Устройство для вычисления "центра тяжести" импульсов

Устройство для вычисления "центра тяжести" импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистически к

Республик (11) 6Î 2873

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.04.76 (21) 2344701/18-21 (51) М. Кл.

G 01 R 23/00 с присоединением заявки Ph (23) Приоритет

Гоатдаратиаииыи иовитат

Сооата Ыиоиотрои СССР ио .двиаээ иэобратаиир и открытий (53) УДК 621. 317.8 (088.8) (43) Опубликовано 15а478.Бэоллетень Мэ 14 (45) Дата опубликования описания 280378 (72) вторьэ

ИЗОбрЕтЕНИя 11.A. Тревогин, P.Â. Агеев и Е.Б. Рихтер (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО Д)1Я ВЫЧИСЛЕНИЯ IJEHTPA ТЯЖЕСТИ

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к области радиоизмерений.

Известно устройство для вычисления центра тяжести импульсов, содержащее многоотводную линию задерж- 5 ки элементы НЕ, И и ИЛИ. Это устройство по своей технической сущности наиболее близко к заявляемому изобретению. Нормированный по амплитуде импульс с выхода порогового устройства 10 поступает на вход многоотводной линии задержки. В зависимости от длительности импульса происходит совпадение на одном иэ элементов И. Импульс с выхода элемента ИЛИ характеризует на- l5 личие середйны импульса, так как только при симметричном расположении импульса относительно среднего отвода многоотводной линии задержки может произойти совпадение (1).

Известное устройство, определяющее середины импульсов, обладает недостатками, обусловленными его аналоговоцифровой структурой: многоотводная линия задержки ограничивает возможности обработки импульсов конечной длительности из-за ограниченного числа отводов; возможность потери информации в случае поступления на вход линии задержки импульсов, совпадающих по длительности с временем задержки между отводами, вследствие несрабатывания элементов И из-за ограниченной частоты.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является устройство, содержащее логический элемент Запрет, один вход которого через элемент задержки соединен со входом устройства, второй вход соединен с выходом блока управления, третий вход соединен с выходом логического элемента И и первыми входами двух последовательно соединенных сумматоров, а выход логического элемента Запрет соединен со входом реверсивного счетчика, выход которого подключен ко входу логического элемента И (21.

Однако известное устройство отличается недостаточной точностью.

Целью изобретения является повыаение точности.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее логический элемент Запрет, один вход которого через элемент задержки соединен со входом устройства, второй вход соединен с выходом блока управления, третий вход соединен с выходом логического элемен та И и первыми входами двух последова602873 тельно соединенных сумматоров, à выход логического элемента Запрет, соединен со входом реверсивного счетчика, выход которого подключен ко входу логическо ro элемента И, введены блок кодирова- .

:ния,- блок суммированйя и вычитания, арифметический вычислитель и цифровой пороговый элемент, причем вход блока кодирования соединен со входом устройства, а его выход подключен ко второму входу первого из упомянутых сумматоров и первому входу блока суммирования и вычитания, второй вход которого соединен с выходом логического элемента И, третий вход через цифровой пороговый элемент соединен с выходом арифметического вычислителя, .а выход бло-. ка суммирования и вычитания соединен со вторым входом реверсивного счетчика, при этом первый и второй входы арифметического вычислителя соединены с выходами упомянутых сумматоров, а третий вход арифметического вычислителя соединен с выходом логического элемента И.

Структурная электрическая схема устройства приведена на чертеже, Устройство содержит блок кодирования 1, элемент задержки 2, логический блок Запрет 3, сумматор 4, блок суммирования 5, сумматор б, арифметический вычислитель 7, цифровой поро" говый элемент 8, реверсивный счетчик 9, логический .элемент И 10, блок управления 11.

На вход 12 подан входной сигнал, а выходной сигнал снимается с выхода 13.

Источники питания и сигналов на чертеже не показаны.

Работа устройства состоит в следующем.

Импульс произвольной формы и длительности поступает на входы блока 1 и элемента 2 задержкй. Преобразованный

Импульс в виде последовательности рав ноотстоящих значений Х,Х, „Х,,..., представленных в виде двоичного параллельного кода, поступает на вход сумматора 4,в котором каждое. очередное значение Х прибавляется к ранее накопленной сумме и, таким образом, последовательно формируются величины

Я= Е х„, («7 « (т 1,2,...) которые подаются на вход

° ° ° р сумматора 6, в котором формируется последовательность сумм второго порядка, т.е. последовательность величин

T„eel Sm=Z i х«, (2) (1,2,...), Величину Т, после простых преобразований можно записать в виде и

Т Е (и-1+«) х

Ь

Сигналы с сумматоров 4 и 6 посту:пают на вход арифметического вычислителя 7. Здесь текущие суммы 5„ и Т ,сравниваются между собой, но не неg фосрвдственно Т сдвинута относительно Ь„, вправо на фиксированное число К двоичных разрядов Это равносильно сравнению между собой величин S и

2 " « T„. Момент времени, когда осущест1р вится неравенство

8„ z" "т (ц фиксируется цифровым пороговым элементом 8.

Чискло К априорно выбирается так, чтобы величина 2 превысила половину максимальной длительности входного импульса.

Пусть тъ — момент строгого выполне) ния неравенства (3) и и

С учетом равенства .(2) имеем

>а т

° к о п = «»- к„2 "Е ф-(+«}х,.=2 "g(g- +цк; (g) ь-« «-4 (следует помнить, что Х« = 0 при

i ) з, но в сумматоре б суммы продолжают увеличиваться и с момента до и).

Введем обозначения:

11р

>= 2 к„, M=, » к,„ « l «

Величину Р можно интерпретировать как вес, а М- как статический момент

35 импульса. Отношение М/Р есть абсцисса центра тяжести импульса. В этих обозначениях соотношение (4) за пишется в виде

Р = 2 (+«7Р-М), 40, откуда

М

-к

Т\Ф« -

-Р. (5)

Равенство (5) показывает, что мо45 мент совпадения суммы 3 с суммой Т, сдвинутой вправо на К двоичных разрядов, запаздывает по отношению к моменту прохождения центра тяжести импульса на 2 — 1 единиц квантования

60 времени. Другими словами, искомый момент находится вычитанием постоянной величины 2 - 1 из момента совпадения

CÓMM °

Момент совпадения величин S и

66 2 Т фиксируется цифровым пороговым элементом 8. Параллельно с накоплением сумм в сумматорах 4 и 6 с выхода блока 1 в блок 5 суммирования и вычитания записывается число квантов до момента срабатывания-порогового элемента 8. Импульс с выхода этого элемента прекращает запись числа квантов по входу сложения и одновременно из накопленного числа квантов вычитается число 2"- 1. Разность чисел с вы65 хода блока 5 суммирования и вычитания

602873 переписывается в реверсивный .счетчик 9. Входной импульс, задержанный элементом 2 задержки на время, не меньшее ожидаемой максимальной длительности импульса, подает импульс раз-5 решения на блок 3.

Импульсы частоты квантования с выкода блока управления через блок 3 йостуяают на вход вычитания реверсивного счетчика. При числе тактов, рав- 10 ном числу, записанному в реверсивный начетчик, на нулевых выходах разрядов счетчика (не показаны) установятся единичные потенциалы, подающие разрешение на элемент И, на выходе которого 1я импульс соответствует прохождению цеитра тяжести входного импульса с систематической временной погрешностью, равной длительности задержки элемента задержки 2. Импульс с выхода элемента И 10 стирает остаточную информацию с сумматоров 4 и 6, арифметического вычислителя 7, с блока 5 и приводит в исходное состояние блок 3.

Таким образом, устройство позволяет с систематической временной задержкой и методической погрешностью, не превышающей одного кванта, определять центр тяжести импульсов произволь30 ной формы и длительности, что приобретает особую значимость в связи с возрастанием требований к точности определения. координат объектов.

Структурное построение устройства на элементах, цифровой техники расшие- 35 ряет область его применения и повышает технологичность при эксплуатации.

Формула изобретения

Устройство для вычисления центра тяжести импульсов, содержащее элемент Запрет, один вход которого через элемент задержки соединен со входом устройства, второй вход элемента Запрет соединен с выходом блока управления, третий вход элемента Запрет соединен с выходом элемента И и первыми входами двух последовательно соединенных сумматоров, а выход элемента Запрет соединен со входом реверсивного счетчика, выход которого подключен ко входу элемента И, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены блок кодирования, блок суммирования и вычитания, арифметический вычислитель и пороговый элемент, причем вход блока кодирования соединен со входом устройства, а выход блока кодирования подключен ко второму входу первого сумматора и первому входу блока суммирования и. вычитания, второй вход которого соединен с выходом элемента И, третий вход блока суммирования и вычитания через пороговый элемент соединен с выходом арифметического вычислителя, а выход блока суммирования и вычитания соединен со вторым входом реверсивного счетчика, при этом первый и второй входы арифметического. вычислителя соединены с выходами первого и второго сумматоров а третий вход арифметического вычислителя соединен с выходом элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Р 476547, кл. 8- 04 F 11/08 1973.

2. Труды МАИ, 1971, вып. 207, с, 26-40.

ЦНИИПИ Заказ 1841/41

Тираж 1112 Подписное

Филиал ППП Патент, г Ужгород ул Проектная 4