Устройство для определения параметров экстремумов Советский патент 1977 года по МПК G01R19/04 

1

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в измерительных приборах для определения моментов времени и величин локальных экстремумов.

Известны аналогичные устройства, построенные на основе следящего аналого-цифрового преобразователя исследуемого сигнала, 1 , 2. В них момент экстремума фиксируется как момент реверса реверсивного счетчика.

Устройство 1 содержит, кроме следящего аналого-цифрового преобразователя, логическую схему, построенную на триггерах. На выходе логической схемы вырабатьшается сигнал (скачок напряжения), определяющий момент переключения реверсивного счетчика.

Однако работу известного устройства характеризует невысокая точность определения моментов экстремумов запаздьтания в переключениях реверсивного счетчика, особенно если сигнал в окрестности экстремума имеет малую кривизну.

Прототипом изобретения является устройство имерения экстремальных параметров,содержащее реверсивный счетчик, выход которого связан через преобразователь кода в напряжение с одним из входов вьргитающего блока, другой вход которого

является входом устройства, выход вычитающего блока подключен к двум пороговым элементам, выходы которых соединены, соответственно, с ишнами сложение и вычитание реверсивного счетчика; генератор импульсов, выход которого подключен ко входу реверсивного счетчика и ко входу счетчика регистратора времени; блок выделенияэкстремумов, входы которого соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, а выход - с управляющим входом счетчика- регастраторавремени 2.

Однако известное устройство обладает недостаточной точностью определения момента экстремума в точках с малой кривизной - второй производной сигнала. Это вызвано конечной точностью преобразования велич ны сигнала в код и тем, что в нем за момент экстремума принимается момент, когда блок выделения экстремума, входящий в состав устройства, фиксирует знака ироизподпо исследуемого сигнала.

Цельюизобрете1П1Я является повьипение точности определения момента экстремума.

Это достигается тем, что устройство дополнительно содержит счетчик длительности экстремума, вход KOTOpoio подк;почсн к выходу гснерагора имиульсон управляющий вход - к выходу блока вьщеления экстремумов, а выход счетчика длительности экстремума соединен с суммирующим входом счетчика - ретистратора времени. На чертеже представлена блок- схема устройства. Оно содержи следящий преобразователь 1 напряжения в код, в состав которого входят ВЬРШтающий блок 2, преобразователь 3 кода в напряжеше, пороговые элементы 4 и 5 и реверсивньм счетчик 6; блок 7 выделения экстремумов, счетчик 8 длительности экстремума, счетчик-регастратор времени 9, генератор импульсов 10. Существует достаточно широкий класс сигналов (наиболее часто встречаемых на практике), которые в окрестности, близкой к экстремальному значению, с достаточной точностью можно считать симметричными относительно точки экстремума. Причем с приближением к точке экстремума (уменьшением этот окрестности) симметричность проявляется все сильнее. Это объясняется конечным значением максимума третьей производной реальных сигналов. Для таких сигналов (применительно к преобразованию с помощью следящего преобразователя напряжение в код) истинный максимум сигнала будет находится вблизи середины между значениями смены знака первой производной сигнала. Именно это свойство сигнала используется в предлагаемом устройстве. В предлагаемом устройстве одновре 1енно с определением момента экстремума (как это делается в известном устройстве) определяется длительность экстремального значения отгналов, т.е. интервала времени, в течение которого цифровая форма сигнала сохраняет экстремальное значение. Затем определяется уточненное значение момента экстремума, равное разности между моментом экстремума, определенной как в известном устройстве, и половиной длительности экстремального значения. Этим повышается точность определения момента экстремума. ; Устройство работает слеодющим образом. Пороговые элементы 4 и 5 имеют уровни срабатьаания, отличающиеся на один квант ли преобразования сигнала по амплитуде и равны соответственно-0, и 1-0,5ли. i Логика работы блока 7 вьщеления экстремума такова, что сигнал на его выходе будет лишь после перехода обоих пороговых элементов из режима сложение на режим вычитание, или наоборот. Если пороговые элементы 4 и 5 находятся в разных состояниях, то сигнал на выходе блока экстремума 7 не вырабатьшается. Счетчик 8 предназначен для измерения длительности перехода реверсивного счетчика 6 из режима сложете в режим вычитание, и наоборот, и представляет собой двоичный счетчик, увеличивающий свой код на единицу по каждому импульсу генератора импульсов 10 в те интервалы времени, когда реверсивный счетчик 6 не изменяет своего содержимого. Счетчик-регистратор времени 9 работает от тех же импульсов генератора 10 в удвоенном масштабе счета. При появлении на выходе блока выделения экстремума 7 импульса содержимое счетчика 8 вычитается из содержимого счетчика-регистратора времени 9 и таким образом, образуется уточненное значение времени появления очередного экстремума. Цикл заканчивается выдачей кода времени и величины экстремума во внешние устройства. Предложенная схема позволяет существенно увеличить точность определения момента экстремума. Формула изобретения Устройство для определения параметров экстремумов, содержащее реверсив}и.ш счетчик, выход которого связан через преобразователь кода в напряжение с одним из входов вычитающего блока, другой вход которого является входом устройства, выход вычитающего блока подключен к двум пороговым элементам, выходы которых соединены соответственно с щинами сложение и вычитание реверсивного счетчика, генератор импульсов, выход которого подключен ко входу реверсивного счетчика и ко входу счетчика-регистратора времени, блок выделения экстремумов, входы которого соединены с выходами соответствуюыдах пороговых элементов, а выход - с управляющим входом счетчика-регистратора времени, отличающ е е с я тем, что, с делью повышения точности определения момента экстремума, оно дополнительно содержит счетчик длительности экстремума, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, управляющий вход - к выходу блока вьщеления экстремумов, а выход счетчика длительности экстремума соединен с с}т«мирующим входом счетчика- регистратора времени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР N0301709, М.,Кл G 06 G 7/12 от 1969 г. 2.Вычислительная техника в машиностроении. Научно-технический сборник, 1965, вып. 1, с. 353 (прототип).