Цифровой анализатор спектра Советский патент 1980 года по МПК G01R23/16 

1

Изобретение относится к радиойзмерительной технике и может быть использовано при регистрации и обработ ке данных в ядерной физике и медицине .

Известны цифровые анализаторы спектра .сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, сумматор, запоминающее устройство и блок управления 1 .

Недостатком таких устройств является то, что при анализе сигналов с большим уровнем шумов (отношение сигнал-шум 1) необходимо увеличение объема памяти запоминающего устройства для получения заданного отношения сигнал-шум вследствие большого числа измерений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой частотный анализатор, содержащий генератор импульсов, двоичный .счетчик, распределитель, элементы И, элемент ИЛИ, ключи аналого-цифровой преобразователь, запоминающее устройство и вычислительное устройство 23.

Однако точность анализа сигналов с большим уровнем шумов такого ана.лизатора недостаточна.

Цель изобретения - повышение точ-. ности анализа.

Указанная цель достигается тем, что цифровой анализатор спектра, содержащий аналого-цифровой преобразователь ,запоминающее устройство, сумматор и блок управления, выходы которого связаны со входом упомянутых блоков, .причем другие входы сумматора подключены к выходу аналогоцифрового преобразователя и к выходу запоминающего устройства, второй вход которого соединен с одним из выходов сумматора,дополнительно держит блок сравнения и блок анализа, одни входы которых объединены и подключены ко второму выходу сумматора, а другие входы этих блоков подключены к соответстбующим выходам блока управления, при этом выход блока сравнения соединен с четвертым входом суммат ора, а выход блока анализа соединен со входом блока управления

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Цифровой анализатор спектра содержит аналого-цифровой преобразо,30 ватель АЦП-1, сумматор 2, запоминаю цее устройство 3, блок 4 сравнения, блок 5 анализа и блок 6 управления. Аналого-цифровой преобразователь предназначен для преобразования вхоного сигнала в цифровой код. В сумматоре 2 производится сложение полученных значений спектра входного сигнала с информацией, записанной в запоминающем устройстве 3, а также вычитание минимального значения,полученного в блоке 4 сравнения. В блке 4 сравнения производится сравнение информации, записываемой в запоминающее устройство 3 за каждый перод прохождения спектра с находящимся там минимальным значением.

В блоке 5 анализа анализируется заполнение памяти запоминающего устройства 3. Блок 5 анализа представляет собой логическую схему,входы которой подключены к старшим разрядам сумматора 2.

Анализатор работает следующим образом.

Спектр, состоящий из напряжения сигнала и напряжения шума, с периодом прохождения Т поступает на вход АЦП-1. Синхронно сигналами стробирования, которые вырабатывает блок 6 управления, происходит мгновенное измерение спектра. Каждое мгновенное значение спектра в цифровом виде, измеряемое за период прохождения спектра, последовательно заносится в сумматор 2 и суммируется с информацией,выведенной из ячейки запоминающего устройства 3, номер которой «соответствует номеру стробирующёго импульса. Полученная сумма со второго выхода сумматора 2 заносится в эту ячейку запоминающего устройства 3.

При многократном прохождении спектра с периодом в запоминающем устройстве 3 происходит накопление сигнала и шума. Ввиду того, что напряжение шумов является случайной функцией, шумы складываются не когерентно и в конечном счете после многократного прохождения спектра исследуемый сигнал оказывается смещенным относительно нулевой линии. Чем меньше отношение сигнал-шум, тем больше будет это смещение. С первого выхода сумматора 2 информация поступает на первые.входы блока 4 сравнения и блока 5 анализа заполнения памяти запоминающего устройства В блоке 4 сравнения за одно прохождение спектра происходит сравнение всех значений информации, записываемой в запоминающее устройство 3 и находится минимальное значение (пьедестал). При заполнении старших разрядов запоминающего устройства 3 блок5 анализа выдает сигнал в блок б управления.

По окончании цикла измерения блок б управления запрещает работу АЦП-1 и выдает разрешение на вычитание из всех ячеек запоминающего устройства 3 информации, записанной в бло- ке 4 сравнения, т.е. наименьшего числа полученного в предыдущем цикле измерения. После окончания цикла вычитывания пьедестала алгоритм измерения мгновенного спектра сигнала

Q возобновляется. При последующем заполнении объема памяти алгоритм вычитывания повторяется и так до тех пор, пока весь объем памяти не будет занят сигналом.

Так как шум вычитается из объема

5 памяти, то число прохождений спектра возрастает на m «змерений, притом т т/Тш /РОЦП. , гДе Рщ - объем памяти, занятый шумом и после многократного суммирования f POU,- усредненный объем памяти, занимаемый при разовом измерении аналого-цифрового преобразователя.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает вычитание из

5 объема памяти запоминающего устройства шума, накопленного после многократного суммирвания. Это позволяет увеличть число суммирований спектра сигнала при заданном объеме, т.е.

Q увеличить отношение сигнал-шум исследуемого сигнала при заданном объеме или уменьшить объем памяти.

Формула изобретения

Цифровой анализатор спектра,содержащий аналого-цифровой преобразователь, запоминающее устройство, сумматор и блок управления, выходы

0 которого связаны со входами упомянутых блоков, причем другие входы сумматора подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя и к выходу запоминающего устройства, второй вход которого соединен с одним из выходов сумматора, отличающийся тем, что с целью повышения точности анализа, он дополнител|)Но содержит блок сравнения и блок анализа, одни выходы которых объединены и подключены ко второму .выходу сумматора, а другие входы этих блоков подключены к соответствующим выходам блока управления, при этом выход блока сравнения соединен с четвертым входом сумматора, а выход блока анализа соединен со входом блока упрабления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

л 1. Авторское свидетельство СССР О 489052, кл.С 01 S 7/30, 1974.

2. Авторское, свидетельство СССР 516968, кЛ. G 01 R 23/16, 1976.

, 6