Алгоритм преобразования аналоговой информации в цифровой код в измерительной системе

цифрового цветного микрофильмирования // Современные информационные технологии, методы и средства создания и использования Российского страхового фонда документации: материалы III Общероссийской научно-практической конференции. 14-15 ноября 2006 г. М.: Изд-во «Академия Естествознания», 2007. С. 129-141.

V.V. Kotov, S.N. Kleschar

IMPROVING THE ACCURACY OF TONE REPRODUCTION IN INFORMATION MEASURING SYSTEMS OF HYBRID MICROFILMING

A method of improving the accuracy of tone and color reproduction of microfilms formed by hybrid systems is offered. The results of experiments is described.

Key words: information-measuring system, hybrid microfilming, color reproduction.

Получено 07.03.12

УДК 621.833

В.В. Кулешов, канд. техн. наук., доц.,

АЛГОРИТМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНАЛОГОВОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЦИФРОВОЙ КОД В ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ

Рассмотрены вопросы разработки алгоритма преобразования аналоговой информации в цифровой код. Получены зависимости позволяющие уменьшить величину апертурной ошибки.

Ключевые слова: апертурная ошибка, компаратор, управляющее устройство, цифровой код, уровень разряда, микро и макроуровни.

Точность работы измерительных систем механических величин (акселерометров, датчиков угловой скорости) определяется точностью работы интегрирующих аналоговых усилителей и порогового элемента. Кроме того, точность измерения механических величин зависит от параметров схемы электронного ключа, осуществляющего выборку информации. Основная погрешность измерения связана с конечностью времени заряда конденсатора интегрирующего усилителя, которая приводит к апертурной ошибке, свойственной схеме выборки и обработки информации [1,2].

Целью данной работы является разработка алгоритма преобразова-

ния аналоговой информации в цифровой код при котором апертурная ошибка ограничена на уровне единиц младшего разряда.

В существующих измерительных системах аналоговая информация преобразуется в длительность временных интервалов, а затем с помощью счёта временных интервалов формируется цифровой код [3,4]. В качестве преобразователя аналог-длительность используется аналоговый компаратор на один вход, которого подаётся входной сигнал, на другой треугольная пила. В итоге на выходе компаратора формируется двухуровневый сигнал, имеющий разную длительность. Выходной сигнал с компаратора представляется в виде сигнала разности высокого и низкого уровней [3]. Преобразователь длительность-цифровой код из асинхронного интервала высокого и низкого уровня выделяет синхронный интервал, в котором укладывается целое число импульсов, осуществляет счёт временных интервалов, переписывает полученный код в выходной регистр и устанавливает счётчик в исходное состояние. Наиболее просто эта задача решается на основе управляющего устройства, вырабатывающего четыре импульса [1,3]. Формирование из асинхронного интервала высокого и низкого уровня синхронного интервала осуществляется с помощью ждущих синхронных генераторов одиночных импульсов, работающих по переднему и заднему фронту выходного сигнала с помощью компаратора и асинхронного RS-триггера. Счёт временных интервалов осуществляется реверсивным счётчиком по входу +1, когда уровень сигнала высокий и по входу —1, когда уровень сигнала высокий по импульсу записи и3. Запись результата счёта в регистр осуществляется во время прямого перехода сигналами по импульсу и1, установка счётчика в исходное состояние осуществляется по импульсу и2 и наличии прямого перехода ит ,что фиксируется с помощью ждущего синхронного генератора !СГ1 [3].

Функциональная схема преобразования аналоговой информации в цифровой код, представленная на рис 1., содержит:СгЮ- делитель часто-

К

ты; F -формирователь симметричного сигнала;--сглаживающий

Tp +1

фильтр; U- входной аналоговый сигнал; и^-напряжение треугольной пилы; п -текущий цифровой код; п. -выходной цифровой код; п -число ин-

^ й и

формационных разрядов в счетчике. Постоянная времени сглаживающего

фильтра определяется из соотношения

т >=-^

1 2пк - 2 2пк-1

где k -коэффициент передачи сглаживающего фильтра, значение которого определяется как & = 2Т / tп (? -время преобразования сигнала).

Рис. 1. Функциональная схема преобразования аналогового

сигнала в цифровой код

Алгоритм работы преобразователя на микроуровне приведён на рис.2. Начальное состояние счётчика при преобразовании информации на микроуровне CTR=0.

Алгоритм работы преобразователя на макроуровне представлен на рис. 3. В функциональной схеме использованы следующие обозначения: A -амплитуда сигнала; /тч-тактовая частота генератора; п^ -разрядность

цифрового кода; t^ -время преобразования; k - коэффициент передачи;

„ dU „

U,--входной сигнал и его производная; п -относительная величина

dt

входного сигнала; m -скорость изменения сигнала; т -длительность временного интервала в преобразователе- время; N -цифровой код на выходе преобразователя; 8 -величина относительной ошибки.

При подаче на вход синусоидального входного сигнала U = a sin at, с амплитудой a < A и скоростью изменения входного сигнала dU dU

-= aacos(a-1), максимальное значение m =- имеет место в момент

dt dt

перехода синусоиды через нуль. Величина m - определяет апертурную

ошибку преобразователя, т.е. ошибку за счёт изменения сигнала за время

преобразования аналоговой информации в цифровой код. Для увеличения

точности измерения в преобразователях механических величин величину

апертурной ошибки да = 2т необходимо ограничивать на уровне одного

к

г 2т 1

разряда преобразователя, т.е. — <

При подаче на вход синусои-

т <

2(2пк -1)2

к 2пк -1

говая часто

, при этом величина относительной апертурной ошибки не

дального входного сигнала круговая частота должна превышать значения

/тч

будет, превышает единицы младшего разряда преобразователя аналоговой

аи

информации в цифровой код. Величина скорости ошибке не будет больше единицы младшего разряда

<

к

а 2

при этой

Рис. 2. Алгоритм работы преобразователя аналогового кода на микроуровне

226

Рис. 3. Алгоритм работы преобразователя «аналог-код»

на макроуровне

Полученные результаты могут быть использованы при разработке аналого-цифровых преобразователей, высокоточных измерительных систем применяемых в системах стабилизации и навигации подвижных объектах [1].

Список литературы

1. Гиротахометр. АС №1677642, опубл. 15.09.91. Бюл. № 34.

2. Аналитическое конструирование оптимальных регуляторов по критериям точности, быстродействию, энергосбережению В.В. Сурков [и др.]. Тула: ТулГУ, 2005. 300с.

3. Майоров С.А., Новиков Г.И. Принципы организации цифровых машин. Л.: Машиностроение, 1974. 386 с.

4. Изерман Р. Цифровые системы управления. М.: Мир, 1984.

360с.

V.V. Kuleshov

ALGORITHM OF TRANSFORMATION OF THE ANALOGUE INFORMATION IN A DIGITAL CODE IN MEASURING SYSTEM

Questions of working out of algorithm of transformation of the analogue information in a digital code are considered. Dependences allowing are received to reduce size of an aperture error.

Key words: an aperture error, the comparator, the actuation device, a digital code, category level, micro and macrolevels.

Получено 07.03.12

УДК 004.915

С.Н. Клещарь, (4872) 35-02-19, nkotova@inbox.ru (Россия, Тула, ФГУП «НИИ репрографии»),

Н.А. Котова, канд. техн. наук, доц.,

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МИКРОГРАФИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Приведено описание структуры и параметров изображения тест-объекта, предназначенного для оценки качества изображений на микрофильмах, формируемых COM-системами фотографического и лазерного типа.

Ключевые слова: информационно-измерительная система, микрофильмирование, тест-объект

Получающие всё более широкое распространение в задачах микрографии гибридные системы, являясь сложными многокомпонентными устройствами, требуют для нормального функционирования периодического контроля своих основных технологических параметров. Существующие методы контроля качества микрофильмов для традиционных систем прямого микрофильмирования могут применяться ограниченно, поскольку не учитывают специфики гибридных систем [1].

Можно выделить по крайней мере два основных отличия. Первое касается способа формирования изображения. В системах прямого микро-