Способ стробоскопического преобразования периодических электрических сигналов

СООЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 йц 6 01 К 13/О ГОСУД АРС ПО ДЕЛАМ ЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ ьяненков ком произна Тру,"а ственд ринаго Крас- универСтробосванне.72, с. ГО вмигрет- троаз аЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Специальное конструкторстехнологическое бюро с опытныводством при Белорусском ордедового Красного Знамени госуном университете им. В.И,Лени Белорусский ордена Трудовоного Знамени государственныйситет им. В.И. Ленина,(54)(57) СПОСОБ СТРОБОСКОПИЧЕСКОПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ЗЛЕРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, заключающийсянесинхронном с входным сигналомпульсном преобразовании этого снала, при котором считывают дискные значения сигнала в моменты сбирОвания ( выборки ), формируют пвзятым подряд выборкам последовтельность расширенных сигналов,поминают выборки с присвоением ЯО 1 О 18019 А дой выборке номера 1 в порядке поступления, 1 = 1, 2.заменяютномеркаждой взятой выборки нарассчитанный номер А и воспроизводнлпреобразованный сигнал по выборкам впорядке естественного возрастанияномеров А, т.е. по А= 1, 2о г л и ч.а,ю щ и й с я тем, что,с целью уменьшения времени получения преобразованного сигнала, начинают процесс запоминания выборокс первой и второй - двух следующихподряд выборок, принадлежащих одному Фронту первого расширенногосигнала, определяют целое число 2.периодов стробирующей последователь-ности в одном расширенном сигнале, , Жопределяют пропорцию ХР, в которойд,амплитуда 0 третьей выборки, при" каффнадлежащей тому же, что и у первогорасширенного сигнала, фронту второ- %аевго расширенного сигнала и попавшейв интервал между амплитудами О иу первой и второй выборок, делитэтот интервал, и рассчитывают номера А;, равные А:1 р (вой Гръ+х 1), )фффффгде вод - операция "взять по модулю",причем :для первой и0-0Р Ог-О,второй выборок, принадлЕжащих пере нему фронту расширенного сигнала, а процесс запоминания выборок зака чивают на выборке с номером 1 .РХИзобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для исследования периодических электрических сигналов с неизвестным периодом следования в автоматических цифровых измерительных системах.Известен способ стробоскалического осциллографирования, основанный на случайных совпадениях строб О импульсов с повторяющимся исследуемым сигналом, в котором очереднущ регистрацию совпадения осуществляют только при совпадении строб-импульса с соседним интервалом исследуе- мого сигнала отстоящим от цредыдущего на заданном временном интервале 1Недостатком этого способа является бОльшое время стробоскоПического преобразования обусловленное тем, что выборки мгновенных значений осуществляют не по каждому стробимпульсу.НаиболЕе близким к изобретению по технической сущности является способ стробоскопического преобразования, заключающийся в несинхрон-, ном с входным сигналом импульсном преобразовании этого сигнала, при котором считывают дискретные эначения сигфла в моменты стробированйявыборкй), формируют по взятым под ряд выборкам последовательности расЗО ширенных сигналов, формируют опор-; ную последовательность коротких им пульсов с частотой следования, рав" ной частоте следования расширенных сигналов, Формируют интервал преоб; разования, в качестве границ которого используют ближайшие друг к 40 другу импульсы совпадений строб-импульсов с импульсами опорной последовательности, запоминают в интервале преобразования все выборки с присвоением каждой выборке номера 45в порядке поступления, 1 = 1,2, определяют Мб- число выборок иМ - число расширенных сигналов в интервале преобразования присваивают каждой выборке с номеромномер А, рассчитываемый по Формуле А 1 =1 Ми ( %ООМА), где 1= 1,2, Й вод - операция "взять по морулю", воспроизводят првобраэованньЩсигнал по выборкам, взятым в интервале преобразования, в порядке естественного возрастания номеров Д, А 1 ф 2,Кь Е 23.Недостатком известного способаявляется большое время получения преобразованного сигнала - временно го интервала от,момента начала преобразования до момента окончания воспроизведения преобразованного сигнала. Это обусловлено тем, что, последовательность операций способа 65 осуществляется во времени за четыре основных последовательно идущих этапа; этап 1 ожидания начальнбй границы интервала преобразования, в качестве которой используется первый импульс совпадения строб-импульса с коротким импульсом опорной последовательности; этап 2 запоминания выборок в интервале преобразования; этап 3 определения А= 1; этап 4 воспроизведения преобразованного сигнала. Поскольку момент начала преобразования является независимым относительно периода входного сигнала, длительность этапа 1 может изменяться от 0 до вепичины И Тд, где Т = 1/Рд, Р - частота следования расширенных сигналов, и в среднем составляет Хи Т/2, т,е. половину длительности этапа 2 (интервала преобразования). Большая длительность этапа 1, а также невозможность параллельного проведения этапов 2 и 3, 4, увеличивает время получения преобразованного сигнала.1Цель изобретения - уменьшение времени получения преобразованного сигналаЦель достигается тем, что согласно способу стробоскопическогО преобразования периодических электрических сигналов, заключающемуся в несинхронном с входным сигналом импульсном преобразований этого сигнала, при котором считывают дискрет ные значения сигнала в моменты стро бированиявыборки), формируют по взятым подряд выборкам последователь-. ность расширенных сигналов, запоминают выборки с присвоением каждой номера 1 в порядке поступления, 1 = 1,2 заменяют номер 1 каждой взятой выборки на рассчитанный номер А и воспроизводят преобразованный. сигнал по выборкам в порядке естественного возрастания номеров Д т.е, по А = 1,2 начинают йроесс запоминания выборок с первой и второй - двух следующих подряд выборок, принадлежащих одному Фронту первого расширенного сигнала, определяют целое число 2. периодов стробирующей последовательности в одном расширенном сигнале, определяют пропорцию ЯР, в которой амплитуда О третьей выборки, принадлежащей тому же, что и у первого расширенного сигнала, фронту второго расширенного сигнала и попавшей в интервал между амплитудами 0 и Опервой и второй выборок, делит этот интервал, и рассчитывают номера А, равные А 1 = 1 Р (МОд Гр + Х 3где щод- опе рация "взять по модулю", причем Х Оа е т ЯР .-удля первой и второй выборок, принадлежащих переднему фронФту расзаиренного сигнал, а процессзапоминания выборок заканчивают навыборке с номером 3 = рк Ф Х.Способ реализуется следующим образом.Выбирают первую и вторую выборкидве следующие подряд выборки на переднем,или заднем фронте первогопосле момента начала стробоскопического преобразования, .раааиренногосигнала. Одновременно запоминаютвсе выборки, начиная с первой, взятые подряд строб-импульсами, несинхронными с исследуемым сигналом. Изследующих после первой и второй выборок выбирают третью выборку. третья выборка определяется из условиятого, что она.берется на таком же .Фронте второго. расширенного сигнала,на каком брались первая и втораявыборки в первом расширенном скгна 20ле, и что ее амплитуда 03 попадаетв интервал между амплитудами, 0 и0 первой и второй выборок.Определяют. целое число 2. периодовстробирующей последовательности в 25интервале. между второй и третьей.выборками, т,е.;.число выборок в одном расширенном сигнале, например,подсчитав число строб-.импульсов винтервале между второй и. третьей - 30выборками, включая одну из них .вторуюили третью),Определяют пропорциюХ, в которойамплитуда третьей выборки делит ин.тервал между амплитудами первой ивторой выборок. Пропорцию. определяютпо формуле, например, для выборок,взятых на .переднем Фронте.х О.-йР О ц" И):40.ю ./, .Зная величины 2, Х и , определяют количество выборок Я, котороенеобходимо запомнить, равное45И= х+ М,Зная величины р и Й 1, производятрасстановку выборокр т.е. выборкам,.имеющим естественную нумерацию впорядке их получения (начальной вы.борке присвоен номер 1, следукмцийномер 2 и т.д 4-той - номер. 4 = 1,2 И), присваивают номераА; = 1 р (вод Ерх+хЗ), И):1 мгде вой - операция фвэять пег модулю",Воли после расстановки. воспроиз-; вести, преобразованный сигнал но. выборкам в порядке естественного воз растания иберов, т.е. от выборки с А1 до выборки с А щ р 2. Ф Х то получают преобразованный сигнал, отображдвщий форму исследуемого сигнала. 65 На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способУстройство состоит иэ стробоскопического смесителя 1, усилителя- расширителя 2, аналого-цифрового преобразователя (ЪЦП) 3, генератора 4, строб-импульсов, первого блока 5 сравнения кодов, регистра б сдвига, первого счетчика 7 импульсов, вы- числителя 8, второго счетчика 9 импульсов, второго блока 10 сравнения кодов, первого и второго .блоков 11, 12 памяти.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии регистр 6 сдвига, счетчики 7 и 9, аппаратура вычислителя 8; блоков 11 и 12 памя-, ти установлены в фОф. Работа ИП 3 счетчиков 7 и 9,запрещена. Сдвиг и запись информации в регистр Б сдвига разрешены, но поскольку эти операции производятся после поступления нового кода выборки от АЦП 3, они не реализуются. Строб-импльсы от генератора 4 подаются на второй вход строб-импульса 1, на первый вход которого подается исследуемый сигнал, На выходе усилителя-расширителя 2 при этом имеется усиленный расширенный сигнал.В начальный момент на первый управляющий вход АЦП 3 подается сигнал "Старт" и разрешает его работу.При этом цифровые коды выборок,поочередно поступают на входы двУхразрядногооегистра 6 сдвига, который осуществляет запись по заднему, а сдвиг по переднему Фронту импульсов поступившего кода. Блок 5 сравнения кодов в случаер если коды двух последовательно взятых выборок О и 9 не равны между собой. т.е. в случае, когда они лежат на Фронте расширенного .сигнала, выбаратывают сигнал, по которому: в ячейку памяти с номером д = 1 второго .блока 12 памяти переписывается первая выбор" ка (код Ц ); в ячейку йамяти с номером= 2 второго блока 12 памяти переписывается вторая выборка (код 0.); разрешается запись в следующие ячейки второго блока 12 памяти разрешается работа счетчиков 7 и 9 счетчик 9 устанавливается в состояние "2"; в вычислитель 8 считываются коды 0 и О р блокируется управляю" щий вход вычислителя 8.После этого блоки 1 - 6 продолжают. работать, как описано. Вычислитель 8 вычисляет разность АО . = О - 0 и запоминает ее знак, счетчики 7 и 9 подсчитывают число поступающих на их входы строб-импульсов. Кроме того, после поступления кода каждой следующей выборки1018019 по первым информационным входам вычислитель 8 проверяет не попадает ли ее амплитуда в интервал между амплитудами первой и второй выборок, В случае, когда в указанный интервал попадает выборка, вычислитель 8 считывает из регистра б сдвига кодыи Ц, вычисляет разность ЬО= О - О и производит сравнение знаков Ь О и ЬО . Если знаки ЬО и, ЬО разные, т.е. выборка О, взята не на том же фронте,что первая и вторая выборки, то процесс записи выборок во второй блок 12 памяти и ,счет строб-импульсов счетчиками 7 и 9 продолжаются. Если знаки ЬО и 15 Ь одинаковы, т,е. выборка с амплитудой 0 взята на том же Фронте второго расширенного сигнала, что первая и вторая выборки, то вычислитель 8 запоминает О в качестве20 . 03, считывает из первого счетчика 7 записанное в нем число 2.и по полу-. ченным данным 2., Ьр, Ц и О рассчи- тывает по формуле (1) величину Ур в виде, например, несократимой пра-, 25 вильной дроби, рассчитывает па Формуле (2) величину М и по формуле(3)1номера АВеличина (р+ Х ) с информационных выходов вычислителя 8 подается ЗО на первые входы блока 10 сравнения кодов, В момент когда во втором счет-, чике 9 подсчитано (р 2. + Х ) строб- импульсов, блок 10 вырабатывает сигнал, который запрещает работу АЦП 3 и этап 2 запоминания выборок заканчивается.Одновременно, по мере расчета но- еРов А и получения выборок, вычислитель 8 производит расстановку выборок, т.е. адресам (номерам) , по ф) которым выборки в порядке поступле-, ния записывались во второй блок 12 памяти, ставит в соответствие адрес (номер) Д , рассчитанный по Формуле (3), Адрес Д; поступает на.адресные 45 входы первого блока 11 йамяти, и вячейку с адресом Д последнего переписывается выборка из ячейки с адре-.сомвторого блока 12 памяти.После переписи выборки с номером(р 2. +Х) из блока 12 памяти в блок11 памяти цикл стробоскопическогопреобразования з"канчивается.Преобразованный сигнал, считанныйиз первого блока 11 памяти по выборкам в .порядке естественного возрастания адресов А, отображает формуисследуемого сигнала.Операции предлагаемого способаосуществляются за четыре основных эта"па: этап 1 ожидания начальной границы.интервала преобразования, вкачествекоторой используются пер"вая из двух выборок, лежащих на фронте расширенного сигнала; этап 2 запоминания ( Р,Х +Х) выборок ( интер"вал преобразования); этап .3 расчета Д, = 1, после которого можнопроводить этап 4 воспроизведенияпреобразованного сигнала, Длительность этапа 1 при реализации предлагаемого способа стробоскопического преобразования не может превысить величины Г - периода следования расширенных сигналов - и всреднем составляет Т/2.Кроме того, последовательностьопераций предлагаемого способа позволяет начать этап 3 до окончанияэтапа 2, поскольку величины 2., О,Ци О, необходимые для проведения этапа 3, получают за время Т, от начала этапа 2, включающего в общемслучае несколько расширенчых сигналов ( ЙЪ 1 ),Сокращение длительности этапа 1ст момента начала преобразованиядо начала интервала преобразования,а также воэможность параллельногопроведения этапов 2 и 3,4 позволяют уменьшить время получения преобразованного сигнала. ВНИИПИ Эакаэ 3530743Тираж 710 Подписное Филиал ППП "Патент",г,ужгород,ул.Проектная,4