Масштабно-временной преобразователь

и 1 ен тч;. ;, , о из оби офд П И 95 1111 53 Союз Советск овиалистичес ЗОБРЕТЕН ИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ спублик 1) Дополнительное к авт, свид-ву 1) 2167156/21 М. Кл.2 Н 03 22) Заявлено 22 единением заявкиГосударственный комитетСовета Министров ССС Приоритет(53) УДК 621.317,3531(088.8) Опубликовано 25,11,76. Бюллетень43 Дата опубликования описания 15.04.77 о делам изобретении крытий 2) Авторы изобретения В. К. Архипов, В. В, Выговский,Стефан Е. Н, Саратовски 71) Заявитель(54) МАСШТАБНО-ВРЕМЕН НОЙ П Р ЕОБРАЗОВАТЕЛ Изобретение относится ке, в частности, к устрой для измерения однократн щих процессов микро- и пазонов времени, постро масштабно-временного и ла к импульснои техниствам, применяемым ых быстропротекаюнаносекундных диаенным на принципе реобразования сигнаИзвестен масштабно-временной преобразователь, содержащий запоминающую электронно-лучевую трубку, генератор строчной развертки, генератор растра считывания 11. Однако это устройство характеризуется малым быстродействием и большой погрешностью измерения амплитуды.Известен также масштабно-временной преобразователь, содержащий запоминающую электронно-лучевую трубку, генератор развертки записи, генератор импульса подсвета, пусковое устройство, генератор растра считывания, блок калибровки, блок считывания, блок автоматики, блок магнитной памяти, блок индикации и блок цифрового преобразователя 2.Для этого масштабно-временного преобразователя, преобразующего одиночные сигналы наносекундного диапазона, характерна значительная систематическая амплитудная погрешность преобразования, достигающая 5%, что чежелательно при проведении ряда физических экспериментов,2Одной из причин, обусловливающих систематическую амплитудную погрешность, являются, геометрические искажения растра.Цель изобретения - повьвшение точности 5 преобразования.Достигается это тем, что в масштабно-временной преобразователь, содержащий запоминающую электронно-лучевую трубку, генератор развертки записи, генератор импульса под света, пусковое устройство, генератор растрасчитывания, блок калибровки, блок считывания, блок автоматики, блок магнитной памяти, блок индикации и блок цифрового преобразователя, введены блоки формирования Х и т 15 координат считываемых сигналов, блок выделения сигнала коррекции по сегментам, блок определения знака корректирующего коэффициента, коммутационное поле, шифратор, преобразователь прямого кода в дополнительный 20 обратный код и сумматор, причем входы блоков формирования координат Х и У подключены к выходам блока цифрового преобразователя, к выходам этих блоков подключен блок выделения сигнала коррекции по сегмен там, соединенный через коммутационное поле,шифратор и преобразователь прямого кода в дополнительный с сумматором, второй вход которого подключен непосредственно к блоку цифрового преобразователя. Кроме того 30 между блоком формирования У-координаты И50 55 60 65 3преобразователем прямого кода в дополни- ельныЙ включен блок определения знака корректирующего коэффициента, причем блок формирования 1-координаты состоит из восьми последовательно включенных одновибраторов и восьми элементов И, первые входы которых объединены, а вторые входы подключены к выходам соответствующих одновибраторов, блок формирования Х-координаты состоит из делителя частоты, соединенного через десятичный счетчик с дешифратором, блок выделения сигнала коррекции представляет собой матрицу из 80 элементов И, включенных так, что они образуют 8 строк и 10 столбцов, причем элементы, расположенные в строке или столбце, соответственно, соединены между собой, блок определения знака корректирующего коэффициента состоит из двух элементов ИЛИ, каждый из которых имеет четыре входа и один выход.На фиг. 1 дана функциональная блок-схема масштабно-временного преобразователя; на фиг. 2 показаны растры электронно-лучевой трубки; на фиг.3 - блок формирования У-координаты; на фиг, 4 - временная диаграмма работы одновибраторов; на фиг. 5 представлен блок определения знака коррекции; на фиг. 6 - функциональная схема блока формирователя Х-координат; на фиг. 7 - функциональная схема блока выделения сигнала коррекции по сегментам.Блок-схема содержит генератор развертки записи 1, генератор импульса подсвета 2, пусковое устройство 3, запоминающую электронно-лучевую трубку 4, генератор растра считывания 5, блок калибровки 6, блок считывания 7, блок автоматики 8, блок магнитной памяти 9, блок индикации 10, блок цифрового преобразователя 11, блок формирования Х-координаты 12, блок формированпя У-координаты 13, блок 14 выделения сигнала коррекции по сегментам, блок определения знака корректирующего коэффициента 15, сумматор 16, коммутационное поле 17, шифратор Г 8, преобразователь 19 прямого кода в дополнительный обратный код.Устройство работает следующим образом, За несколько секунд до записи исследуемого сигнала в блок автоматики 8 поступает сигнал Подготовка, по которому трубка 4 устанавливается в необходимый режим, запускается генератор 5, с помощью которого экран трубки 4 подготавливается для записи. После подготовки экрана сигнал с блока 9 запускает генератор 1 и последовательно происходит запись нулевой линии и калибровочной синусоиды, при этом внешний калибровочный сигнал поступает через блок 6 на трубку 4. По окончании этих операций масштабно-временной преобразователь переходит в ждущий режим. Исследуемый сигнал поступает на отклоняющую систему трубки 4, одновременно запуская через устройство 3 генераторы 1 и 2, при этом происходит запись сигнала. По окончании записи с некоторой задержкой блок 8 запускает 5 10 15 20 25 30 35 40 45 генератор 5 и происходит считывание записанного сигнала попсречно-строчным растром. Счи 1 анпые информационные импульсы через блок 7 вместе с синхроснгналами от генерато- ра 5 поступают в блок 9 в виде последовательности импульсов в коде фазоимпульсной модуляции (ФИМ). При воспроизведении информации синхроимпульсы с блока 9 поступают на генератор 5, который управляет разверткой луча осциллографа блока 20. Информационные импульсы с блока 9 поступают на блок индикации 10 и на его экране появляется точечное изображение записанного сигнала, которое поддерживается неограниченное время вследствие циклического воспроизведения информации с блока 9. Одновременно информационные импульсы с блока 9 поступают в блок 11, где происходит преобразование последовательности импульсов ФИМ в цифровой код, который идет на сумматор 16,Импульсы начала развертки и информационные импульсы поступают на блок 13 и блок 12, в которых формируются координаты считанного импульса. Координаты информационных импульсов поступают в блок 14 и по ним формируются сигналы коррекции. Каждый из этих сигналов жестко привязан к определенному сегменту. экрана трубки 4, С помощью поля 17 и шифратора 1 каждому си 1 гналу коррекции ставится в соответствии свой заранее известный корректирующий коэффициент, который суммируется с исходным кодом в сумматоре 16,Корректирующие коэффициенты для данного типа трубки определяют предварительно, Один из вариантов опрсделения корректирующего коэффициента заключается в том, что трубка, которая будет использована в масштабно-временном преобразователе, записывает ряд эталонных уровней напряжения, количество которых определяется необходимой точностью коррекции, в частности, количеством строк, которые вместе со столбцами образуют сетку сегментов. Записанные уровни далее считывают, измеряют считанные значения и определяют разность между измеренными и эталонными значениями, причем сравнение производят на всех строках развертки, укладывающихся на данном сегменте, и корректирующий коэффициент определяют, как среднеарифметическое указанных разностных значений для каждого сегмента. Так как реальныЙ растр имеет подушкоооразную форму (см. фиг. 2), то в нижней половине экрана знак корректирующего коэффициента будет отрицательным. В этом случае блок 15 формирует сигнал минус икорректирующий коэффициент поступает в сумматор через преобразователь 19, где он преобразуется в дополнительный обратный код, что равносильно вычитанного кода, корректирующего коэффициента из находящегося в сумматоре 16. На выходе сумматора 16 образуется скорректированный код ординаты считанного импульса,5Информационные сигналы могут быть преобразованы в любой (по количеству разря- дов) двоичный код. Достаточную точность преобразования обеспечивает восьмиразрядный код, так как шаг дискретизации при этом будет равен 2=256, и случайная погрешность1при дискретизации не превысит ==:0,4%.25 бРабочее поле экрана тоубки 4 разделено в декартовых координатах на 80 сегментов (8 Х 10) - 8 сегментов по,вертикали и 10 - по горизонтали,Такая дрооность деления экрана трубки 4 на сегменты вполне достаточна, так как обеспечивает равенство корректирующих коэффициентов в пределах каждого сегмента, а увеличение дробности деления приводит к значительному увеличению количества рабочих элементов в блоках преобразователя без существенного увеличения его точности,Время прямого хода генератора 5 выбирают кратным числу делений оси ординат экрана, например, 64 мкс, кратные 8.Блок формирования У-координаты 13 (см. фиг. 3) состоит из восьми одновибраторов 20-1 - 20-8. соединенных в цепочку, и восьми элементов И 21-1 - 21-8, од н вход которых подключен к выходу соответств".юшРО одповибратора, а другие входы объединены и подключены к выходу блока 1.Одновибраторы срабатывают один за другим при поступлении на первый из них импульса начала строки с блока 11, временная диаграмма их работы показана на фит. 4, где по оси абсцисс отложено время, по оси ординат амплитуда формируемых импульсов, причем оодината каждой диягоаммы обозначена той же циФоой, что и соответствующий одно- вибратор, При поступлении инФоомационного импульса на входы элементов И 21-1 - 21-8 в зависимости от воемени его появления он проходит ня вход одного пз элг"ентов. неся таким образом информацию о координате У. Информация. с блока 13 поступает на блок 15 опоеделения знака коопекпии, котопый состоит из двух эле ентов ИЛИ- 2-2. Каждый из них имеет по 4 входя с блока 13 (всего входов 8). таким образом на 4 входа элемента 22-1 поступает сигналы с четырех элементов 21-1 - 21-4, а на 4 входа элементов 22-2 - сигналы 21-5 - 21-8. Элементы 22-1, 22-2 пропускают сигналы с блока 13 на пвеобразователь 19. пенный нз которых используют для коррекции со знаком- , я гторой - со знаком +.Функциональн",я схема блока формирования Х-координаты 12 (см. фиг. 6) состоит из делителя частоты 23, соединенного с десятичным счетчиком 24 и чевез него с дешифватопом 25. Работает блок 1 следую.пим образом, С блока 11 на вход делителя частоты 23 поступают импульсы начала строки. Коэффициент деления делителя 3 должен выбчватьгя с таким расчетом, чтобы поделить считывающий растр на 10 частей. Сигналы с делителя частоты 23 поступают на десятичный счетчик 24, который, просчитывал до 10, формирует последовательно на 10 выходах дешифрато ра 25 импульсы, несущие информацию о координате Х.Функциональная схема блока 14 выделениясигнала коррекции по сегментам (см. фиг. 7) представляет собой матрицу из 80 элементов 10 И 26-1 - 26-80, расположенных таким образом, что они образуют 8 строк и 10 столбцов (8 Х 10).Входы элементов И каждого столбца объединены, так что получается 10 входов по чис лу столбцов и на каждь",й из них поступает Хкоордината с одного из 10 выходов блока 12; входы элементов И, расположенных в одной строке, также объединены, так что получается 8 входов (по числу строк) и на каждый из них 20 поступает У-координата с одного из 8 выходовблока 13. Таким образом, сигнал с выхода любого из 80 элементов И 26 эквивалентен сигналу с соответствующего ему сегмента из 80 сегментов рабочегополя трубки 4. Выход каждого из элементов И блока 14 через коммутационное поле 17 подключен к шифратору 18.Коммутационное поле 17 необходимо по следующим сообоаженпям: геометрические искажения растра меняются в зависимости от типа ЭЛТ, следовательно меняются и корректируюп 1 ие коэффиц енты по сегментам. С помощью коммутационного поля 17 каждому сегменту рабочего поля трубки 4 ставятся в соответствие разные кооректирующне коэффициенты. Коммутационное поле 17 кроме коммутационных элементов содержит набор групп из элементов ИЛИ. На каждую группу элементов ИЛИ поступают сигналы с блока 14, соответствующие сегментам, имеющим одина ковые корректиоуюцгие коэфФициенты, Количество входов ИЛИ в каждой группе определяется количеством сегментов, которым соответствует данный коэффициент.Экспериментально установлено, что макси мяльный корпективуюший коэффициент (в относительных е,".иницах) не ппевышает семи, тяк что количество грпп не превышает семи и коммутационное поле 17 имеет семь выходов. Шифратор 18 собоан по комбинационной 50 схеме насемьВходов 11 три выходаС выхода сумматора 16 снимают скорректированную информацию. Формула изобретения551, Масштабно-временной преобразователь,содсржащий запоминающую электронно-лучевую трубку, генератор развертки записи, генепятор импульса подсвета, пусковое устройст"о, генератор пастра считывания, блок калибровки, блок считывания, блок автоматики, блок магнитной памяти, блок индикации и блок цифрового преобпазователя, отлич а юш ий ся тем, что, с целью повышения точно сти преобразования, в него ввелены блоки7формирования Х и У-координат считываемых сигналов, блок выделения сигнала коррекции по сегментам, блок определения знака корректирующего коэффициента, коммутационное поле, шифратор, преобразователь прямого кода в дополнительный обратный код и сумматор, причем входы блоков формирования координат Х и У подключены к выходам блока цифрового преобразователя, к выходам этих блоков подключен блок выделения сигнала коррекции по сегментам, соединенный через коммутационное поле, шифратор и преобразователь прямого кода в дбполнительный с сумматором, второй вход которого подключен непосредственно к блоку цифрового преобразователя, и кроме того между блоком формирования У-координаты и преобразователем прямого кода в дополнительный включен блок определения знака корректирующего коэффициента.2, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ющий ся тем, что блок формирования У-координаты состоит из восьми последовательно включенных одновибраторов и восьми элементов И, первые входы которых объединены, а вторые входы подключены к выходам соответствующих одновибраторов. 3. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок формирования Х - координаты состоит из делителя частоты, соединенного через десятичный счетчик с дешифра 5 тором.4, Преобразователь по п. 1, отличающ и й с я тем, что блок выделения сигналакоррекции представляет собой матрицу из 80элементов И, включенных так, что они обра 10 зуют 8 строк и 10 столбцов, причем элементы,расположенные в строке или столбце, соответственно, соединены между собой,5. Преобразователь по п. 1, отличающ и й с я тем, что блок определения знака кор 15 ректирующего коэффициента состоит из двухэлементов ИЛИ, каждый из которых имеетчетыре входа и один выход.Источники информации, принятые во,внимание при экспертизе;20 1, Архангельский И. А., и др. Двухканальная телеметрическая система для регистрацииоднократных сигналов Приборы и техникаэкспериментов, 19 б 8,4,2, Гельмаг М, М., Степанов Б. М., Фили 25 пов В. Н. Дискретные преобразователи моноимпульсных электрических сигналов, М,Атомиздат, 1975 г. (прототип).536595 4 иг Я0 го 20 го циг иФиг 5Р Флойд с бФк т 14 Ьг 7 Составитель А, Беля аказ 1125/4 Изд,391 Тираж 1029 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министр по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5