Анализатор амплитудно-временных параметров случайных сигналов

(5 ПИСАНИ ЕТЕНИ СВИДЕТЕПЬСТ ВТОРСКО.И. Ивановедовательский и физических проблеко7(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Гельман М.М., Степанов Б.М.,Филинов В.Н, Дискретные преобразования моноимпульсных электрических сигналов. М.: Атомиздат, 1975, с. 153159.(54)(57) АНАЛИЗАТОР АМПЛИТУДНО-ВРЕ 1 ЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ,содержащий пусковое устройство, генератор развертки, блок калибровки,электронно-лучевую трубку, линию задержки, усилитель, блок автоматики,генератор импульсов подсвета, генератор считывания и запоминающее устройство, вход анализатора соединен свходом блока автоматики, первый выходкоторого соединен с информационнымвходом запоминающего устройства, второй выход соединен с управляющимивходами генератора развертки и генератора импульсов подсвета и через генератор считывания соединен с адресным входом запоминающего устройства,третий выход соединен с управляющимвходом блока калибровки, выход пускового устройства соединен с запускающим входом генератора развертки,выход которого соединен с входомсистемы горизонтального отклоненияэлектронно-лучевой трубки, а выходгенератора импульсов подсвета соединен с ее модулятором,. о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия при одновременном упрощении устройства, в него дополнительно введены два коммутатора, двухканальный оптический транслятор изображения, фотоприемная матрица, О пороговых элементов, шифратор и цифроаналоговый преобразователь, причем анод анализатора через последовательно соединенные линиюзадержки, усилитель и второйкоммутатор соединен с входом системы вертикального отклонения электронно-лучевой трубки и соединен с входом первого коммутатора, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора считывания, а выход - с входом пускового устройства, выход блока калибровки соединен с вторым входом второго коммутатора, третий вход которого соединен с выходом линии задержки, а четвертый вход - с выходом цифроаналогового преобразователя, третий выход блока автоматики соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов, управляющим входом двухканального оптического.транслятора изображения, а четвертый выход соединен с управляющим входом усилителя, выход электронно-лучевой трубки через двухканальный оптический транслятор иэображения оптически связан с входом фотоприемной матрицы, адресные входы которой соединены с первым выходом генератора считывания, а ее выходы через пороговые элементы соединены с входами шифратора, выход шифратора соединен с информационным входом запоминающего устройства; выход кото1179228 40 рого соединен с входом цифроаналогового преобразователя и с первым выходом анализатора, а второй выход Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах амплитудновременного анализа случайных сигналов и их обработки в цифровых вычислительных машинах.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия при одновременном упрощении устройства.На чертеже показана структурная 1 Осхема анализатора амплитудно-временных параметров случайных сигналов.Схема содержит пусковое устройство 1, выход которого соединен свходом генератора 2 развертки, блок 153 калибровки, электронно-лучевуютрубку (ЭЛТ) 4, линию 5 задержки,соединенную с входом усилителя 6,блок 7 автоматики, генератор 8 импульсов подсвета, генератор 9 считывания, запоминающее устройство(ЗУ) 10, задающий генератор 11,счетчик 12 первый коммутатор 13,второй коммутатор 14, двухканальныйоптический транслятор 15, фотоприемную матрицу 16, п пороговых элементов 17, шифратор 18, цифроаналок 1говый преобразователь 19.Пусковое устройство 1 подключенок входу генератора 2 развертки, ЗОуправляющий вход коммутатора 13 ивход блока 3 калибровки соединеныс выходом блока 7 автоматики, суправляющим входом второго коммутатора 14 и управляющим входом транслятора 15, выход которого соединенс первым входом Фотоприемной матрицы 16, второй вход которой соединенс выходом генератора 9 считыванияи с первым входом запоминающегоустройства 10, второй вход которогоподключен к одному из выходов блока7 автоматики, а выходы Фотоприемнойматрицы через пороговые элементы 17соединены с входами шифратора 18,выход которого соединен с третьим двухканального оптического транслятора изображения вс вторым выходом анализатора,входом запоминающего устройства 1 О, выход которого через цифроаналоговый преобразователь 19 подключен к одному из входов второго коммутатора 14,Первый коммутатор 13 служит для коммутации входного сигнала Ц и импульсов генератора 9 считывания на вход пускового устройства 1, которое формирует импульсы запуска генератора 2 развертки, последний представляет собой генератор линейно изменяющегося напряжения, работающий в ждущем режиме и осуществляющий развертку луча электронно-лучевой трубки 4 по координате Х (координата времени); блок 3 калибровки Формирует эталонные временные интервалы и напряжения для калибровки ЭЛТ 4; ЭЛТ 4 представляет собой обычную широкополосную трубку без запоминания и служит для отображения анализируемого сигнала Б(1) в увеличенном масштабе времени на экране ЭЛТ; оптический транслятор 15 изображения представляет собой линзовую или световолоконно-линзовую систему для проецирования изображения с экрана ЭЛТ 4 на приемную площадку фотоприемной матрицы 16, второй канал предназначен для визуального наблюдения изображения ЭЛТ в контрольных режимах;фотоприемная матрица 16 представляет собой многоэлементный матричный (координатный) фотоприемник и служит для преобразования Формы светового сигнала с экрана ЭЛТ 4 в электрический эквивалент; пороговые устройства 17 обеспечивают обнаружение и Фиксацию засвеченных элементов фотоматрицы 16 исследуемым сигналом с экрана ЭЛТ путем срабатывания в состояние логической "1" пороговых устройств 17. Цифратор 18 преобразует позиционный код состояний пороговых устройств 17 в двоичный или двоично-десятичный код для минимизации емкости ЗУ 1 О и3 1179 воз 1 ожности дальнейшей цифровой обработки; линия 5 задержки компенсирует задержку запуска генератора 2 развертки относительно входного сигнала Б, усилитель б представляет собой усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и обеспечивает масштабирование входного сигнала по уровню с целью полного использования рабочей площадки экрана ЭЛТ 4,второйкоммута О тор 14 по командам с блока 7 автоматики обеспечивает, в зависимости от режима работы, коммутацию на вход ЭЛТ 4 непосредственно сигнала (выход линии 5 задержки ц, усиленного 15сигнала Б(г.) (выход усилителя 6), сигналов калибровки (выход блока 3 калибровки), восстановленного сигнала 11(С) для визуального наблюдения (выход цифроаналогового преобразователя 20 19); генератор 8 импульсов подсвета формирует импульсы подсвета луча ЭЛТ, которые отпирают модулятор ЭЛТ 4 лишь на время длительности сигнала 0, исключая тем самым паразитную 25 засветку экрана ЗЛТ во время отсутствия сигнала Б; блок 7 автоматики обеспечивает приближенный анализ сигнала 0(г.) по уровню и длительности, в зависимости от которых он управляет коэффициентом усиления усилителя 6 и скоростью развертки генератора 2, а также управляет работой коммутаторов 13 и 14, запоминающим устройством 10, генератором 9 считы 35 вания и управляет каналами оптического транслятора 15; генератор 9 считы-.вания формирует адресные коды опроса . элементов фотоприемной матрицы 16 иадресные коды запоминающего устройстО ва 10; цифроаналоговый преобразователь 19 обеспечивает визуальное на 3блюдение анализируемого сигнала Б путем его восстановления преобразователем 19 в аналоговой форме по полученному цифровому образу сигнала, коды которого записаны в; ЗУ 10, и последующего отображения сигнала с выхода преобразователя 19 на ЗЛТ 4. Анализатор работает следующим об разом.Исследуемый сигнал 11(Т) через коммутатор 13 поступает на вход пускового устройства 1, который запускает генератор 2 развертки, рабо тающий в ждущем режиме. Пилообразное напряжение развертки с выхода генератора 2 поступает на пластины 228 4системы временного (горизонтального)отклонения луча электронно-лучевойтрубки (ЭЛТ) 4 и осуществляет развертку луча ЭЛТ с заданной скоростьюпо координате Х. Одновременно исследуемый сигнал, пройдя через линию5 задержки, усиливается усилителем6 в заданное число раз и через коммутатор 14 поступает на пластины .системы сигнального (вертикального)отклонения луча ЭЛТ, осуществляяего отклонение по координате У. Впроцессе воспроизведения сигналаБ(С) на экране ЭЛТ блок 7 автоматики управляет генератором 8 импульсов подсвета, который осуществляетуправление ЭЛТ 4 по модулятору,обеспечивая отпирание электронноголуча трубки на время длительностисигнала Б. В результате на экранеЭЛТ 4 однократно воспроизводится форма исследуемого сигнала с заданными коэффициентами преобразованияего амплитудно-временного масштаба, которые определяются крутизной напряжения развертки генератора 2 и коэффициентом усиления усилителя б, Данные параметры задаются блоком 7автоматики и определяются на основе приближенного анализа Б(г:) по уровню и длительности в этом же блоке путем сравнения сигнала с рядомфиксированных пороговых напряженийи последующей фиксации времени пребывания сигнала над нижним "нулевым"порогом (определение длительности)и фиксации. номера верхнего, пересеченного данным сигналом, порога (определения уровня), Одновременно, еслиуровень входного сигнала такой, чтоусилие или ослабление счгнала нетребуется, он поступает непосредственно на вход ЭЛТ. При этом обеспечи"вается максимальное временное разрешение анализа, так как исключаетсясоставляющая погрешности, вносимаяусилителем 6. Далее оптическое изображение сигнала ц(с) с входа экранаЭЛТ 4 по первому каналу (второй канал закрыт) оптического транслятора15 изображения проецируется на входфотоприемной матрицы 16, содержащейР = шхп светочувствительных элементов, где в - число столбцов фото"матрицы (координата Х), а и - числострок фотоматрицы (число элементовматрицы 16 в столбце, координата У),В результате выходные сигналы фото1179228 ки. аз 5667/45 Тираж 748 Подписн ПИ Филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул.Проектная, 4 матрицы 16 несут йнформацию о форме.сследуемого сигнала ц(г.) и далеепреобразуются в цифровой эквивалентпутем опроса элементов фотоматрицы16 по столбцам и сравнения выходныхсигналов элементов с уровнями переключения пороговых устройств 17.Так, например, на первом цикле опроса выходные сигналы всех и элементов 1 рпервого столбца фотоматрицы 16 поступают на входы и пороговых устройств17, при этом срабатывают в состояние логической "1" только те порсговые устройства, которые соответствуют засвеченным элементам Аотоматрицы 16 световым изображениемформы сигнала Б с выхода экранаЭЛТ 4. Далее код состояний пороговыхустройств 17 через шифратор 18 за Описывается по первому адресу в запоминаюцее устройство 10. Указаннаяпроцедура последовательно выполняетсядля всех оставшихся шстолбцов фотоматрицы 16, в результате чего формируется цифровой образ изображенияФормы сигнала 11, который записывается в запоминающее устройство 10.После окончания процесса опроса всехш столбцов Фотоматрицы 16 информация ЗОо зарегистрированной форме сигналавыводится с запоминаюцего устройства10 на различные внешние устроиства иотображается для визуального наблюдения в аналоговой Форме на экранеЭЛТ путем многократного считывания цифр ой инормации с запоминающегоустройства 10, преобразовании даннойинформации внАроаналоговым преобраоователем 19 в аналоговую форму иподаче инфо ции с выхода преобразователя 19 на вход ЭЛТ 4 и наблюдении ее изображения с экрана ЭЛТ 4через второй канал оптического транслятора 15, который открывается в этовремя по команде с блока 7 автоматиРеализованный в анализаторе оптоэлектронный механизм считывания информации, а также высокая пороговая чувствительность фотоприемных матриц и их собственное время хранения оптической информации не менее 200 мкс позволяет исключить необходимость использования ЗЭЛТ, и, соответственно, повысить быстродействие устройства благодаря исключению подготовительных операций ЗЭЛТ. Одновременно достигнуто упрощение и удешевление устройства за счет исключения необходимости применения отдельного осциллографа для визуального наблюдения зарегистрированных процессов, а также за счет упрощения общего алгоритма Функционирования устройства, что позволяет реализовать предлагаемый анализатор с минимальными затратами на базе промышленных осциллографов.