Анализатор временных интервалов между импульсами Советский патент 1982 года по МПК H03K5/26 G04F10/00 

(54) АНАЛИЗАТОР ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ МЕЖДУ ИМПУЛЬСАМИ

I

Изобретение относится к области автоматического контроля и может быть применено для выде пения естественных сейсмоакустических сигналов на фоне производственных помех при прогнозировании опасного состояния горных пород в подземных выработках шахты.

Известно устройство допускового контроля временных интервалов между импульсами, содержащее блок дискретной задержки сигнала, состоящий из блока управления, счетчика, блока выделения начала стробсигнала, инвертор, триггер и элемент совпадения (1 .

Недостатком известного устройства является низкая эффективность выделения сигналов на фоне помех из-за невозможности распознания сигналов путем идентификации сигналов не с постоянным полем допуска (эталоном), а с переменным полем допуска, задаваемым соседними временнь1ми интервалами.

.Известен также способ распознавания различных временных интервалов между импульсами в последовательности электрических импульсов и устройство для осуществления зтого способа. Устройство определяет два различных интервала между импульсами. С помощью первого счетчика измеряют интервал времени между двумя соседними импульсами и регистрируют во втором счетчике В течение определенного промежутка времени второй счетчик обнуляется импульсами определенной частоты, если в течение установленного промежутка времени счетчик обнуляется, то временной интервал относят к первому временному интервалу, а при необнулении счетчика временной интервал относится ко второ иу временному интервалу 2.

Недостатком этого устройства является возможность распознавания временных интервалов только являющимися больще или меньше определенной величины, что также не позволяет эффективно выделять сигналы -на фоне помех, так как параметры сигналов и помех во многих случаях не являются постоянными величинами.

Наиболее близким по техническсж сущности к изобретению является анализатор временных интервалов, содержащий генератор 3 опорной частоты, делители частоты, два счетчика, элементы И, НЕ, триггер, формировател1. н регистратор 3. Недостатком этого анализатора является то, что допусковын контроль временных ийтервалов производится с одной стороны, поэтому эффективность распознавания сейсмоакустических сигналов низкая. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей анализатора. Для достижения указанной целн в анализатор временных интервалов между импульсами, содержащий входную ишну, подключенную ко входам формирователя, первого инвертора и первым входам первого и второго элементов совпадения, вторые входы которых соеди нены с первым и вторым выходами блока делителей частоты, вход которого подключен к выходу генератора эталонной частоты, а выход формирователя соединен с первым вхо дом регистратора и входами установки в нулевое состояние первого и второго счетчиков, счетные входы которых соединены с выходами первого и второго элементов совпадения, соответственно, первый вход третьего элемента совпадения соединен с третьим выходом блока делителя частоты, второй вход регистратора соединен с выходом триггера, вход установки в нoльVoтopoгo подключен кBbix ду первого счетчика, а выход второго счетчика подключен к первому входу четвертого элемента совпадения, второй вход которого через второй инвертор подключен к выходу первого счетчика, а выход соединен со входом установки триггера в единичное состояние, в него дополнительно введены блок ключей и счетчик, счетный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а его разрядные выходы через блок ключей подключены к установочным входам в единичное состояние первого и второго счетчиков, а вход установки в ноль дополнительного счетчика соединен со вторым выходом формирователя, при этом управляющий вход блока ключей подключен к выходу инвертора а второй вход третьего элемента совпадения соединен с входной шиной. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Анализатор содержит входную шину 1, подключенную ко входам формирователя 2 первого инвертора 3, одному из входов первого, второго и третьего элементов 4-6 совпадения. Выход генератора эталонной частоты подключен ко входу блока 8 делителей часто ты, вьгходы которого соединены со вторыми входами элементов 4-6 совпадения соответственно. Выходы этих элементов совпадения соединены со счетными входами первого, это 4 рого и третьего счетчиков 9-11. Разрядные выходы счетчика 11 подключены ко входу блока 12 ключей, на который включающий сягаал поступает с выхода первого инвертора . Выходы блока ключей подключены к установочным входам в единичное состояние первого и второго счетчиков 9 и 10. Выход первого счетчика 9 соединен с установочным входом в ноль триггера 13 и входом инвертора 14, выход которого соединен с одним из входов четвертого элемента 15 совпадения, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика 10. Выход элемента 15 совпадения соединен с входом установкн триггера в единичное состояние. Первый выход формирователя 2 соединен с первым входом регистратора 16 и установочными входами в нулевое состояние счетчиков 9 и 10. Второй выход формирователя 2 соединен с установочными входами в нулевое состояние третьего-счетчика 11. Выход триггера 13 подключен ко второму входу регистратора 16. Импульсы, формируемые генератором 7 эталонной частоты, поступают на вход блока 8 делителей частоты, имеющим выходы с коэффиш1ентами KI , Kj и Кз деления частоты и удовлетворяющие условию KI Кз Kj. Эти коэффициенты определяются требуемым допуском различия временных интервалов между импульсами, поступающими на входную шину 1 и могут выбираться в широких предедах. При поступлении контролируемого временного интервала с шины 1 на входы элементов 4-6 совпадения, происходит квантование его импульсами с выходов блока 8 делителей частоты. Полученные импульсы от квантования временного интервала поступают на счетные входы счетчиков 9-11, подсчитываются ими. Во время импульса, разделяющего контролируемые временные интервалы, в счетчики 9 и 10 переписьтается информация со счетчика И, причем счетчик 11 является нереверсивным, а счетчики 9 и 10 могут быть как реверсивными, так и нереверсивными. Если счетчики 9 и 10 нереверсивные, то разрядные выходы счетчика 11, подключенные к информационному входу блока ключей, берутся инверсные, т.е. записанное число в счетчике 11 переписьгоается в инверсном коде. Если же счетчики 9 и 10 реверсивные, то разрядные выходы счетчика 11, подключенные к блоку коммутации - прямьге, т.е. со счетчика II в счетчики 9 и 10 переписьшается записанное число в прямом коде, а счетчики 9 и 10 при поступлении импульсов с элементов 4 и 5 совпадения работают на вьпштание. Счетчиком 11 измеряется каждый входной временной интервал, с помощью импульсов бпока 8 делителей частоты с коэффициентом деления К, -- число импульсов, соответствующее первому измеренному временному инте валу, переписывается в счетчики 9 и 10 при помощи инвертора 3 и блока 12 ключей во время импульса между первым и вторым контролируемыми временными интервалами. Во время начала каждого измеряемого временного интервала счетчик 11 устанавливается в нулевое состояние формирователем 2. При поступлении второго временного интервала на входную шину I происходит его квантование на элементах 4 и 5 совпадения импульсами с выходом блока 8 делителей частоты с коэффициентами деления Kj и Kj соответственно. Импульсы с элементов 4 и 5 совпадения поступают на счетные входы счетчиков 9 и 10 для вычитания или суммирова ния. Если счетчики 9 и 10 реверсивные, посту пающие импульсы с элементов 4 и 5 совпадения поступают для вычитания из числа, соответствующего первому временному интервалу, переписанного со. счетчика 11 в прямом коде. За состоянием счетвдков 9 и 10 следит триггер 13 с помощью инвертора 14 и элемента совпадения 15. При этом во время поступления временного интервала на вход ную щину 1 могут возникнуть три ситуации: оба счетчика обнулились; счетчик 10 обнулился, а счетчик 9 не обнулился; оба счетчика не обнули;шсь. Первый случай соответствует ситуавди, когда соотнощение соседних временных интервалов не попадает в поле допуска, т.е. предшествующий временной интервал меньше нижней границы поля допуска, заданного измеряемым временным интервалом. При этом триггер в процессе контроля устанавливается сначала в единичное состояние через элемент совпадения 15, а потом опрокидывается в нулевое состояние выходным сигналом со счетчика 9. Блок регистратора 16 зарегистрирует, «гго соотнощение предшествующего временного интервала и измеряемого не попадает в поле допуска. Второму случаю соответствует ситуация, когда соотношение соседних временных интервалов находится в поле допуска. В этом случае счетчик 10 обнуляется и устанавливает триггер 13 в единичное состояние, так как. с инвертора 14 поступает разрешающий сигнал. Счетчик 9 за временной интервал не успевает обнуляться. Выход сигнала с триггера 13 регистрируется в регистраторе 16 при поступлении сигнала с формирователя 2, т.е. фиксируется попадание временного интервала в поле допуска. В третьем случае счетчики 9 и 10 не обнуляются, так как число, соответствующее предшествующему временному интервалу, переписанного из счегтка II, бопьнге перхней границы поля допуска. В этом случае триггер 13 остается в нулевом состоянии, а блок регистора по сигналу с формирователя 2 фиксирует непопадание временного интервала в поле допуска. Счетчики 9 и 10 устанавливаются в ноль вначале импульса, разделяющего соседние временные интервалы. В случае использования нереверсивных счетчиков 9 и 10 (суммирующие счетчики) процесс равнения временных интервалов будет следующим. Число, соответствующее предшествующему времешюму интервалу из счетчика 11 переписывается в инверсном коде в счетчики 9 и 10. Импульсы с элементов 4 и 5 совпадениг от квантования контролируемого временного интервала суммируются в счетчиках 9 и 10. С помощью триггера 13 производится определение попадания временного интервала с поля допуска. В процессе сравнения могут возникнуть следующие ситуации: оба счетчика 9 и 10 обнулились (переполнились), счетчик 10 переполнился, а счетчик 9 не переполнился, оба счетчика 9 и 10 не обнугались (переполнились). В первом случае контролируемый временной интервял меньше нижней границы поля допуска, при этом счетчик 10 обнуляется раньше, чем счетчик 9, а поэтому сначала триггер 13 устанавливается выходным сигналом счетчика 10 в еди1шчное состояние, а потом устанавливается в нулевое состояние выходным сигналом счетчика 9. Регистратор 16 при поступлении сигнала с формирователя 2 фиксирует непопадание контролируемого временного интервала в поле допуска. i Во вторюм случае счетчик 10 обнуляется и устанавливает триггер 13 в единишое состояние через элемент 15 совпадения. Счетчик 9 за время контролируемого интервала не успевает переполниться, а поэтому триггер остается в единичном состоянии. Сигнал с выхода триггера поступает на регистратор 16, где при поступлении сигнала с формирователя 2 регистрируется как показание контролируемого временного интервала в поле допуска. В третьем случае контролируемый временной интервал выше верхней границы поля допуска, поэтому за время действия временного интервала счетчики 9 и 10 не обнуляются и триггер 13 остается в нулевом состоя1шн. Регистратор 16 фиксирует сигнал о невхожении временного интервала в поле допуска. Применение предлагаемого анализатора ременных интервалов между импульсами в втоматизироианной системе сейсмоакустнчес79кого npoi нозирования позволяет повысить достоверность распознавания сейсмоакустических импульсов на фоне производственных помех, и, как следствие этого, позволяет уменыгшть длину опасных зон угольных пластов. Формула изобретения Анализатор временных иитервалов между , импульсами, содержащий входную шину, подключенную ко входам формирователя, первого инвертора и первым входам первого и второго элементов совпадения, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами блока делителей частоты, вход которого подключен к выходу генератора эталон ной частоты, а выход формирователя соединен с первым входом регистратора и входами установки в нулевое состояние первого и второго счетчиков, счетные входы которых соединены с выходами первого и второго элементов совпадения, соответственио, первый вход третьего элемента совпадения соединен с третьим выходом блока делителя частоты, второй вход регистратора соединен с выходом триггера, вход установки в ноль которого подключен к выходу первого счетчика, а вы18ход второго счетчика подключен к первому входу четвертого элемента совпадения, второй вход которого через второй инвертор подключен к выходу первого счетчика, а выход соединен со входом установки триггера в единичное состояние, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены блок ключей и счетчик, счетный вход которого соединен с выходом третьего элемента совпадения, а его разрядные выходы через блок ключей подключены к установочным входам в единичное состояние первого и второго счетчиков, а вход установки в ноль дополнительного счетчика соединен со вторым. выходом формирователя, при этом управляющий вход блока ключей подключен к выходу инвертора, а второй вход третьего элемента совпадения соединен с входной шиной. Источники информации, принятые во вниманне при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 475731, кл. Н 03 К 5/29, 25.10.72. 2.Патент США М 2800234, кл. 328-112, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2660908, кл. Н 03 К 5/26, 18.08.78 (прототип).