент 13, регистр 14); вычисление крутизны фронтов импульсных сигналов и фор мирование выходного сигнала (вычислитель 15).

Формирование электрического сигнала из входного импульсного происходит следующим образом.

На вход датчика .1 поступает импульсный сигнал, который характеризуется фронтом, спадом и другими участками. На выходе датчика 1 при этом формируется электрический сигнал, пропорциональный входному сигналу. Он воспроизводится на экране ЭЛТ 2.

Сфокусированный линзой 3 оптический сигнал с ЭЛТ 2 переносится на ФПМ и активизирует работу тех ячеек матрицы, которые попадают под световой поток.

В идеальном случае форма импульсного сигнала, воспроизведенная ячейками матрицы, должна описываться узкой криоой, соответствующей движению луча по экрану ФПМ 4. Однако вследствие оптических несовершенств линзы 3, а также возможной расфокусировки луча ЭЛТ 2 световое пятно

на ячейках ФПМ 4 от луча при движении формирует область с размытыми краями. В центральной части области засветка ячеек ФПМ 4 максимальная, так как световой поток Е в этих местах максимален.

По мере удаления от центральной чясти области засветка периферийных уменьшается по криоой Е f (h). При .этом число одновременно засвеченных ячеек при движении луча характеризует размер h области. Он определяется степенью расфокусировки луча: чем область больше, тем больше ячеек активизируется лучом, В идеальном случае .

Определение и регистрация порядковых номеров Ni максимально засвеченных ячеек ФПМ 4 происходят следующим образом.

В момент появления импульсного сигнала триггер 6 опрокидывается и своим высоким потенциалом дает команду гонератору 7 на формирование импульсов, С помощью формирователя 8 осуществляются построчный опрос ФПМ 4 сверху вниз (от 1 до М), а затем слева направо (от 1 до Р). .При

опроси незасвеченные ячейки формируют на выходах нулевые сигна/ты, а засвеченные - единичные. При этом чем больше засв(зтка ячейки, тем больший по амплитуде сигнал она формирует на своем выходе,

На выходе компаратора. 5 формируются импульсы, соответствующие моментам появления импульсов с ячеек ФПМ 4.

Число импульсов в каждой пачке может регулироваться подбором уровня порогового напряжения, подаваемого на опорный вход компаратора 5. Его значение определяется экспериментально по величине входных импульсных сигналов и зависит от типа используемой ЭЛТ 2, фокусирующих

свойств линзы 3 и т.д.

Одновременно счетчик 9 начинает просчет импульсов. Гоступаюших на его вход с выхода генератора 7. Дешифратор 10 это число дешифрирует, и каждый ряз по команде с компаратора 5 оно записывается в сумматор 11. Таким образом в сумматоре фиксируется сумма порядковых номеров ячеек ФПМ 4, засвеченных потоком с ЭЛТ 2.

Определение среди них ячейки с максимальной засветкой осуществляется по сигналу, формируемому формирователем 16 в делителе 12 на два. Сигнал с максимальной амплитудой располагается практически в центре пачки импульсов, формируемой ФПМ 4. Это свидетельствует о том, что из всех засвеченных ячеек в опрашиваемой строке центральная ячейка имеет максимальную засветку, Ее порядковый номер Nt определяется делением на два числа импульсов, поступивших на вход сумматора 11 в момент записи.

После появления последнего импульса с компаратора 5 в опрашиваемой строке ФПМ 4 формирователь 16 формирует сигнал, по заднему фронту которого происходит указанное деление делителем 12. Через некоторое время, определяемое элементом

13задержки, результат деления записывается в регистр 14. Таким образом в регистр

14заносится порядковый номер максимально засвеченной ячейки опрашиваемой строки.

Работа формирователя 16 заключается в определении моментов начала и конца появления импульсов с компаратора 5. В исходном состоянии, при котором на выходе компаратора 5 импульсов нет, триггер 21 на своем выходе формирует нулевой потенциал, Он поддерживается сигналом с выхода элемента И 19, управление которым осуществляется импульсами с одновибратора 18 и инвертора 17,

При появлении на выходе компаратора первого импульса на время его длительности элемент И 20 по одному входу открывается. На другой вход продолжают поступать импульсы с одновибратора 18, открывающие, элемент И 20 по. другому входу, при зтом триггер 21 опрокидывается.

В момент прекращения импульсов с компаратора 5 элемент И 20 закрывается ипервый импульс с генератора открывает элемент И 19 и возвращает триггер-21 в исходное состояние.

Одновибратор 18 формирует импульсы такой длительности, чтобь они совпадали во времени с импульсами с компаратора 5, крторые могут иметь некоторую задержку после прохождения через большее количество цепей по сравнению с импульсами с компаратора 5.

При опросе следующей строки ФПМ 4 в регистр аналогично записывается порядковый номер N2 следующей максимально засвеченной ячейки. Процесс опроса Р строк ФПМ 4 осуществляется до тех пор, пока на управляющем оыходе счетчика 9 не сформируется импульс переполнения, возвращающий триггер 6 в исходное состояние.

Формирование импульсоя опроса генератором 7 и формирователем 8 прекращается. Одновременно этим же сигналом дается команда вычислителю на обработку информации, записанной в регистре 14.

Вычисление крутизны dp импульсного сигнала в вычислителе 15 происходит дз поэтапно следующим образом;

1)в память вычислителя 15 вводится коэффициент масштабирования (К) и при необходимости заданное (требуемое) значение крутизны дз фронта импульсного сигнала.

Коэффициент масштабирования определяется геометрическими размерами .ФПМ 4, числом ячеек матрицы и т,д,;

2)из регистра 14 в вычислитель 15 вводятся порядковые номера Ni ячеек ФПМ 4;

3) вычисляются разности Д| в порядковых номерах последующих и предыдущих максимально засвеченных ячеек по формуле Л Ni-t-i -Ni;

4)сравниваются значения Л и Л 4-1, при зтом если Д « Л -Ь i, то вычисление

(Зр| не производится (этап обработки информации на участке, где сигнал отсутствует), если Д Д 4-1 . то вычисляется крутизна по фopмvyte dpi « К Д , если Д Д + i, то вычисление dpi не производится;

5)вычисляется среднее значение крутизны по формуле

1

dp tr 2) 5pi

Mt -- ч I I

где n - число засвеченных ячеек ФПМ 4

(число измерений);

6) сравнение расчетного значения dp 6 заданным da;

j выдача информационного сигнала о результатах ра 1Твта и управляющего сигнала в случае, если dp da;

8) снятие управляющего сигнала по истечении времени Ti Т2, где время, в течение которого ожидается приход следующей серии импульсных

сигналов..

При необходимости в вычислителе 15 может быть рассчитана длительность импульсного сигнала и аналогично крутизна игнала на участке спада.

При регистрации импульсных сигналов

противоположной амплитуды его регистра ция и обработка происходят аналогично, за исключением изменения условий к пА алгоритма работы вычислителя 15 и устанс1вки соответствующего уровня срабатывания

кампаратора 5. Если устройство предназначено только . формирования информации о зиачемии крутизны фроитоа импульсных сигналов, то пп.б и 8 из алгоритма работы вычислителя 15 могут fjutb исключены.

Управляющий сигнал на выходе вычислителя 16 формируется при превышении расчетной крутизной др импульсных сигналов заданной крутизны 5э . Наличие этого сигнала свидетельствует о том, что данная серия импульсов может привести к дестабилизации работы аппаратуры или системы и требуется приняты меры защиты аппаратуры или системы от воздействия этих импульсных сигналов.

Формула изобретения 1. Устройство регистрации импульсных сигналов, содержащее формирователь входного сигнала, компаратор, генератор импульсов, выход которого соединен с входом счетчика, дешифратор и регистр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены триггер, формирователь опросных сигналов, сумматор, делитель, элемент задержки и формирователь импульсов записи, а формирователь входного сигнала выполнен оптоэлектронным и содержит измерительный датчик, выход которого соединен с входом электронно-лучевой трубки и управляющим выходом формирователя, оптический выход электронно-лучевой трубки соединен через линзу с входом фотоприемной матрицы, выход которой соединен с информационным выходом формирователя, а опросный вход - с соответствующим входом формирователя, управляющий выход формирователя входного сигнала соединен с первым входом триггера, выход которого соединен с входом

генератора импульсов, выход которого соединен через формирователь опросных импульсов с опросным входом формирователя входного сигнала, управляющий выход счетчика соединен с вторым входом триггера, а группа выходов соединена с группой информационных входов дешифратора, выходы которого соединены с группой информационных входов сумматора, управляющий

вход которого соединен с выходом компаратора, а группа выходов соединена с группой информационных входов делителя, управляющий вхбд которого соединен с входом элемента задержки и с выходом формирователя импульсов записи, выход элемента задержки соединен с управляющим входом регистра, группа информационных входов которого соединена с выходами делителя, выход регистра соединен с выходом устройства, выход компаратора соединен с первым управляющим входов формирователя импульсов записи, второй управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов.

2. Устройство по п.1, о т л и ч-а ю щ е ес я тем, что формирователь импульсов записи содержит инвертор, одновибратор, два элемента И и триггер, вход инвертора и первый вход первого элемента И соединены с

первым входом формирователя, вход одновибратора соединен с вторым входом формирователя, выход одновибратора соединен с вторым входом первого элемента И и с первым входом второго элемента И,

второй вход которого соединен с выходом инвертора, выходы первого и элементов И соединены с входами триггера, выход которого является выходом формирователя.

Изобретение относится к регистрации однократных быстропротекающих процессов. Цель изобретения - повышение точности. Цель достигается тем. что ооспроизпо- димый на экране ЭЛТ 2 сигнал оптичоски усиливается, проектируется с помощью линзы 3 на прибор-матрицу 4, где оптический сигнал преобразуется в электрический с последующим кодированием и определением ценфа считываемого импульса. Кроме того, на чертеже приведены датчик 1, компаратор 5. триггер 6, генератор 7, формироватепь 8 импульсов опроса, счетчик 9, дешифратор 10, сумматор 11, делитель 12. элемент 13 задержки, регистр 14, вычислитель 15, формирователь'16 импульсов записи. 1 з.п, ф- лы. 1 ил.