РЕГИСТРАТОР СИГНАЛОВ

Полезная модель относится к области регистрации измеряемых величин и может быть использована при регистрации сигналов на объектах, подверженных ударным воздействиям.
Известно устройство для измерения параметров импульсов [1], содержащее аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, генератор с перестраиваемым полосопропускающим фильтром на базе кварцевого резонатора, микропроцессор, регистр, источник питания и преобразователь напряжения.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности (прототипом) является устройство для измерения параметров импульсов [2], содержащее блок управления, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, тактовый генератор на базе кварцевого резонатора, источник питания с преобразователем и переключателем напряжения.
Известные устройства позволяют регистрировать сигналы с первичных преобразователей, подверженных механическому воздействию (ударные импульсы). Недостаток этих регистраторов - ограниченные эксплуатационные возможности, связанные с низкой ударной устойчивостью кварцевых резонаторов, лежащих в основе тактовых генераторов, в связи с чем устройства в целом не могут быть установлены на объектах, подвергаемых ударным и вибрационным нагрузкам.
Предлагаемая полезная модель направлена на расширение области применения регистратора сигналов, в частности, за счет возможности установки его на объектах, подверженных различным механическим воздействиям.
Указанный технический результат достигается тем, что регистратор сигналов, содержащий аналого-цифровой преобразователь сигнала, вход которого является входом регистратора, а выход соединен с первым входом блока памяти, выход которого является выходом регистратора, и блок управления, вход которого соединен с выходом тактового генератора, согласно предложению, дополнительно снабжен электронно-счетным частотомером и регистром. Первый выход блока управления соединен со вторыми входами аналого-цифрового преобразователя и блока памяти. Второй выход блока управления соединен с первыми входами частотомера и регистра. Второй вход частотомера соединен с выходом генератора, а выход - со вторым входом регистра, выход которого является вторым выходом регистратора.
Введение в устройство электронно-счетного частотомера и регистра, соединенных с блоком управления и тактовым генератором, позволяет использовать удароустойчивые (сохраняющие работоспособность во время ударных воздействий на аппаратуру) генераторы при сохранении высокой точности регистрации сигналов. Это расширяет эксплуатационные возможности устройства, поскольку позволяет регистрировать импульсы как при стационарном расположении регистратора, так и при размещении его на объектах, подверженных механическим воздействиям (вибрациям, ударам и т.п.).
Полезная модель поясняется фигурой, где показана блок-схема предлагаемого регистратора.
Регистратор сигналов состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 1 (см. фигуру), блока памяти (БП) 2, тактового генератора 3, блока управления (БУ) 4, электронно-счетного частотомера 5 и регистра 6. Вход АЦП является входом регистратора, а выход АЦП соединен с первым (информационным) входом БП, выход которого является первым выходом регистратора («Выход 1»). Вторые входы (входы управления) АЦП и БП соединены с первым выходом БУ, первый вход которого соединен с выходом генератора 3, а на второй вход подается сигнал внешнего запуска («Запуск»). Второй выход БУ соединен с первыми входами частотомера 5 и регистра 6. Второй вход частотомера 5 соединен с выходом генератора 3, а выход - со вторым (информационным) входом регистра 6, выход которого является вторым выходом регистратора («Выход 2»). Частотомер 5 подключен к линии опорной частоты («Опорная частота»). Источник опорной частоты (на фигуре не показан) выполнен автономным и в процессе регистрации сигналов не подвержен механическим воздействиям. Он может быть выполнен, например, на базе кварцевого резонатора, и обеспечить необходимую точность измерения частоты частотомером регистратора.
Регистратор работает следующим образом. Тактовый генератор 3 вырабатывает тактовые сигналы, поступающие на вход БУ 4 и на второй вход частотомера 5. БУ на первом выходе формирует сигналы для управления работой АЦП 1 и БП 2, а на втором выходе - управляющие сигналы для работы частотомера 5 и регистра 6. При этом происходит постоянное измерение частотомером 5 частоты тактового генератора 3. По сигналу «Запуск» БУ обеспечивает начало работы АЦП 1 и блока памяти 2 (начало процесса регистрации) и окончание работы частотомера 5 с запоминанием последнего, измеренного перед началом процесса регистрации, значения частоты тактового генератора 3 в регистре 6. Точность измерения частотомером 5 частоты тактового генератора 3 обеспечивается точностью опорной частоты, подаваемой на частотомер. После окончания процесса регистрации данные из регистратора могут быть считаны с «Выхода 1» для последующей обработки, а с «Выхода 2» считывается значение частоты тактового генератора, которое было на момент начала регистрации сигнала. Это значение частоты тактового генератора 3 используется затем в процессе математической обработки результатов регистрации в качестве частоты дискретизации, обеспечивая необходимую точность и достоверность измерений.
Предлагаемое техническое решение позволяет использовать регистратор не только при измерениях в стационарном режиме, но и при размещении аппаратуры регистрации на объектах, подвергающихся тем или иным механическим воздействиям, в частности, ударным нагрузкам. Высокоинтенсивные ударные процессы являются, как правило, короткими по длительности (доли секунды, редко - секунды), поэтому изменение частоты тактового генератора за время действия ударного импульса не является существенным для целей обеспечения точности измерения временных параметров (например, невозможно резкое изменение температуры за такой короткий промежуток времени). Это позволяет использовать для построения тактового генератора устройства, не связанные с применением кварцевых резонаторов, которые при хорошей точности и стабильности частоты не обеспечивают необходимую ударную устойчивость (стабильную и надежную работу в процессе действия на регистратор ударного импульса). Такими устройствами могут быть кремниевые генераторы фирмы MAXIM, керамические резонаторы, LC- и даже RC-генераторы, устойчивость к удару которых значительно выше.
Благодаря тому, что непосредственно перед регистрацией сигнала происходит запоминание частоты тактового генератора, удается практически полностью устранить влияние на результаты обработки данных ухода частоты генератора от номинального значения (например, за счет непостоянства температуры окружающей среды), предшествующего процессу регистрации. Такое решение позволяет использовать в тактовых генераторах схемы, не содержащие кварцевых резонаторов, в частности, устройства, сохраняющие работоспособность при механических воздействиях типа вибраций и ударов. Это не только расширяет эксплуатационные возможности регистратора, но и дает возможность использовать при конструировании регистратора сигналов более простые, дешевые и падежные элементы схемотехники.
Источники информации
1. Описание изобретения к патенту РФ №2325660, G01P 15/09.
2. Описание изобретения к патенту РФ №2237903, G01P 15/09.