Устройство для регистрации сигналов

Изобретение относится к измерительной регистрирующей технике и может быть использовано для регистрации быстропротекающих процессов (например, переходных процессов) с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов.Целью изобретения является повышение точности, расширение частотного диапазона, а также упрощение устройства.На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства для регистрации сигналов сложной формы; на фиг. 2 - 4 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство для регистрации сигналов сложной формы содержит последовательно соединенные коммутатор (Км) 1 аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 2, запоминающее устройство (ЗУ) 3 и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, выход которого через интерполирукгщие устройства (ИУ) 5 (5- - 15 - п) связан с входами многоканального регистрирующего устройства (РУ) 6. В состав устройства входят также дешифратор (Дш) 7, выходы которого подключены к входам управления ИУ 5 (5 - 15 - -п), и блок 8 управления (БУ), выходы которого С 1 - -СЗ соединены соответственно с входами запуска АЦП 2, синхронизации занесения информации в ЗУ 3 и стробирования Дш 7, а адресная шина (ША) связывает выходы БУ 8 с адресными входами ЗУ 3, коммутатора 1 и дешифратора 7, причем адресные входы Км 1 и Дш 7 подключены только к нескольким младшим разрядам ША.Каждое из ИУ 5 (5 - 15 - п) имеет одинаковую схему и содержит масштабно-суммирующий преобразователь (МПС) 9, аналоговое запоминающее устройство (АЗУ) 10 и интеграторы (Инт) 11, 12. При этом выход МСГ 1 9 через АЗУ 1 О, вход управления которого является входом управления ИУ, соединен с входом Инт 11. Выход Инт 11 подключен к первому входу МСП 9, коэффициент передачи которого К равен - 3/2, и к входу Инт 12, выход которого является выходом ИУ и соединен с вторым входом МСП 9, коэффициент передачи которого К 2 равен - 1. Третий вход МСП 9, коэффициент передачи которого Кз равен 1, соединен с выходом ЦАП 4. Коэффициенты передачи К - Кз определены из предположения, что Инт 11, 12, МСП 9 и АЗУ 10 не инвертируют сигналы. В случае применения Инт с инвертированием сигналов К== =3/2, К 2= - 1, Кз= - 1.Блок 8 управления содержит таймер (Тм) 13, блок 14 синхронизации (БС), счетчик (Сч) 15 адреса, триггеры 16, 17 и элемент И 18. Выходы Т 1, Т 2 Тм 13 соединены с входами запуска БС 14, выходы которого С 1 - СЗ связаны с входами управления АЦП 2, ЗУ 3, Дш 7 (см. выше) и со счетным 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 входом Сч 15, выход переполнения которогосоединен с входом установки в О триггеров 16 и 17. Прямые выходы триггеров16, 17 подключены к входам управленияБС 14, а их инверсные выходы через элемент И 18 связаны с входом установки вО Сч 15. Входы установки в 1 триггеров 16, 17, соответственно Ввод и Вывод, являются входами управления режимами работы устройства.Устройство работает в двух режимах -ввода и вывода информации.В исходном состоянии, когда триггеры 16,17 находятся в состоянии О, элемент И 18открыт, Сч 15 установлен в состояние О.В режиме ввода информации в ЗУ 3 заносятся коды выбором мгновенных значений сигналов Г 1 ь 1.3Импульсами на входе ВВОД триггер 16устанавливается в . В этом случае БС 14запускается только импульсами Т 1 Тм 13.Период следования этих импульсов равенЛ 1/и,где Л 1 - шаг диск)етизации входных сигналов;иколичество входных каналов.Г 1 осле каждого импульса Т 1 БС 14 вырабатывает сигнал С 1, С 2, и +1 Сч,которые поступают на входы запуска АЦП 2,синхронизации занесения информации в ЗУ 3и на счетный вход Сч 15 (см. временную диаграмму на фиг. 2). Выходной код Сч 15 поША поступает на адресные входы ЗУ 3 и Км 1.Последовательность взаимодействия блоков устройства в режиме ввода информации следующая. При помощи Км 1 на входАЦП 2 подается один из входных сигналов13 (1 с = 1 п). Номер входа устройства,подключаемого к АЦП 2, определяется кодом младших разрядов Сч 15 (например,при и = 8 Км 1 подключен только к тремсамым младшим разрядам Сч 15). АЦП 2запускается сигналом С. Сигнал 1 Л преобразуется в АЦП 2 в код Х,;- номервыборки сигнала в 1-м канале. После окончания преобразования сигнала с) в код через время 1, определяемое быстродействием АЦП 2, код Х, заносится в соответствующую ячейку ЗУ 3 в момент поступления сигнала С 2 на вход ЗУ 3. Затем на счетный вход Сч 15 поступает сигнал +1 Сч (см. фиг. 2), Сч 15 увеличиваетсвое состояние на единицу, на вход АЦП 2через Км 1 подается следующий сигналГ)и т.д. Указанный процесс продолжается до тех пор, пока не наступает переполнение Сч 15. В этом случае сигнал навыходе переполнения Сч 15 устанавливаеттриггер 16 в О и устройство переходитв исходное состояние.В ЗУ 3 занесены коды выборок мгновенных значений входных сигналов в следующем порядке: Хпь Хь.", Х ХХь,Х Х 2 , Х 2 п Х 1 Х, Х) и 1Хл1где величина 1 х 1 зависит от емкости ЗУ 3, рав.3 ной и Х. Младшая часть адреса ячейки, вна фиг. 4) на входе АЗУ 1 О в 1 см ИУ отсутствует сигнал СИ АЗУ - к.При появлении 1-й выборки сигнала 3 (заштрихованная ступенька на фиг. 4) ее 55 которой хранится код Х;, определяет номерканала К а старшая часть - номер выборки 1.В режиме вывода информации коды выборок мгновенных значений сигналов 1)ь(.1из ЗУ последовательно преобразуются припомощи ЦАП 4 в прямоугольные импульсы, амплитуды которых равны соответствующим значениям выборок мгновенных значений, а при помощи ИУ 5 -5 - и осуществляется восстановление сигналов в виденепрерывных функций, которые регистрируются РУ 6. В качестве РУ 6 может бытьиспользован многоканальный самопишущийприбор.15Импульсом на входе Вывод триггер 17устанавливается в 1. В этом случае БС 14запускается только импульсами Т 2 Тм 13.Период следования этих импульсов равенЛТ/и, где ЛТ - шаг дискретизации выходных сигналов. Обычно ЛТЛ 1. После каждого импульса Т 2 БС 14 вырабатывает сигналы СЗ и +1 Сч (фиг. 3), Сигнал СЗпоступает на вход стробирования Дл 7, наадресные входы которого поступает код смладших разрядов Сч 15. Выходные сигналыДш 7, совпадающие с моментами появлениясигналов СЗ, используются для синхронизации моментов фиксации выходных напряжений МСП 9 в АЗУ 10,Из ЗУ 3 последовательно выводятся коды выборок Хо, Хго Х, Хь, Хн ь которые при помощи ЦАП 4 преобразуютсяв напряжение. Распределение выборок по каналам осуществляется при помощи выходных сигналов Дш 7. В момент преобразования выборки Х; в напряжение на управляющий вход 1-го ИУ с выхода Дш 7 поступает сигнал СИ АЗУ - к, который изменяет выходное напряжение АЗУ 10 в 1-мИУ с учетом значения выборки Х;,При помощи ИУ 5 (5 - 15 - и) осуществляется интерполяция выходных сигналов сплайнами второго порядка. Рассмотрим работу 1-го ИУ 5 - к, Пусть всевыборки сигнала 11, кроме одной, равны нулю. Положим, что выборка Х; равна А;.На вход ЦАП 4 последовательно выводятсявыборки Хнь Х Х, Х; ь Так как все .выборки ХХь Х;1 равны нулю, а выход 45ные напряжения Инт 11, 12 также равнынулю, то в момент поступления на вход управления АЗУ 10 синхронизирующих импульсов СИ АЗУ - к (см. фиг. 4) в АЗУ10 фиксируется напряжение нулевой величины. Отметим, что выборки сигналов из других каналов не влияют на работу к-го ИУ,так как при их преобразовании в напряжение при помощи ЦАП 4 (пунктирные ступеньки на временной диаграмме Вход ИУ значение А; фиксируется в АЗУ 1 О после поступления сигнала СИ АЗУ - к на его вход в момент времени 1;. Выходной сигнал АЗУ 10, равный А;, не изменяется в интервале времени 1;, 1; + ЛТ до момента поступления следующего импульса СИ АЗУ - к, этот сигнал интегрируется Инт 11, выходной сигнал которого в свою очередь интегрируется Инт 12 (см, фиг. 4, на которой принято, что Инт 11, 12 сигнал не инвертируют). Постоянные времени Инт 11, 12 равны шагу дискретизации выходных сигналов ЛТ. Так как Инт 11 интегрирует постоянную (неизменяющуюся) величину, то его выходное напряжение изменяется по линейному закону, а выходное напряжение Инт 12 - по квадратичному. В момент времени (11+ ЛТ) выходные напряжения Инт 11, 12 равны соответственно А; и 1/2 А;,В соответствии с допущением следующие выборки сигнала(1 Х;+, Х;г, равны нулю. Так как коэффициенты передачи входов МСП 9 равны К = - 3/2, Кг = - 1, К = 1, то на выходе МСП 9 к моменту прихода сигнала СИ АЗУ - к в момент времени (11 + Л 1) будет напряжение - 2 А 1, которое будет зафиксировано в АЗУ 1 О в интервале времени 1; + ЛТ, 1, + 26 Т. Интеграторы 11 и 12 продолжают интегрировать выходной сигнал АЗУ 1 О с учетом тех напряжений, которые были на их выходах в момент времени (1; + ЛТ), и к моменту времени (1; + 2 ЛТ), их выходные напряжения равны соответственно - А; и 1/2 А;, а выходное напряжение МСП 9 равно величине А,. К моменту времени (1; + ЗЛТ) выходные напряжения АЗУ 10 и Инт 11, 12 равны нулю.После переполнения Сч 15 сигнал на его выходе переполнения устанавливает триггер 17 в 0 и устройство переходит в исходное состояние,По сравнению с прототипом предлагаемое устройство отличается высокой точностью, широким частотным диапазоном и простотой.формула изобретения1. Устройство для регистрации сигналов, содержащее последовательно соединенные коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и запоминающее устройство, а также цифроаналоговый преобразователь, регистрирующее устройство и блок управления, выходы которого соединены с входами синхронизации занесения информации в запоминающее устройство и с адресными входами запоминающего устройства и коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, в него введены дешифратор и интерполирующее устройства, входы которых объединены и через цифроаналоговый преобразователь соединены с выходом запо"гТ с+ 2а ф Состаободяник ГекрсдТиражтарственного комитета (3035, Москва, Ж - 35но-подиграфинескос прс итель Н.,наИ. Верее 93 ьков Корректор А. Ильин Подписное ч изобретений и отк 1 п ггнаб., д. 45Ужгород, ул. Проектная,Редактор Н. Сл Заказ 295444 ВНИИПИ ГостССР по деа Раугнская1 приятие, г роизволст минающего устройства, а их выходы подключены к входам регистрирующего устройства, а входы управления - к выходам дешифратора, адресные входы которого объединены с адресными входами коммутатора, а вход стробирования дешифратора подключен к соответствующему выходу блока управления. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что каждое из интерполирующих устройств 10содержит последовательно соединенные масштабно-суммирующий преобразователь, аналоговое запоминающее устройство, первый и второй интеграторы, выходы которых соединены с первым и вторым входами масштабно-суммирующего преобразователя, третий вход которого является входом интерполирующего устройства, при этом вход управления аналогового запоминающего устройства является входом управления интерполирующего устройства, а выход второго интегратора -- выходом интерполирующего устройства.