Способ и устройство регистрации формы однократных электрических сигналов Советский патент 1982 года по МПК G01R29/02 

подключен к генератору импульсов, а выход блока записи-считывания сое динен с входом счетчика, выход кото рого подключен к обнуляющему входу адресного блока, подключенного чере блок масштабирования к блоку записи считывания (2j. Окончание регистрации в известно способе происходит один раз, по сов падении сигнала x(t) с заранее уста новленным признаком. В условиях априорной неопределенности относительно длительности и спектра исследуемого сигнала установленный .признак конца регистрации может многркратно повторяться, При этом окончание регистрации наступает с появлением первого из многократно повторяющегося признака конца регистрации. Информация об участке сигнала, поступающая после первого признака окончания регистра ции, теряетсп, т.е. происходит резкое, снижение точности регистрации на всем временном диапазоне исследу емого сигнала. В известном устройстве осуществляется однократное выделение конца сигнала при многократном его появлении, что приводит к тому, что исследуемый сигнал, поступающий пос еле первой команды Конец регистра ции, теряется, Недосягатком известного способа и известного устройства является поте ря информации в условиях априорной неопределенности относительно длительности и спектра исследуемого си нала. . , Целью изобретения является умень шение потери информации в условиях априорной неопределенности относительно длительности и спектра иссле дуемого сигнала. Эта цель достигается тем, что согласно способу регистрации формы однократных электрических сигналов, заключающемуся в преобразовании сигнала в цифровой код, запоминании кодированных дискретных значений сигнала, исключении запомненных кодированных значений сигнала через один отсчет при превышениях регистрируемого объема информации, запоминании на позиции исключенных значений сигнала последующих кодиро ванных значений .сигнала, дискретные отсчеты берут в моменты первого из повторяющихся подряд пересечений сигнала с уровнями квантования, запоминают отсчет времени и позици, соответствующую последнему запомненному значению сигнала и отсчету времени, необходимуй для запоминани последующего кодированного значения сигнала и отсчета времени, восстанавливают и отображают эарегиСтриро ванную часть сигнала после каждого нового запомненного дискретного значения сигнала и отсчета времени до появления последующего кодированного дискретного значения сигнала, исключают уровни квантования через один и запомненные отсчеты времени, соответствующие исключенным значениям сигнала при превы- шениях регистрируемого объема информации, запоминают на позиции исключенных отсчетов времени последующие отсчеты времени, непрерывно восстанавливают и отображают форму сигнала после его окончания. При этом устройство регистрации формы однократных электрических сигналов , содержащее усилитель, вход которого соединенс шиной-исследуeMoro сигнала , а выход - с входом аналого-цифрового преобразователя, . выходом подключенного к первому входу первого блока памяти, второй вход которого связан с первым выходом блока записи-считывания, а третий . : вход - с выходом адресного блока, первый вход которого соединен с выходом первого сч;етчика импульсов, первым входом подключенного к третьему выходу блока записи-считывания, генератор импульсов и блок отображения, снабжено блоком восстановления формы сигнала, блоком дискретных отсчетов, регистром памяти, вторым счетчиком., импульсов и вторым блоком памяти, выход которого связан с вторым входом блока восстановления формы сигнала, второй управляющий вход - с третьим входом первого блока памяти и информационным входом регистра памяти, первый управляющий вход - с., вторым входом первого блока памяти, а информационный вход .с выходом второго счетчика импульсов, обнуляющий вход которого соединен с обнуляющим входом адресного блока и третьим выходом блока записи-считывания, а счетный вход - с первым выходом генератора импульсов, третий выход которого подключен к третьему входу блока восстановления формы сигнала, а второй выход - к счетному входу адресного.блока, выход переполнения которого связан с вторым входом перво.го счетчика импульсов, второй вход - с вторым выходом блока восстановления формы сигнала, а установочный вход - с выходом регистра- памяти,, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока записи-считывания, входом подключенного к третьему входу адресного блока и выходу блока дискретных отсчетов, управляющий вход которого связан с выходом первого счетчика импульсов, а вход - с входом первого блока памяти, выход которого соедииен с первым пходом блока восста яовления формы сигнала, первым выходом подключенного к входу блока отображения. Реализация способа рассматривае ся на примере сигнала x(t), привед ного на фиг.1 б. Аналоговый (непр рывный) электрический сигнал x(t) преобразуется в цифровой код. Это преобразование заключается в том, что текущее значение аналогового с нала x(t) отождествляется с одним из соседних уровней квантования (,1,2,...), которому соответс вует определенный цифровой код. Дискретные отсчеты берутся в мо менты первого из повторяющихся под ряд пересечений исследуемым сигналом уровней квантования. Это также означает, что дискретные отсчеты б рутся и при одном неповторяющемся подряд пересечении сигнала с уровн ми квантования. Причем каждому дис кретному отсчету соответствует коди рованное значение сигнала. С запоминанием кодированных дискретных значений сигнала и соответствующих отсчетов времени также запоминается позиция последнего за помненного кодированного дискретного значения сигнала и отсчета вре мени. Это необходимо для запоминани последующего кодированного дискретн го значения сигнала и отсчета време ни, так как после каждого запоминания кодированного дискретного значения сигнала и соответствукяцего отсчета времени регистрация прекращается и начинается восстановление и отображение формы зарегистрирован ной части сигнала, которое длится до взятия и запоминания последующего дискретного значения сигнала по первому из повторяющихся подряд пер сечений сигнала с уровнями квантования. По запомненной позиции последнег записанного значения сигнала к времени определяется позиция последующего запоминаемого кодированного значения сигнала и отсчёта времени Признаком окончания регистрации является окончание з«п«сги кодирован ных дискретных значвймй сигнала и соответствующих отсчётов времени. Этот признак конца регистрации выцеляется многократно - после каждого взятия и запоминамия кодированных, значений сигнала и отсчетов времени. При таком многократном выд лении конца регистрации в условиях априорной неопределенности относительно длительности и спектра сигна ла повышается точность регистрации на всем временном диапазоне. Этот вывод следует из того, что последний из многократно повторяюL-дахся признаков конца регистрации выделяется после запоминания последнего кодированного дискретного значения сигнала и соответствующего отсчета времени, т.е. по окончании сигнала. При каждом превышении регистрируемого объема информации исключаются уровни квантования через один, исключаются запомненные кодированные дискретные значения сигнала и соответствующие отсчеты времени через одно значение. В данном случае регистрированный объем информации, так же как и при известном способе можно выразить через максимальное число регистрируемых отсчетов М. Поэтому после превышения числа зарегистрированных отсчетов более М происходит исключение .половины уровней квантования через один, а также исключение кодированных дискретных значений сигнала и соответствующих отсчетов времени через одно значение. На позиции исключенных кодированных дискретных значений сигнала и отсчетов времени запоминаются последующие кодированные дискретные значения сигнала и отсчёты времени. Одновременно с этим запоминаются позиции последующих записываемых значений сигнала и времени. По. окончании записи каждого кодированного дискретного значения сигнала vf отсчета времени начинается восстановление и отображение формы зарегистрированной части сигнала, которое длится до появления последукнцего кодированного значения сигнала. Отсчет времени tg соответствует превышению максимального числа М зарегистрированных отсчетов. При этом исключаются уровни квантования через один, а также исключаются кодированные дискретные значения сигнала и отсчеты времени через одно значение и так далее. При окончании сигнала, после запсялинания последнего кодированного дискретного значения сигнала и соответствующего отсчета времени происходит восстановление и отображение формы сигнала, т.е. регистрация сигнала на этом полностью заканчивается . На фиг,1 приведен график зависимости уровня квантования от времени; на фиг.2 - структурная электрическая схема варианта устройства, реализующего способ. Устройство состоит из усилитея 1, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2, первого блока 3-памяти, блока 4 восстановления формы сигнала, блока 5 отображения, блока 6 дискретных отсчетов, первого счетика 7 импульсов, адресного блока 8, лока 9 записи-считывания, регистра

10 памяти, генератора 11 импульсов, второго счетчика 12 импульсов и второго блока 13 памяти.

Устройство работает следуюгдим образом

Перед началом регистрации блоком 9 записи-считывания обнуляется адресный блок 8, Первый 7 и второй 12 счетчики.

Исследуемый сигнал x(t) усиливается усилителем 1, преобразуется в цифровой код следящил - АЦП 2 и поступает на блок б выбора дискретных отсчетов.

В момент t. первого пересечения .сигналом x(t) (фиг.1 а) уровня квантования у с выхода блока 6 выбора дискретных отсчетов на адресный блок 8 и блок 9 записи-считывания поступает управляющий сигнал под действием которого, адресный блок 8 выбирае позицию (5 (адрес) блоков 3 и .13 памяти, в которую соответственно запоминаются K(t и ц,, а блок 9 записисчитывания вырабатывает сигнал записи информации в блоки 3 и 13 памяти. Длительность этого сигнала равна времени записи информации в блоки 3 и 13 памяти. После этого блок 9 записи-считывания возвращается в исходное состояние - состояние считывания .

Одновременно с записью информ ции x(t|l, t в блоки 3 и 13 памяти в регистр 10 памяти запомш1ается позиция Q .

Окончание записи сигнала х(Ц;) и отсчета времени t есть первый из многократно повторяющегося йризнака конца регистрации. При этом блок 9 записи-считывания автоматически переходит из режима записи в режим считывания.

В режиме считывания из блоков 3 и 13 памяти выводится зарегистрированная информация, которая, поступает на блок 4 восстановления формы сигнала. После восстановления зарегистрированный участок сигнала высвечивается на блоке 5 отображения.

В момент t2 пересечения сигналом x(t) (фиг.la) уровня квантования Ул с выхода блока б выбора дискретных отсчетов на адресный блок 8 и блок 9 записи-считывания поступает управляющий сигнал, под действием которого адресный блок 8 на основании позиции Q, хранящейся в регистре 10 памяти, выбирает-позицию Q,2 блоков 3 и 13 памяти, соответствующую запоминаемым значениям x(tj) и t/j,, блок 9 записи-считывания вырабатывает сигнал записи информации в блоки 3 и 13 памяти. Далее в регистр 10 памяти запоминается позиция Qi2.

Окончание записи сигнала x(t.y) и отсчета времени t есть второй из

многократно повторяющегося признака конца регистрации. При этом блок 9 записи-считывания автоматически переходит из режима записи в режим счтывания.

В режиме считьшания из блоков 3 13 памяти выводится зарегистрированная информация, которая поступает на блок 4 восстановления сигнла. После восстановления зарегистрированный участок сигнала высвечивается на блоке 5 отображения и т.д.

В момент tg (фиг.la) первого переполнения емкости блоков 3 и 13 (Памяти первый счетчик 7 считает им|Пульс переполнения адресного блока (для большей наглядности конкретное иисло емкости памяти,, равно девяти). Код с выхода первого счетчика 7 поступает на блок 6 взятия дискретных отсчетов. При этом блок взятия дискретных отсчетов выдает управляющие сигналы на блок 9 записи-считьшания и адресный блок 8 при пересечении сигнала x(t) с каждым вторым уровнем квантования (фиг.1а). Это приводит к равномерному распределению точности.регистрации по,всему временному диапазону регистрируемого сигнала.

В момент (фиг.16) пересечения сигнала x(t) с уровнем квантования yg запомненные значения x(t,) и позиции блоков 3 и 13 памяти исключаются, а на их место ( запоминаются значения x(f) и t . . Далее в регистр 10 памяти запоминается позиция (i .

Окончание записи сигнала x() и отсчета времени t есть десятый из многократно повторяющегося признака конца регистрации. При этом блок 9 записи-считывания автоматически переходит из режима записи в режим считывания.

В режиме считьшания из блоков 3 и 13 памяти выводится зарегистрированная информация, которая поступает на блок 4 восстановления формы сигнала. После восстановления зарегистрированный участок сигнала высвечивается на блоке 5 отображения.

В момент (фиг. 16) пересечения сигналаx(t) с уровнем квантования yg запомненные значения х(Ъд) и t на позиции QA,, которая определяется по хранящейся в регистре 10 памяти поз.иции QI , исключаются. На позицию Q4 запоминаются значения x(t ) и t . Далее в регистр 10 памяти запоминается позиция .

Окончание записи сигнала x(t.t) и отсчета времени есть одиннадцатый из многократно повторяющегося признака конца регистрации. При это блок 9 записи-считывания автоматически переходит из режима записи в режим считывания. В режиме считывания из блоков 3 и 13 памяти выводится зарегистриров ная информация, которая поступает н блок4 восстановления формы сигнала. После восстановления зарегистри рованный участок сигнала высвечивае ся на блоке 5 отображения и т.д. Окончание записи последнего значения сигнала ) и соответствую щего отсчета времени есть последний из многократно повторянвдего ся признака конца регистрации, кото Е«лй совпадает с концом сигнала x{t) При этсм блок 9 записи-считывания автоматически переходит из режима записи в режим считывания, который больше не прерывается, так как с блока 6 выбора дискретных отсчетов на блок 9 записи-считывания по окон чании сигнала x(t) управляющих сигн лов не поступает. В режим считывания из блоков 3 и 13 памяти выводится зарегистрированная информация, которая поступае на блок 4 восстановления формы сигнала. После восстановления зарегистрированный сигнал P(t) высвечив ется на блоке 5 отображения. Так как по окончании сигнала x(t режим считывания информации из блоков 3 и 13 памяти не прерывается, то соответственно не прерывается восстановление и отображение зареги трированного сигнала. Йредлагаемый способ и устрюйство позволяет уменьшить потерю информации в условиях априорной неопределенности относительно длительности и спектра исследуемого сигнаша, т.е повысить точность регистрации на всем временном диапазоне исследуемого сигнала. Формула изобретения 1. Способ регистрации однократных электрических сигналов, заключающийся в преобразовании сигнала в цифровой код, запоминании кодированных дискретных значений сигнала, исключении запомненных кодированных значений сигнала через один отсчет при превышениях регистрируемо го объема информации, запоминании на позиции исключенных значений сигнала последующих кодированных значений сигнала, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения пэтери информации в условиях априорной неопределенности относительно длительности и спектра исследуемого сигнала, дискретные отсчеты берут в моменты первого из повторяющихся подряд пересечений сигнала с уровнями квантбвакия, запоминают отсчет времзни и позицию, соответствующую последнему запомненному значению сигнала и отсчету времени, необходимую для запоминания последующего кодированного значения сигнала и отсчета времени, восстанавливают и отображают зарегистрированную часть сигнала после каждого нового запомненного дискретного- значения сигнала и отсчета времени до появления последующего кодированного значения сигнала, исключают уровни квантования через один и запомненные отсчеты времени, соответствующие исключенным значениям сигнала при превьлшениях регистрируемого объема информации, запоминают на позиции исключенных отсчетов времени последующие отсчеты времени, непрерыпвно восстанавливают и отображают форму сигнала после его окончания. 2. Устройство регистрации формы однократных электрических сигналов, содержащее усилитель, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а выход - с входом аналого-цифрового преобразователя, выходсил подключенного к первому входу первогл блока памяти, второй вход которого связан с первым выходом блока записи-считывания, а третий вход - с выходом адресного блока, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика импульсов, первым входом подключенного к третьему выходу блока записи-считывания, генератор импульсов и блок. отображения отличающееся тем, что, с целью уменьшения потери информации в условиях априорной неопределенности относительно длительности и спектра исследуемого сигнала, оно снабжено блоком восстановления формы сигнала, блоком дискретных отсчетов, регистром памяти, вторым счетчиком импульсов и вторым блоком памяти, выход которого связан с вторым входом блока восстановления формы сигнала, второй управляющий вход - с третьим входом первого блока памяти и информационным входом регистра памяти, первый управляющий вход с вторым входом первого блока памяти, а информационный вход - с выходом второго счетчика импульсов, обнуляющий вход которого соединен с обнуляющим входом адресного блока и третьим входом блока записи-считывания, а счетный вход - с первым выходом генератора импульсов, третий вход которого подключен к третьему входу блока восстановления формы сигнала, а второй выход - к счетному входу адресного блока, выход переполнения которого связан с вторым входом первого счетчика импульсов,.

второй вход - с вторым выходом блока восстановления формы сигнала, а установочный вход - с выходом ре,гистра памяти, управляющий вход которого соединён с вторым выходом блока записи-считывания, входом подключенного к третьему входу адресного блока и выходу блока дискретных отсчетов, управляющий вход которого связан с выходом первого счетчика: импульсов, а вход - с входом первого блока памяти, выход которого соединен с первым входом блока восстановления формы сигнала, первым выходом подключенного к входу блока отображения ,

Источники информации,

Принятые во внимание при экспертизе

1.Приборы для научных исследований, 1972, 8.

2.Авторское свидетельство СССР № 703846, кл,.С Об К 15/18, 1977

(прототип).

т)

S.

у/7

6 S ij ig iro tf in

Ш)

Pft}- S0ccfnaffO /ieHf/ме/ сигнал

tl3