Устройство для временной фиксации амплитудных изменений сигнала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК И 9) 01) б 1) 4 Н 03 К 5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИДЕТ ЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ Бюл. Р 18авиационный инст афин,тво СС53 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ВРЕМЕННОИ ФИКСАЦИИ АМПЛИТУДНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ СИГНАЛА(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при создании автоматизированныхсистем со сжатием измерительной информации. Целью изобретения является расширение области применения засчет фиксации широких амплитудныхизменений напряжения при уменьшениичастоты следования выходных импульсов. Введение в устройство первогои второго дифференциаторов 7 и 8,первого и второго блоков 9, 17 выделения абсолютного значения, второгои третьего источников1, 16 опорныхнапряжений (ИОН), второго и третьегокомпараторов 10, 15, первого и второго элементов ИЛИ 13, 14 и генератора 12 импульсов обеспечивает уменьшение частоты следования выходных сигтналов, фиксирующих изменение входного сигнала: на участках с малой крутизной входного сигнала на выходеформируются импульсы, фиксирующиево времени абсолютные величины нормированных относительных приращенийнапряжения, которые могут быть установлены сколь угодно малыми (путемустановки порога ИОН 5), а на участках с большой крутизной фиксируютсялишь участки перегибов входного сигнала, что позволяет обеспечить достижение поставленной цели. Кроме того,устройства содержит блоки 1, 2 выборки и хранения, двухполупериодный выпрямитель 3, первый компаратор 4,первый источник 5 опорного напряжения и формирователь 6 импульсов сброса. 1 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова 30 но при создании автоматизированныхизмерительных систем со сжатием измерительной информации,Целью изобретения является расширение области применения за счетрасширения диапазона изменения входных сигналов. 1 ОНа чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство для временной фиксации амплитудных изменений сигналасодержит два блока 1 и 2 выборки и 15хранения (БВХ), выходы которых соединены с вхоДами дифференциальногодвухполупериодного выпрямителя (ДДВ)3. Выход последнего соединен с первым входом первого компаратора 4,с вторым входом которого соединенвыход первого источника 5 опорногонапряжения (ИОН) . Выход компаратора4 соединен с тактовым входом формирователя 6 импульсов сброса (ФИС),два выхода которого соединен с входами сброса соответственно первого ивторого блоков 1 и 2 выборки и хранения (БВХ 1 и БВХ 2). Выход первогодифференциатора 7 подсоединен черезвторой дифференциатор 8 к входу первого блока 9 выделения абсолютногозначения (БВАЗ), выход которого соединен с первым входом второго коммутатора 10, вторым входом соединенного с выходом второго источника 11опорного напряжения (ИОН), а выхо дом - с входом генератора 12 импульсов (ГИ). Выход последнего соединенс первым входом первого элемента 40ИЛИ 13, выход которого является выходом устройства. Второй вход элементаИЛИ 13 соединен с тактовым входомформирователя 6 импульсов сброса, управляющий вход которого соединен с 15выходом второго элемента ИЛИ 14, первым входом соединенного с выходомгенератора 12 импульсов (ГИ), а вторым - с выходом третьего компаратора15, первый вход которого соединен с 50выходом третьего источника 16 опорного напряжения (ИОН), а второй входс выходом второго блока 17 выделенияабсолютного значения (БВАЗ), входкоторого соединен с выходом первого 55дифференциатора 7, входом соединенного с входной клеммой 18.Устройсгво работает следующим образом. Напряжение первой производной входного сигнала, выделяемое дифференциатором 7, диффереицируется второй раз дифференциатором 8. На БВАЗ 9 выделяется абсолютное значение сигнала второй производной, которое сравнивается на компараторе 10 со значением, задаваемым ИОН 11. При величине сигнала второй производной входного напряжения, превышающей значение напряжения от ИОН 11, срабатывает компаратор 10 и перепад его выходного напряжения запускает ГИ 12.Величина сигнала второй производной входного напряжения характеризует степень кривизны амплитудно-временной характеристики входного напряжения, Чем резче перегибы временных изменений входного напряжения, тем больше величина второй производной, абсолютное значение которой выделя - ется в БВАЗ 9, Чем более плавно изгибается эпюра входного напряжения, тем меньше величина второй производной, а следовательно, меньше величина напряжения, выделяемого в БВАЗ 9. Чем меньше величина второй производной, тем больше эпюра входного напряжения приближается к прямой, Опор - ное напряжение, задаваемое ИОН 11, позволяет разграничивать степень кривизны эпюры входного напряжения на участки, которые можно принимать эа прямые линии, и участки, которые явно кривые.Входное контролируемое напряжение часто изменяется скачкообразно, т.е. сначала изменяется относительно прямолинейно, затем скачком изменяется угол наклона и вновь продолжается относительное прямолинейное изменение, но с другим наклоном к оси времени. В момент скачкообразного изменения величина второй производной напряжения имеет выброс по амплитуде. И если величина этого выброса превышает значение напряжения от ИОН 11, т.е. если при скачкообразном изменении угол наклона эпюры напряжения изменяется настолько, что уже нельзя общий ход изменений аппроксимировать одной прямой, осуществляется временная фиксация момента излома хода изменения входного напряжения следующим образом. В момент превышения величиной напряжения БВАЗ 9 величины напряжения ИОН 11 срабатывает компаратор 1 О, выходной перепад напряже 1480107ния которого запускает ГИ 12, который генерирует импульсы на протяже.нии времени превышения напряжением БВАЗ 9 опорного напряжения. Импульсы от ГИ 12 через элемент ИЛИ 13 прохо 5 дят на выход устройства. Частота импульсов ГИ 12 устанавливается в зависимости от быстродействия последующих устройств анализа и обработки. Таким образом, цепочка из блоков 7- 13 позволяет осуществлять временную фиксацию моментов изломов и перегибов амплитудно-временной характеристики входного напряжения независимо от крутизны изменений (величины наклона к оси времени) и величины амплитудных перепадов. Так, при контроле импульсов треугольной формы будут зафиксированы моменты времени начала импульса, где имеется излом хода эпюры напряжения, затем момент времени, соответствующий вершине импульса, когда напряжение импульса скачком изменяется от увеличения к уменьше нию, и момент времени окончания импульса, когда напряжение, спадая, скачком достигает нулевого уровня. Таким образом, по трем точкам, полученным по трем выходным импульсам, 30 выработанным данным устройством в моменты времени начала, вершины и конца входного треугольного импульса, можно восстановить форму этого импульса.35Уменьшая величину опорного напряжения ИОН 11, можно контролировать ход изменения импульсов, по форме все более удаляющихся от формы треугольника и приближающихся к колоко лообразной форме, где участки наибольших изгибов кривой напряжения фиксируются сериями выходных импульсов с частотой следования, задавае,мой ГИ 12.45Большинство контролируемых сигналов, отвечающих каким-либо физическим процессам, имеют участки подъема с той или иной крутизной изменения напряжения, участок стационарного ре 50 жима со значительно меньшей относительной крутизной изменения напряжения и участок спада с той или иной относительно большой крутизной изменения напряжения. Дифференциатор 7, компаратор 15, ИОН 16 и БВАЗ 17 осу 55 ществляют контроль величины крутизны изменений контролируемого напряжения. Напряжение первой производной от дифференциатора 7 независимо от полярности преобразуется в БВАЗ 17 в напряжение одной полярности (например, положительной), которое сравнивается компаратором 15 с опорным напряжением, задаваемым ИОН 16. Величина первой производной характеризует степень крутизны изменения контролируемого напряжения . При задании уровня порогового напряжения ИОН 16, при превышении которого происходит срабатывание компаратора 15, изменяющееся контролируемое напряжение разделяется на участки с относительно большой крутизной изменения, когда компаратор 15 включен (сработал), и участки с относительно небольшой крутизной изменения напряжения, когда компаратор 15 выключен. Таким образом дифференциатор 7, компаратор 15, ИОН 16 и БВАЗ 7 осуществляют контроль и дискриминацию величины крутизны изменения контролируемого напряжения.При достаточно большой крутизне изменения напряжения выходной сигнал сработавшего компаратора 15 через элемент ИЛИ 14 по управляющему входу приводит ФИС 6 в состояние, когда на его обоих выходах присутствует такое напряжение, которое держит оба БВХ 1 и 2 в состоянии выборки. При этом на выходах обоих БВХ присутствуют одинаковые напряжения, равные входному, следовательно, на выходе ДЦВ 3 нулевое напряжение. При этом компаратор 4 выключен. Таким образом, БВХ 1 и 2, выпрямитель 3, компаратор 4, ИОН 5 и ФИС 6 отключены. То же самое будет при присутствии сигналов от ГИ 12.Если крутизна изменений контролируемого напряжения небольшая, компаратор 13 выключается, так как абсолютная величина первой производной напряжения в этом случае будет весьма небольшой (меньшей уровня ИОН 16). Абсолютная величина второй производной напряжения будет еще меньше. Следовательно, ГИ 2 также будет выключен, На управляющем входе ФИС 6 будет отсутствовать напряжение, отключающее блоки 1-6. В этом случае, начиная с момента времени, когда пропало запирающее напряжение на управляющем входе ФИС 6 (когда крутизна изменения напряжения упала по величине), ФИС 6 приходит в такое состояние, что на одном его выходе имеется нап 148010740 45 50 ряжение, поддерживающее один из соответствующих БВХ в состоянии выборки, а на другом его выходе - напряжение, переводящее соответствующее БВХв состояние хранения. Тогда на этомБВХ происходит запоминание соответствующего данному моменту времени уровня входного напряжения. На выходедругого БВХ, находящегося в состоянии выборки, напряжение продолжаетизменяться в .соответствии с ходомизменений входного напряжения. НаДДВ 3 осуществляется выделение абсолютного значения величины приращениявходного напряжения относительно зафиксированного уровня. При достижении этой величиной некоторого уровня,задаваемого ИОН 5, срабатывает компаратор 4, по его выходному перепадупо тактовому входу переключается ФИС6 и по его выходным сигналам БВХ, находящийся в состоянии выборки, переходит в состояние хранения, фиксируядостигнутый уровень входного напряжения, а БВХ, находящийся в состояниихранения, переходит в состояние выборки и его выходное напряжение становится равным достигнутому уровнювходного напряжения. В этот моментвремени на выходах обоих БВХ напряжения становятся равными по величине.Следовательно, напряжение на выходеДДВ 3 становится равным нулю и компаратор 4 приходит в исходное состояние. При продолжающемся изменениивходного напряжения описанный процессповторяется, БВХ вновь меняются ролями, а ДДВ 3 также выделяет абсолютноезначение величины приращения входногонапряжения, но уже относительно нового достигнутого уровня. Таким образом, на выходе компаратора 4 формируются кратковременные импульсы, отвечающие строго нормированным по амп -литуде относительным приращениямвходного напряжения. Нормированиеосуществляется по выходному напряжению ИОН 5. Импульсы от компаратора 4через элемент ИЛИ 13 проходят на выход устройства. Таким образом, научастках с малой крутизной контролируемого напряжения, соответствующихстационарным состояниям контролируемого объекта, на выходе устройствавырабатываются импульсы, фиксирующиево времени абсолютные величины нормированных относительных приращенийнапряжения, которые могут быть уста 5 10 15 20 25 30 35 новлены сколь угодно малыми (путем установки порога ИОН 5). На участках с большой крутизной изменения БВХ 1 и 2, выпрямитель 3, компаратор ИОН 5 и ФИС 6 отключаются по управляющему входу ФИС 6 сигналом, вырабатываемым дифференциатором 7, элементом ИЛИ 14, компаратором 15, ИОН 16, БВАЗ 17, дифференциаторами 7 и 8, блоком 9, компаратором 10, ИОН 11, ГИ 12 и элементом ИЛИ 14. При этом фиксируются лишь участки перегиба (изломов) входного напряжения, Сами же изменения могут быть сколь угодно большими. Это позволяет при минимуме количеств выходных импульсов, а следовательно, при минимуме частоты следования осуществлять контроль изменений входного напряжения, а в стационарном режиме осуществляется более детальный контроль изменений напряжения.Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет временную фиксацию широких амплитудных изменений напряжения при уменьшении частоты следования выходных импульсов, так как при использовании известного.устройства для контроля напряжения большой крутизны и больших перепадов напряжения вырабатывались бы выходные импульсы с неоправданно высокой частотой следования, что налагает существенные ограничения как на само устройство, так и на последующие устройства анализа и обработки, а также на каналы связи. Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я Устройство для временной фиксации амплитудных изменений сигнала по авт.св. У 1385279, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, в него введены первый и второй дифференциаторы, первый и второй блоки выделения абсолютного значения, второй и третий источники опорного напряжения, второй и третий компараторы, первый и второй элементы ИЛИ и генератор импульсов, при этом вход первого дифференциатора соединен с входной клеммой устройства, а выход соединен с входом второго дифференциатора, выход которого соединен с входом первого блока выделения абсолютного значения, выход которого соединен с перЗаказ 2557/55 Тираж 885 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 вым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго источника опорного напряжения, а выход второго компаратора соединен с входом генератора импуль 5 сов, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства, а второй вход соединен с тактовым входом формирователя импульсов сброса, управляющий вход которого соединен с выходом второго элементаИЛИ, первый вход которого соединен свыходом генератора импульсов, а второй вход - с выходом третьего компаратора, первый вход которого соединен с выходом третьего источникаопорного напряжения, а второй вход -с выходом второго блока выделения абсолютного значения, вход которогосоединен с выходом первого дифференциатора.