Устройство для регистрации аналоговых сигналов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ 911577ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУпо делан изобретений н отхрытнй(53) УДК 681. 327 .11(088,8) Дата опубликования описания 07, 03, 82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯРЕГИСТРАЦИИ АНАЛОГОВО СИГНАЛОВИзобретениеаналоговой инфоиспользовано дбражения аналомер, на экранетрубки (ЭЛТ),тносится к регистраци мации и может быть запоминания и отовых сигналов, напри- лектронно-лучевой Известно устройство для отображения информации на экране ЭЛТ., в котором входной аналоговый сигнал через аналого-циФровой преобразователь (АЦП) попадает в память, где он запоминается. Затем этот сигнал считывается из памяти и в устройстве формирования преобразуется в длительность импульса, подсвечивая на экране часть строки изображения растровой развертки, Совокупность светящихся столбцов вдоль всех строк растра образует изображение входного сигна" ла 11). Однако данное устройство не облдает воэможностью совмещать процес записи и индикации входного процесса,Наиболее близким к предлагаемому является устройство для воспроизведения графиков в системе прямоугольных координат. Данное устройство состоит иэ входного усилителя, который выходом связан через АЦП, память, регистр цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), выходной усилитель с выходом устройства. Кроме того, в канале развертки имеется входной усилитель, который своим выходом через блок управления записи, селектор рода работ, блок управления считыванием, генератор пилы и выходной усилитель связан с выходом напряжения развертки устройства. Синхронизатор связан с памятью, через блок управления записью с АЦП и через блок управления считыванием с регистром. Данное устройство производит предварительно запись входного сигнала в память. Затем в режиме индикации считывает информацию из памяти, преобразует ее в аналоговый3 911577 4вид и усиливает сигнал по мощностиФ ходу второ го счетчика соответственно,подавая его на вход вертикальной схему с асравнения, входы которой сое"развертки индикатора с магнитным от- динены с вывыходом первого и вторымклонением луча ЭЛТ. Одновременно уст 4 выходом втм второго счетчиков, а выход явройство генерирует сигнал горизонталь. 5 является третьим выхо йыходом устроиства,нои развертки индикатора, частота ко- делитель ч тчастоты, первый вход котороторого совпадает с частотой считыва- го подключл ен к выходу синхронизатора,ния всей информации из памяти обес- а выход - к и1 - к первому, входу триггера,печивая неподвижность изображения на второй коорой коммутатор, вход которого соэкране ЭЛТ. бсли входной сигчал пе- о единен с выхох дом триггера, элемент И,риодический и длительный, то устрой- входы которорого соединены с выходамиство не производит запоминание вход- делителя ча тастоты и второго коммутатоной информации, а замыкает между со- ра третийтретий счетчик и три Формироватебой выход входного усилителя и вход ля импульсовл сов, причем выход элементавыходного усилителя, при этом устрой И подключе н к входам Ц , первого ФорАЦП,ство работает в режиме обычного осцил. мирователля импульсов и третьего счетлографа. В этом случае сигналы с час- цика, выход которого через второйтотой повторения ниже 50 Гц индици- . формирователь импульсов соединен соруются на экране а виде мелькающих вторым входом триггера, выход перво-.изображений, которые затрудняют ихбго формирователя импульсов через трена людение оператором Г 2 1, тии Формирователь импульсов подключенНедостатком данного устройст ва яв" к третьим входам первого коммутатора,ляется отсутствие возможности совме- б илока памяти и входу регистра, формищения во времени процессов записи в рователь кодда, выход которого под"память информации и индикации ее на 5 ключен к второму входу делителя часэкране ЗЛТ с большой частотой, при тоты.. которой отсутствует мелькание изобра- На Фиг. 1 пожения.показана функциональнаясхема предлагаемого устройства; наЦель изобретения - повышение бь 1 ст- фиг, 2 - временныеннье диаграммы выходныхродейст вия устройства. При этом обе- сигналов устройства.спечивас ивается индикация либо неподвижзоУстройство состоит из АЦП 1(фиг. 1)ного изображения со смещающейся гра- блока 2 памяти, регистра 3, ЦАП 4,ницей записи новой информации, либо формирователей 5, 6 и 7 импульсов,точка записи новой информации распо- коммутаторов 8 и 9, счетчика 10 (трелагается на краю изображения, что соз- тий), счетчиков 11 первый) и 12дает эффект постоянного сдвига всего (второй), схему 13 сравнения, элементизображения, которое не имеет на всем И 14, синхронизатора 15, делителя 16протяжении разрывов. Кроме того, обе- частоты, триггера 17, Формирователяспечивается автоматическое или ручное 18 кода,прерывание процесса записи для инди- Причем, вход устройства через АЦПкации неподвижных изображений высоко, блок 2 памяти, регистр 3 и ЦАП 4частотных и о ессов.роцессов, подключен к выходу устройства. Выходсинхронизатора 15 соединен с входомУказанная цель достигается за счет делителя 16 частоты, с входом счетчитого, что в устроиство, содержащее ка 12, нулевой выход которого являетЦ , д орого является входом ся вторым выходом устройства, а выход45устройства, последовательно соединен- подключен к входу схемы 13 сравнения.ные блок памяти, регистр и ЦАП, причем и к входу коммутатора 8, выход котопервый вход блока памяти соединен с рого соединен со вторым входом блокавыходом АЦП, а выход ЦАП является 2 памяти, а другой вход подключен кпервым выходом устройства, два счетчи- выходу счетчика 11 и к другому входука, триггер и синхронизатор, выход схемы 13 сравнения, выход которой явкоторого подключен к входу второго ляется третьим выходом устройства.счетчика, первый выход которого явля- Кроме того, выход Формирователя 18ется вторым выходом устройства, вве- кода соединен со вторым входом делитедены первый коммутатор, выход которо ля 16 частоты, выход которого соедиго подключен к второму входу блока нен с первым входом триггера 17 и спамяти, а первый и второй входы - к входом элемента 14, у которого, ввыходу первого счет цика и второму вы- свою очередь, выход подключен к ахо11577 45 50 55 5 9ду записи счетчика 11 и через третийсчетчик 10, второй формирователь 7импульсов к второму входу тригГера17, который выходом подключен к входу второго коммутатора 9, на другиедва входа которого поданы соответственно логическая единица и ноль, авыход соединен с другим входом элемента И, которая, в свою очередь,выходом также соединена с управляющим входом АЦП 1 и через первый итретий формирователи 5 и б импульсов с третьими входами коммутатора8 и блока 2 памяти и другим входомрегистра 3.Устройство работает следующимобразом.Входной аналоговый сигнал преобразуется в АЦП 1 в цифровой вид изаписывается в блок 2 памяти по адресу, задаваемому счетчикам 11. Одновременно информация считывается изблока 2 памяти через регистр 3 иЦАП 4 на выход устррйства 9 виде аналогового сигнала. Адрес ячейки памяти, из которой считывается информация, задается счетчиком 12. При этомсинхронизатор 15 генерирует импульсыс периодом повторения, который равенсумме циклов считывания и записи блока 2 памяти. Данные импульсы поступают на вход счетчика 12, выходнойсигнал которого через коммутатор 8поступает на второй адресный вход блока 2 памяти, Третий вход "Запись-считывание" находится в состоянии "считывание", при этом из блока 2 памятисчитывается из указанной ячейки информация, которая записывается в регистр 3, затем преобразуется в аналоговый вид и подается на выход устройства. К этому выходу может быть подключен вход осциллографа и на его экране наблюдается изображение запомненной в блоке 2 памяти информации.Так как частота опроса ячеек памятивысокая около 1 МГц), то иэображениена экране осциллографа наблюдаетсябез мельканий, заметных для глазаоператора,На формирователе 18 кода устанавливают число, которое говорит о том, во сколько раз период записи информации в блок 2 памяти больше периода тактовых импульсов синхронизатора 15. Делитель 16 делит частоту этих импульсов на заданное число, образуя на своем выходе импульсы, период повторения которых равен периоду записиинформации в блок памяти, Если коммутатор 9 стоит в положении, при котором логическая единица с его выходапоступает на вход элемента И 14, поступает на вход счетчика 11 и на управляющий вход АЦП 1. Передний Фронтэтого сигнала совпадает во времени смоментом запуска счетчика 12, При 10 этом одновременно происходят сменаинформации на выходах счетчиков 11и 12 и происходит преобразование вАЦП. Данный сигнал поступает такжена вход формирователей 5 импульсов, 15 который генерирует импульс, длительность которого равна длительностисчитывания блока 2 памяти, При этомпроисходит считывание информации изблока 2 памяти, и запись ее е ре гистр 3. Затем задний фронт импульса на выходе Формирователя 5 импульсов запускает формирователь 6 импульсов, который генерирует импульсдлительностью, равной периоду зали си в блок 2 памяти. Этот импульс переводит блок 2 памяти в режим записи, подключает на адресный вход 1 лок2 памяти через коммутатор 8 выходсчетчика 11, одновременно запрещая 30 регистру 3 запись входного сигнала.При этом происходитзапись в блок 2памяти информации с выхода АЦП 1 поадресу, определяемому счетчиком 11.Если на формирователе 18 кода набра но число 1, то при каждом т акт е синхронизатора 15 происходит последовательно считывание из блока 2 памяти,а затем запись в блок 2 памяти информации, Если набрано число 2, то счи тывание происходит каждый такт, азапись через такт в 2 раза реже, итак далее. При сбросе счетчика 12 в ноль, на его первом выходе появляется импульс, который может быть использован для синхронизации внешнего осциллографа. В этом случае иэображение на экране ЭЛТ соответствует (фиг, 2 ), изображение сигнала неподвижно на экране, но вдоль изображения двигается граница между записываемой вновь и стираемой информациями. Если записываются в блок 2 памяти низкочастотные процессы( на формирователе 18 кода набрано большое число ), то движение этой границы видно визуально. При переключении коммутатора 9 в положение, когда на его выходе появляется логи9115 ческий ноль, запись в память прекращается и на экране видно изображение, сост ветст вующее жирной линии Фиг. 2 сф т, е. будет видна часть входного сигнала с границей разрыва между старой 5 и новой информацией. Схема 13 сравнения образует на своем выходе импульс, когда числа на выходе счетчиков 11 и 12 равны, т, е. когда происходит считывание информации из ячейки, где 10 была записана самая последняя новая информация с выхода АЦП 1. Если использовать этот импульс для синхронизации осциллографа, то изображение на экране ЗЛТ будет соответствовать 15 Фиг. 2, при этом вновь записываемая информация находится всегда с г 1 равого края экрана, а само изображение в процессе записи смещается все время влево. Если входной го сигнал низкочастотный (биологический сигнал), то на экране всегда видно изображение последней части этого сигнала, медленно смещающейся влево. При включении на выход мультиплексора 25 9 логического нуля, запись новой инФормации прекращается и на экране ЭЛТ видно неподвижное изображение входного сигнала, причем конец сигнала соответствует правому концу его изображе- о ния.Если коммутатор 9 находится в положении, при котором выход триггера 17 подключается на вход элемента И 14то устройство находится в режиме записи в течение времени, пока считает счетчик 10, Емкость этого счетчика равна емкости счетчиков 11 и 12. При заполнении счетчика 10 происходит заполнение новой инФормацией всех ячеек 4 О блока 2 памяти, после чего на выходе счетчика 10 появляется сигнал, запускающий формирователь 7 импульсов, который вырабатывает импульс в виде логического нуля, Этот ноль сбрасыва45 ет триггер 17 в положение нуля и за" пись в блок 2 памяти новой информации прекращается. На экране ЭЛТ при этом видно неподвижное изображение сигнала. После окончания импульса Формирователь 7 импульсов, триггер 17 устанавливается импульсом на счетном входе в состояние логической единицы и происходит вновь запись в блок 2 памяти. При этом вновь счетчик 10 начинает счет от нуля до максимального значения, обеспечивая запись в блок 2 памяти новой информации во все ее ячейки. Затем вновь насту 77 8пает перерыв в записи и т, д. Меняядлительность импульса формирователяимпульсов, можно подобрать времяиндикации неподвижного изображения,удобное для оператора,Таким образом, предлагаемое устройство позволяет регистрировать ииндицировать на экране ЭЛТ сложныевысокочастотные непериодические процессы. Выбор наблюдаемой части входного сигнала осуществляется вручную,или автоматически через заданный промежуток времени, При этом изображение выбранной части сигнала на экране ЭЛТ неподвижно. При регистрации инфранизкочастотных процессов устройство позволяет индицироват ь на экране ЭЛТ изображение входного процесса при одновременной записи его в память устройства, В этом случае изображение на экране не мелькает, только медленно смещается по экрану либограница между новой и старой информацией, либо медленно движется по экрану само изображение. При выключении режима записи всякое движение изображения прекращается,Предлагаемое устройство позволяет производить транспортирование входного сигнала во времени, т. е. несмотря на частотные свойства входного сигнала оно позволяет постоянно воспроизводитьь весь входной сигнал с максимальной постоянной скоростью, Такое свойство устройства незаменимо для решения многих задач, например, для анализа спектра входного сигнала в реальном масштабе времени, т. е. для анализа всего спектра за короткий промежуток времени, незаметный для оператора. Предлагаемое устройство может найти широкое применение для регистрации различных аналоговых сигналов, например, вибрационных широкополосных случайных процессов, биологических сигналов, сигналов на выходе датчиков температуры, давления, влажности, на выходе сейсмических датчиков и т. д. Устройство найдет широкое применение при создании узкополосных анализаторов широкополосных процессов,например, вибраций и акустических шумов, при регистрации сложных виброударных процессов и других детермированных сигналов.формула изобретения Устройство для регистрации аналоговых сигналов, содержащее аналогоцифровой преобразователь, вход кото рого являешься входом устройства, последовательно соединенные блок памяти регистр и цифроаналоговый преобразователь, причем первый вход блока памяти соединен с выходом аналого-циф- О рового преобразователя, а выход цифроаналогового преобразователя является первым выходом устройства, два счет" чика, триггер и синхронизатор, выход которого подключен к входу второго 15 счетчика, первый выход которого является вторым выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия уст-. ройства, оно содержит первый коммута тор, выход которого подключен к второму входу блока памяти, а первый и второй входы - к выходу первого счетчика и второму выходу второго счетчи-, ка соответственно, схему сравнения, 25 входы которой соединены с выходом первого и вторым выходом второго счетчиков, а выход является третьим выходом устройства, делитель частоты, первый вход которого подключен к выходу .30 синхронизатора, а выход - к первому входу триггера, второй коммутатор, вход которого соединен с выходом триггера, элемент И, входы которого соединены с выходами делителя частоты и второго коммутатора, третий счетчик и три Формирователя импульсов, причем выход элемента И подключен к входам аналого-цифрового преобразователя, первого формирователя импульсов и третьего счетчика, выход которого через второй Формирователь импульсов соединен с вторым входом триггера, выход первого Формирователя импульсов через третий Формирователь импульсов подключен к третьим входам первого коммутатора и блока памяти и входу регистра, формирователь кода, выход которого подключен к второму входу делителя частоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРИф 628510, кл. С 06 К 15/20, 1977,2. Экспресс-информация, "Испытатель-ные машины и стенды", 1971, 8 ф 30, с. 36рис. 2 (прототип) .