Brevet FR2379821A1 — publié le 19780901

La présente invention concerne la détection et la mesure des pics que présente, à fréquence approximativement constante, un signal électrique. De nombreux appareils, notamment de traitement d'échan- tillons successifs, entre lesquels sont éventuellement interposes des étalons, fournissent des résultats sous forme de pics, correspondant chacun à un échantillon, d'un signal analogique. La mesure peut se faire par lecture directe d'un enregistreur à bande de papier, mais il est souvent plus commode de mettre le signal sous forme numérique et d'imprimer la hauteur de chaque pic et le numéro d'ordre du pic, correspondant à celui de l'échantillon. Si cette solution est aisément mise en oeuvre lorsque les pics se présentent à fréquence rigoureusement constante ou lorsqu'il n'y a pas de risque d'absence d'un pic ou d'apparition d'un pic intempestif supplémentaire dû à un phénomène parasite, il n'en est plus de meme dans le cas contraire : les dispositifs actuels risquent alors d'inscrire des valeurs de pic ne correspondant pas à des échantillons et/ou d'omettre des pics signifii- catifs, mais insuffisamment marqués, ce qui decale complètement la correspondance entre numéros d'ordre et hauteur des pics. L'invention vise à fournir un procédé et un dispositif ne présentant pas ces limitations. Dans ce but, l'invention propose notamment un procédé suivant lequel, après mise du signal sous forme numérique, on échantillonne le signal, on détermine avec un intervalle d'échantillonnage déterminé T/N si le signal est croissant, décroissant ou constant au pas de quantification près, on mémorise la dernière valeur reçue aussi longtemps que le signal est croissant et on provoque l'inscription de la valeur maximum du signal dès qu'on a constaté que le signal n'a pas décrû pendant n échantillonnages successifs, est resté constant pendant moins de n' échantillonnages successifs et n'a pas crû pendant n" échantillonnages successifs. L'invention propose également un dispositif de détection et de mesure- des pics que présente, avec une période T approximativement constante, un signal, caractérisé notamment en ce qu'il comprend, éventuellement après un convertisseur analogique-numérique de pas de quantification a, un comparateur dont une entrée reçoit la valeur instantanée A du signal numérique et l'autre entrée la valeur précédente B du signal, conservée par une mémoire tampon, ledit comparateur comportant une première sortie excitée lorsque A A > B dont chacune est associez à un compteur, une mémoire à maximum dans laquelle le transfert de la valeur instantanée du signal est command par la troisième sortie, un générateur d'impulsions d'échantillonnage alimentant lesdits compteurs de capacités respectives n, n' et n", une bascule associée à chaque compteur et armée par le remplissage du compteur, et un circuit commandant l'enregistrement de la valeur contenue dans la mémoire à maximum en réponse à l'armement des deux bascules associes aux compteurs de capacité n et n" et d'elles seules. En général, on pourra prendre n = n" = n'. Le dernier circuit pourra être prévu pour provoquer l'enregistrement au bout d'un nombre déterminé n"1 impulsions après armement simultané des trois bascules ou au bout de N impulsions après l'enregistrement précédent. L'invention est applicable à de nombreux types d'appareils ; à titre d'exemples non limitatifs, on peut citer les analyseurs séquentiels d'échantillons utilisant la colorimétrie ou la spéctrophotométrie. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un dispositif qui en constitue un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 montre l'allure d'un des pics du signal à traiter et les paramètres qui interviennent dans le traitement; - la figure 2 est un schéma synoptique du dispositif; - la figure 3 est un schéma montrant une constitution possible du cadenceur du dispositif de la figure 2. On supposera, à titre d'exemple, que la variation dans le temps du signal analogique est représentable par une courbe 6 présentant des pics tels que 7 correspondant chacun à un échantillon, à intervalles approximativement tous égaux à une période T. Entre les pics, c'est-à-dire entre les échantillons, la courbe ne revient pas toujours à zéro, par exemple par suite d'une contamination, et peut présenter des maxima 8 peu accusés, dus à des artefacts. De plus, certains pics peuvent manquer, par suite de l'absence d'échantillons sur un convoyeur d'amenee (ot chaque emplacement est cependant traité) ou de l'inactivité d'échantillons. Le signal est tout d'abord quantifié : sur la figure 1 on a montré, pour simplifier, douze niveaux de quantification avec un pas a. Le signal est quantifié a cadence élevée et on présente en permanence a un comparateur la valeur instantanée A du signal numérique et la valeur précédente B. A intervalles d'échantillonnage T/N (T/N étant nettement supérieur aux intervalles entre numérisations), on détermine si A A + B (signal stationnaire) A > B (signal croissant). Un pic est détecté par la réunion des trois conditions (qui interviennent successivement) A croit pas) sur n échantillons suc cessifs, A ç B réalisé sur moins de n' échantillons successifs (signal constant au pas de quanti fication près), A > B non réalisé signal ne croissant pas) sur n" échantillons successifs Avec n = nn = n' = 10, cet ensemble de conditions est réalisé pour le pic 7 mais pas pour le maximum 8. Ce procédé est mis en oeuvre dans le dispositif montré schématiquement en figure 2. L'-organe d'entrée du dispositif est constitué par un convertisseur analogique-numérique 10, ayant un pas de quantification a, dont l'entrée de signal 1l reçoit le signal électrique analogique a traiter. Le convertisseur 10 comporte une mémoire numérique a trois décades pvr exemple, dont le contenu (valeur instantanée du signal) apparaît surine sortie 13. Le signal de commande de conversion, a cadence élevée comparée au pas d'échantillonnage utilisé en aval, apparait sur une sortie 14. La sortie 13 attaque l'entrée d'information de deux mémoires 15 et 16, a bascules par exemple. La mémoire 15 est destinée à stocker la valeur "antérieure " du signal numérique. Pour cela, elle reçoit le signal de commande, disponible sur la sortie 14, avec un retard (inférieur à l'espacement entre les signaux de commande) cré par un monostable 17. La valeur "antérieure" est maintenue par la mémoire 15 sur l'une des entrées 18 d'un comparateur 19. La mémoire 16 est au contraire destinée à conserver le maximum des valeurs "instantanées" successives qu'elle reçoit. La valeur "instantanée" est également appliquée en permanence sur la seconde entrée 20 du comparateur 19.Celuici fournit, à réception d'un signal d'échantillonnage - un niveau haut sur la sortie 21, si la valeur instantanée A appliquée sur l'entrée 20 est supérieure à la valeur antérieure B appliquée sur l'entrée 18, c'est-à-dire si le signal est croissant - un niveau bas sur la sortie 22, si A = B (au pas de quantification a près) - un niveau haut sur la sortie 23 si A B. Les trois sorties 21, 22 et 23 attaquent des channes identiques comprenant, dans le cas de la sortie 21, un relais 24 (relais Reed par exemple), un compteur 25 et une bascule JK 26. Les sorties Q des 26a et 26c et la sortie Q de la bascule 26b sont reliées aux trois entrées d'une porte ET 27 dont la sortie attaque l'entrée de transfert d'information depuis un jeu de portes de sortie 28 de la mémoire tampon 16 vers un tiroir d'imprimante 29. L'ordre de transfert est maintenu aussi longtemps que la porte ET est débloquée. La-sortie de la porte ET 27 est également reliée à l'entrée de remise à zéro 30 d'un circuit 31 de commande d'impression et de reprise de cycle. Le circuit particulier illustre en Fig. 1 correspond au cas où, pendant la période théorique T d'apparition de pics à détecter, le cadenceur 32, associé à une horloge 33, émet soixante impulsions d'échantillonnage sur sa sortie 36. Le circuit 31 illustré comprend deux compteurs 34 et 35 en cascade, constituant des diviseurs par dix et par six. Le cadenceur 32 peut trie prévu pour que le dispositif soit adaptable à la détection de pics dont la période de répétition peut prendre l'un ou l'autre de plusieurs valeurs. A titre d'exemple, le cadenceur 32 illustré en figure 3, associé à une horloge 33 à 100 KHz, permet de fournir, sur la sortie 36, des impulsions avec une périodicité qui peut être de 0,1 s, 1,2 s, 1,5 s, 1 s, 3 s, 6 s, 2 s, 4 s, 8 s, 16 s et 10 s. Pour cela, le cadenceur comporte une cascade de six diviseurs par 10. La sortie du quatrième diviseur, qui fournit les impulsions avec une période de 0,1 s (c'est-à-dire une fréquence de 10 Hz) est reliée directement à l'une des entrées d'un clavier de sélection 37 et à l'entrée d'un diviseur par trois, 38.La sortie du diviseur par trois attaque à son tour, d'une part, un diviseur par quatre, 39, qui alimente une entrée à période 1,2 s du clavier 37 et un diviseur par cinq, 40, qui attaque une entrée à période 1,5 s. La sortie du cinquième diviseur par dix attaque en parallèle un diviseur 41 par douze et un diviseur 42 par seize. On peut ainsi traiter des signaux analogiques d'entrée présentant des périodes très différentes. Le fonctionnement du dispositif sera maintenant décrit en supposant toujours que le cadenceur 32 est prévu pour émettre soixante impulsions d'échantillonnage par période T. On supposera tout d'abord que les compteurs 25 sont vides, que les sorties Q des bascules 26 sont au niveau haut et que le signal-dentrée cesse de décroître. On supposera, par exemple, qu'on est alors à l'instant to (Fiq.1). Lors de chacun des quatre échantillonnages suivants, le signal reste constant au pas de quantification près. A chaque échantillonnage, les sorties 21 et 23 restent au niveau bas et la sortie 22,de fonctionnement inverse, reste au niveau bas.Chaque fois les compteurs s'incrémentent d'une unité. Au cinquième échantillonnage, à l'instant t0 + 5T/N, le comparateur 19 constate un accroissement du siqnal, c'est-à-dire A B. Les sorties 21 et 22 passent respectivement un bref instant au niveau haut et au niveau bas et remettent à zéro les compteurs 25 correspondants.Le signal-continuant à croître, au dixième échantillonnage le compteur 25 correspondant à la sortie 23 déborde et active la bascule JK correspondante dont la sortie Q maintiendra un signal sur la porte 27 jusqu'à ce qu'elle soit remise à zéro par le circuit 31. Lorsque le signal atteint son maximum et y reste, les sorties 21 et 23 passent au niveau bas de l'échantillonage, alors que la sortie 22 reste au niveau haut. Le compteur 25 s'incrémente, Mais le signal ne reste constant, au pas de quantification près, que sur six échantillonnages. Le compteur 25 associé à la sortie 22 ne peut donc déborder et amener la bascule 26b dans l'état où c'est la sortie Q qui est au niveau haut. Il faut encore remarquer que le relais 24 associé à la sortie 21 est relié à l'entrée de commande de la mémoire tampon 16 et commande l'enregistrement du signal instantané, à la place du précédent, aussi longtemps que le signal croit. Ainsi, lorsque les bascules 26a et 26b ont été activées, le signal présent dans la mémoire tampon 16 est constitué par le maximum de ce signal. Lorsque les trois bascules 26 appliquent chacune un signal sur la porte ET 27, celle-ci, d'une part, fournit au jeu de portes 28 un signal de transfert du contenu de la mémoire tampon 16 dans le tiroir d'imprimante 29 et, d'autre part, remet à zéro les compteurs du circuit 35. A chaque impulsion suivante fournie par le cadenceur 32, le compteur 34 s'incrémente d'une unité; lorsque son contenu atteint une valeur déterminée, 8 par exemple, il fournit sur la sortie 43 un signal d'impression. La remise à zéro du compteur 35 provoque également l'émission, sur la sortie 44, d'un signal de remise des bascules JK 26 dans l'état où les sorties Q sont au niveau logique haut. Si l'on suppose maintenant que le signal analogique ne comporte pas de pic au bout du temps T après le pic 7, le signal va osciller et les sorties 21, 22 et 23 seront excitées de façon erratique, de sorte qu'aucun des compteurs 25 n'arrivera au débordement. Mais, à chaque impulsion fournie par le cadenceur 36, la cascade constituée par les compteurs 34 et 35 s'incrémente d'une unité. La sortie 43 du compteur 34 est associée au compteur 35 de façon qu'un signal ne soit fourni au tiroir d'imprimante 29 que lorsque le compteur 35 est vide. On voit que, à la soixantième impulsion reçue par le circuit 31 à partir de la commande d'impression précédente, une nouvelle commande est appliquée à l'imprimante 29 qui imprime un résultat qui ne sera pas significatif mais évitera tout décalage entre les valeurs de pic et les numéros d'ordre des échantillons traités. L'invention ne se limite évidemment pas au mode particulier de réalisation qui a été représenté et décrit à titre d'exemple et il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend aux variantes restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection et de mesure de la valeur des pics d'un signal électrique, caractérisé en ce que, après mise du signal sous forme numérique, on échantillonne le signal, on détermine avec un intervalle d'échantillonnage déterminé T/N si le signal est croissant, décroissant ou constant au pas de quantification près, on mémorise la dernière valeur reçue aussi longtemps que le signal est croissant et on provoque l'inscription de la valeur maximum du signal dès qu'on a constaté que le signal n'a pas décrû pendant n échantillonnages successifs, est resté constant pendant moins de n' échantillonnages successifs et n'a pas crQ pendant n" échantillonnages successifs. 2. Dispositif de détection et de mesure de la valeur des pics que présente, avec une période T approximativement constante, un signal, caractérisé en ce qu'il comprend, éventuellement après un convertisseur analogique-numérique de pas de quantification a, un comparateur dont une entrée reçoit la valeur instantanée A du signal numérique et l'autre entrée la valeur précédente B du signal, conservée par une mémoire tampon, ledit comparateur comportant une première sortie excitée lorsque A B dont chacune est associée à un compteur, une mémoire à maximum dans laquelle le transfert de. la valeur instantanée du signal est commandé par la troisième sortie, un générateur d'impulsions d'échantillonnage alimentant lesdits compteurs, de capacités respectives n, n' et n", une bascule associée à chaque compteur et armée par le remplissage du compteur, et un circuit commandant l'enregistrement de la valeur contenue dans la mémoire à maximum en réponse à l'armement des deux bascules associées aux compteurs de capacité n et n" et d'elles seules. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on prend n = n" = n'. 4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on prend n g N/6 ou égal à N/6. 5. Dispositif suivant la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le circuit commandant l'enregistrement est prévu pour provoquer l'enregistrement au bout d'un nombre déterminé n"' d'impulsions après armement simultané des bascules ou au bout de N impulsions après l'enregistrement précédent. 6. Application du dispositif suivant lune quelconque des revendications 2 à 5, aux analyseurs séquentiels d'échantillons.