Способ и устройство регистрации формы однократных электрических сигналов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 04,01.81 (21) 3251224/18-21 31 М.Кл. с присоединением заявки М23) Приоритет 6 01 й 29,/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий. 32 (088. 8) Дата опубликования описания 23, 12. 82(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ФОРМЫ ОДНОКРАТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВИзобретение относится .к электро=измерительной технике и может бытьиспользовано при разработке устройстврегистрации Формы однократныхэлектрических сигналов.Известен способ регистрации формыоднократных электрических сигналов,захлючающийся в преобразовании сигнЬ-"ла в циФровой код, взятии дискрет-ных отсяетов через равные промежутки времени, запоминании кодированныхзначений, отображении формы сигнала 11.Известно реализующее этот способустройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь, генератортактовых импульсов, запоминающийблок и блок отображения 1 ,Недостатком этих способа и устройства является потеря информациив условиях оприорной неопределенности относительно длительности сигнала.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяспособ регистрации Формы однократных электрических сигналов, заключающийся в преобразовании исследуемого сигнала в цифровой код, взятиидискретных отсчетов через минимальный интервал времени, запоминаниикодированных дискретных значенийсигнала, исключении половины,запом 5 ненных дискретных кодированных значений сигнала через один отсчетпри каждом превьааении регистрируемого обЪема информации, запоминаниина позиции исключенных кодированныхдискретных значений сигнала последующих, взятых через интервал времени вдвое большем, чем до предыдущего превышения. регистрируемогообъема информации, отображения Формысигнала при окончанИи регистрации,определяемом один раз по совпадениюсигнала с заранее установленным признаком 1 2,Устройство регистрации формы однократных электрических сигналовсодержит последовательно соединенныеусилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти и матричныйиндикатор, причем блок памяти соединен с выходами адресного блока иблока записи - считывания, входблока определения длительности сигнала соединен с выходом усилителя,а выход - с управляющими входамиадресного блока и блока записи-считывания, установочный вхо 4 которогоподключен к генератору импульсов,а выход блока записи-считывания соединен с входом счетчика, выход которого подключен к обнуляющему входуадресного блока, подключенного черезблок масштабирования к блоку записисчитывания 2.Окончание регистрации в известномспособе происходит один раэ, по совпадении сигнала х(Ц с заранее установленным признаком.В условиях априбрной неопределенности относительно длительностии спектра исследуемого сигнала установленный признак конца регистрации может многократно повторяться, 15При этом окончание регистрации наступает с появлением первого измногократно повторяющегося признака конца регистрации, Информация обучастке сигнала, поступающая после 20первого признака окончания регистрации, теряется, т.е. происходит резкое снижение точности регистрациина всем временном диапазоне исследуемого сигнала. 25В известном устройстве осуществляется однократное выделение концасигнала при многократном его появлении, что приводит к тому, чтоисследуемый сигнал, поступающий пос" ЗОсле первой команды Конец регистрации, теряется,Недостатком известного способа иизвестного устройства является потеря информации в условиях априорнойнеопределенности относительно длительности и спектра исследуемого сигнала,Целью изобретения является уменьшение потери информации в условияхаприорной неопределенности относительно длительности и спектра исследуемого сигнала,Эта цель достигается тем, что согласно способу регистрации формы 45 однократнж электрических сигналов, заключающемуся в преобразовании сигнала в цифровой код, запоминании кодированных дискретных значений сигнала, исключении запомнен-. ных кодированных значений сигнала через один отсчет при превышениях регистрируемого объема информации, запоминании на позиции исключенных значений сигнала последующих кодированных значений .сигнала, дискретные отсчеты берут в моменты первого иэ повторяющихся подряд пересечений сигнала с уровнями квантования, запоминают отсчет времени и позицию, соответствующую последнему запомненному значению сигнала и отсчету времени, необходимую для запоминания последующего кодированного значения сигнала и отсчета времени, восстанавливают и отображают эарегистриро ванную часть сигнала после каждогонового запомненного дискретногозначения сигнала и отсчета временидо появления последующего кодированного дискретного значения сигнала, исключают уровни квантования.через один и запомненные отсчетывремени, соответствующие исключенным значениям сигнала при превышениях регистрируемого объема информации, запоминают на позиции исключенных отсчетов времени последующие отсчеты времени, непрерывно восстанавливают и отображают форму сигнала после его окончания,При этом устройство регистрацииформы однократных электрических сигналов, содержащее усилитель, входкоторого соединен с шиной исследуемого сигнала; а выход - с входоманалого-цифрового преобразователявыходом подключенного к первому входу первого блока памяти, второй вход которого связан с первым выходом блока записи-считывания, а третий вход - с выходом адресного блока, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика импульсов,первым входом подключенного к третьему выходу блоке записи-считывания, генератор импульсов и блок отображения, снабжено блоком восстановления формы сигнала, блоком дискретных отсчетов, регистром памяти, вторым счетчикомимпульсов и вторым блоком памяти, выход которого связан с вторым входом блока восстановления формы сигнала, второй управляющий вход - с третьим входом первого блока памяти и информационным входом регистра памяти, первый управляющий вход - свторым входом первогоблока памяти, а информационный вход .- с выходом второго счетчика импульсов,обнуляющий вход которого соединенс обнуляющим входом адресного блокаи третьим выходом блока эаписи-считывания, а счетный вход - с первым выходом генератора импульсов, третийвыход которого подключен к третьему входу блока восстановления формы сигнала, а второй выход -. к счетному входу адресного, блока, выход переполнения которого связан с вторымвходом первого счетчика импульсов,второй вход - с вторым выходом блока восстановления формы сигнала, а установочный вход - с выходом регистра памяти управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока записи-считывания, входом подключенного к третьему входу адресного блока и выходу блока дискретных отсчетов, управляющий вход которого связан с выходом первого счетчика импульсов, а вход - с входом первогоблока памяти, выход которого соединен с первым входом блока восстановления формы сигнала, первым выходом подключенного к входу блока отображения.Реализация способа рассматривается на примере сигнала х(1), приведенного на фиг.1 бАналоговый (непрерывный) электрический сигнал х(Т) преобразуется в цифровой код. Это преобразование заключается в том, что текущее значение аналогового сиг нала х(1) отождествляется с одним из соседних уровней квантования У (1=0,1,2,), которому соответствует определенный цифровой код.Дискретные отсчеты берутся в моменты первого из повторяющихся подряд пересечений исследуемым сигналом уровней квантования. Это также означает, что дискретные отсчеты берутся и при одном неповторяющемся 20 подряд пересечении сигнала с уровнями квантования. Причем каждому дис - кретному отсчету соответствует кодированное значение сигнала.С запоминанием кодированных ди скретных значений сигнала и соответствующих отсчетов времени также запоминается позиция последнего запомненного кодированного дискретного значения сигнала и отсчета вре мени. Это необходимо для запоминания последующего кодированыого дискретного значения сигнала и отсчета времени, так как после каждого запоминания кодированного дискретного зна чения сигнала и соответствующего отсчета времени регистрация прекращается и начинается восстановление и отображение формы зарегистрированной части сигнала, которое длится 40 до взятия и запоминания последующего дискретного значения сигнала по первому из повторяющихся подряд пересечений сигнала с уровнями квантования.45По запомненной позации последнего :записанного значения сягиала и времени определяется позжция последую,щего запоминаемого кодированного значения сигнала и отсчета времени.Признаком окончаимя регистрации является окончание записи кодированных дискретных эначейай сигнала и соответствующих отсчетов времени. Этот признак конца регистрации вы-. целяется многократно - после каждого взятия и запоминаиия кодированных. значений сигнала и отсчетов времени, При таком многократном выделении конца регистрации в условиях априорной неопределенности относи тельно длительности и спектра сигнала повышается точность регистрации на всем временном диапазоне.Этот вывод следует из того, что последний из многократно повторяю шихся признаков конца регистрации выделяется после запоминания последнегокодированного дискретного значениясигнала и соответствующего отсчетавремени, т.е. по окончании сигнала.При каждом превышении регистрируемого объема информации исключаются уровни квантования через один,исключаются запомненные кодированные дискретные значения сигнала исоответствующие отсчеты времени черезодно значение. В данном случае регистрированный объем информации, также как и при известном способе можно выразить через максимальное числорегистрируемых отсчетов М. Поэтомупосле превышения числа зарегистрированных отсчетов более М происходитйсключение .половины уровней квантования через один, а также исключение кодированных дискретных значений сигнала и соответствующих отсчетов времени через одно значение.На позиции исключенных кодированных дискретных значений сигналаи отсчетов времени запоминаются последующие кодированные дискретныезначения сигнала и отсчеты времени.Одновременно с этим запоминаютсяпозиции последующих записываемыхзначений сигнала и времени. По,окончании записи каждого кодированногодискретного значения сигнала иотсчета времени начинается восстановление и отображение формы зарегистрированной части сигнала, которое длится до появления последующего кодированного значения сигнала.Отсчет времени 1 д соответствуетпревышению максимального числа М зарегистрированных отсчетов, При этомисключаются уровни квантования черезодин, а также исключаются кодировавные дискретные значения сигнала и отсчеты времени через одно значениеи так далее.При окончании сигнала, после запоминания последнего кодированного,дискретного значения сигнала и соответствующего отсчета времени происходит восстановление и отображениеформы сигнала, т,е. регистрация сигнала на этом полностью заканчивается.На фиг.1 приведен график зависимости уровня квантования от времени;на фиг.2 - структурная электрическая схема варианта устройства, реализующего способ,Устройство состоит из усилителя 1, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2, первого блока 3 памяти, блока 4 восстановления формысигнала, блока 5 отображения, блокаб дискретных отсчетов, первого счетчика 7 импульсов, адресного блока 8,блока 9 записи-считывания, регистра10 памяти, генератора 11 импульсов,второго счетчика 12 импульсов ивторого блока 13 памяти,Устройство работает следующимобразомПеред началом регистрации блоком9 записи-считывания обнуляется адресный блок 8, первый 7 и второй 12счетчики.Исследуемый сигнал х усиливается усилителем 1, преобразуется вцифровой код следящим АЦП 2 и поступает на блок б выбора дискретныхотсчетов.В момент 1 первого пересечения,сигналом х(1) (фиг.1 а) уровня квантования у с выхода, блока б выборадискретных отсчетов на адресный блок8 и блок 9 записи-считывания посту 1пает управляющий сигнал под действи-ем которого, адресный блок 8 выбираетпозицию О (адрес) блоков 3 и 13памяти, в которую соответственно запоминаются х и , а блок 9 записисчитывания вырабатывает сигнал записи информации в блоки 3 и 13 памяти. Длительность этого сигнала равна времени записи информации в блоки3 и 13 памяти. После этого блок 9записи-считывания возвращается висходное состояние - состояние считывания,Одновременно с записью информации х(,в блоки 3 и 13 памятив регистр 10 памяти запоминаетсяпозиция ЯОкончание записи сигнала х(1;)и отсчета времени 1 есть первыйиз многократно повторяющегося признака конца регистрации. При этомблок 9 записи-считывания автоматически переходит из режима записи врежим считывания.В режиме считывания иэ блоков 3и 13 памяти выводится зарегистрированная информация, которая поступает на блок 4 восстановления формысигнала. После восстановления зарегистрированный участок сигнала высвечивается на блоке 5 отображенияВ моментпересечения сигналомх(с.) (фиг,1 а) уровня квантования у,с выхода блока б выбора дискретныхотсчетов на адресный блок 8 и блок 9записи-считывания поступает управляющий сигнал, под действием которого адресный блок 8 на основании позиции Щ, хранящейся в регистре 10памяти, выбирает позицию Ц блоков3 и 13 памяти, соответствующую запоминаемым значениям х(1 ) иблок 9 записи-считывания вырабатывает сигнал записи информации в блоки 3 и 13 памяти. Далее в регистр 10памяти запоминается позиция Ц .Окончание записи сигнала х(1)и отсчета времени Ь есть второй иэ многократно повторяющегося признакаконца регистрации. При этом блок 9записи-считывания автоматически переходит из режима записи в режим считывания.5В режиме считывания из блоков 3 и13 памяти выводится зарегистрированная информация, которая поступаетна блок 4 восстановления формы сигнала, После восстановления зарегистри рованный участок сигнала высвечивается на блоке 5 отображения и т.д.В момент 1 д (фиг.1 а) первогопереполнения емкости блоков 3 и 13,памяти первый счетчик 7 считает им пульс переполнения адресного блока 8(для большей наглядности взято конкретное ыисло емкости памяти, равноедевяти) . Код с выхода первого счетчика 7 поступает на блок б взятия 20 дискретных отсчетов. При этом блок бвзятия дискретных отсчетов выдаетуправляющие сигналы на блок 9 записи-считывания и адресный блок 8при пересечении сигнала х(1) с каж лж вторым уровнем квантования(Фиг,1 а). Это приводит к равномерному распределению точности .регистрации по,всему временному диапазонурегистрируемого сигнала.30 В момент о (фиг.1 б) пересечения сигнала х(1) с уровнем квантования у запомненные значения х(1)ина позиции блоков 3 и 13 памятиисключаются, а на их место (ф) запоминаются значения х(Й,) и10Далее в регистр 10 памяти запоминается позиция фОкончание записи сигнала х(0 )и отсчета времени 1;, есть десятыйиз многократно повторяющегося признака конца регистрации. При этомблок 9 записи-считывания автоматически переходит иэ режима записив режим считывания,В режиме считывания иэ блоков 3и 13 памяти выводится зарегистрированная информация, которая поступает на блок 4 восстановления формысигнала. После восстановления зарегистрированный участок сигналавысвечивается на блоке 5 отображения.В момент . (Фиг.16) пересечения сигналах(1) с уровнем квантования уб запомненные значения х(4) и1, на позиции 4 которая определяется по хранящейся в регистре 10памяти позиции Й, исключаются. Напозицию 94 запоминаются значениях(1 ) и , Далее в регистр 10 60 памяти запоминается позиция 9 .Окончание записи сигнала х(1 )и отсчета времени 1 есть одиннадцатый из многократно повторяющегосяпризнака конца регистрации. При этом 65 блок 9 записи-считывания автоматически переходит из режима записи врежим считывания,В режиме считывания из блоков 3и 13 памяти выводится зарегистрированная информация, которая поступает наблок 4 восстановления(, формы сигнала. После восстановления зарегистрированный участок сигнала высвечивается на блоке 5 отображения и т.д,Окончание записи последнего значения сигнала х(146 ) и соответствующего отсчета времени. 1 б есть последний иэ многократно повторяющегося признака конца регистрации, который совпадает с концом сигнала х(Ц .При этом блок 9 записи-считыванияавтоматически переходит из режимазаписи в режим считывания, которыйбольше не прерывается, так как сблока 6 выбора дискретных отсчетовна блок 9 записи-считывания по окон"чании сигнала х(1) управляющих сигналов не поступает.В режим считывания из блоков 3и 13 памяти выводится зарегистрированная информация, коТорая поступаетна блок 4 восстановления Формысигнала. После восстановления зарегистрированный сигнал Р(1) высвечивается на блоке 5 отображения.Так как по окончании сигнала х(1)режим считывания информации из блоков 3 и 13 памяти не прерывается,то соответственно не прерываетсявосстановление и отображение зарегистрированного сигнала,Предлагаемый способ и устройствопозволяет уменьшить потерю информа-ции в условиях априорной неопределенности относительно длительностии спектра исследуемого сигнала, т.е.повысить точность регистрации навсем временном диапазоне исследуемого сигнала. Формула изобретения1, Способ регистрации формы однократных электрических сигналов, заключающийся в преобразовании сигнала в циФровой код, запоминании кодированных дискретных значений сигнала, исключении запомненных кодированных значений сигнала через один отсчет при превышениях регистрируемого объема информации, запоминании на позиции исключенных значений сигнала последующих кодированных значений сигнала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения потери информации в условиях априорной неопределенности относительно длительности и спектра исследуемого сигнала, дискретные отсчеты берут в моменты первого из повторяющихся подряд пересечений сигнала с уровнями квантбвания, запоминают отсчетвремени и позицию, соответствующуюпоследнему запомненному значениюсигнала и отсчету времени, необходимую для запоминания последующегокодированного значения сигнала иотсчета времени, восстанавливают иотображают зарегистрированную частьсигнала после каждого нового запомненного дискретного значения 10 сигнала и отсчета времени до появления последующего кодированногозначения сигнала, исключают уровниквантования через один и запомненные отсчеты времени, соответствующие 15 исключенным значениям сигнала припревышениях регистрируемого объемаинформации, запоминают на позицииисключенных отсчетов времени последующие отсчеты времени, непрерывно 20 восстанавливают и отображают Формусигнала после его окончания.2, устройство регистрации формыоднократных электрических сигналов,содержащее усилитель, вход которогосоединен с шиной исследуемого сигнала, а выход - с входом аналого-цифрового преобразователя, выходом подключенного к первому входу первогоблока памяти, второй вход которого 30 связан с первым выходом блока записи-считывания, а третий вход - свыходом адресного блока, первыйвход которого соединен с выходом пер.вого счетчика импульсов, первым 35 входом подключенного к третьему выходу блока записи-считывания, генЕратор импульсов и блок отображенияо т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью уменьшения потери информации 40 в условиях априорной неопределенности относительно длительности и спектра исследуемого сигнала, оно снабжено блоком восстановления формы сигнала, блоком дискретных отсчетов, 45 РегистРом памяти, вторым счетчикомимпульсов и вторым блоком памяти,выход которого связан с вторым входом блока восстановления Формы сигнала, второй управляющий вход - с 50третьим входом первого блока памяти и информационным входом регистра.памяти, первый управляющий вход -с вторым входом первого блока памяти, а информационный вход - с выходом второго счетчика импульсов,обнуляющий вход которого соединенс обнуляющим входом адресного блокаи третьим входом блока записи-считывания, а счетный вход - с первымвыходом генератора импульсов, третий 60 вход которого подк очек к третье увходу блока восстановления формысигнала, а второй выход - к счетномувходу адресного блока, выход переполнения которого связан с вторым 65 входом первого счетчика импульсов, 11 983584второй вход - с вторым выходом блокавосстановления формы сигнала, аустановочный вход - с выходом регистра памяти, управляющий вход которого соединен с вторым выходомблока записи-считывания, входом подключенного к третьему входу адресного блока и выходу блока дискретныхотсчетов, управляющий вход которогосвязан с выходом первого счетчика:импульсов, а вход - с входом первогоблока памяти, выход которого соединен с первым входом блока восстановления формы сигнала, первым выходом подключенного к входу блока отоб.ражения,5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Приборы для научных исследований, 1972, Р 8,2. Авторское свидетельство СССР10 М 703846, кл,.С 06 К 15/18, 1977983584 Составитель Лившиц дактор И.Николайчук Техред М.Тепер КорРектор А. ГриценкЗаказ 9912/52 Тираж Подписно ВНИИПИ Росударотвен а СССР по делам иэобрет тий 113035, Москва, Ж-З наб., д, 4/717 ного комитет ений и откры 5 Раушская д, Ул. Проектная, 4 атент, г. Уж илиал П