Формирование импульсных сигналов сложной формы
В современных измерительно-вычислительных комплексах (ИВК) и управляющих вычислительных комплексах (УВК), применяемых в научных исследованиях и экспериментах, при сборе данных широко используется метод временного (последовательного) уплотнения аналоговой измерительной информации. Однако в некоторых случаях, например при проведении прочностных экспериментов, требуется одновременное измерение параметров объекта в нескольких точках, что представляет определенные трудности при использовании последовательного уплотнения сигналов.
Решение этой проблемы возможно, если использовать уплотнение измерительной информации в параллельной форме с помощью переносчика на основе импульсных сигналов сложной формы (ИССФ). ИССФ представляет собой комбинацию простых импульсов, параметры которых (амплитуда, длительность, фаза, а также количество импульсов) выбираются по определенным правилам, с целью получения заданных свойств этого сигнала. Получены условия формирования, параллельного (одновременного) уплотнения ИССФ и последующего их разделения с помощью биортого-нальных ИССФ.
Дана оценка влияния неточностей формирования канальных ИССФ на качество их разделения. Необходимые для разделения операции перемножения отдельных элементарных импульсов многоканального ИССФ на соответствующие элементарные импульсы биометрических ИССФ и последующего суммирования полученных произведений осуществляются в ИВК и УВК в цифровой форме с высокой точностью. Параллельный способ уплотнения измерительных сигналов в виде ИССФ обеспечивает совмещение основных достоинств как временного уплотнения (простота технической реализации, высокая идентичность канальных характеристик), так. и частотного (параллельная передача). При этом использование ИССФ позволяет дополнительно реализовать ряд достоинств ИССФ (высокая помехозащищенность, устранение интермоду ляциокных искажений, согласование спектра сигнала с полосой пропускания канала, расширение частотного диапазона измеряемых процессов).
Основная задача устройства — обработка потока импульсов и измерение их амплитуд, после чего происходит статистическое накопление полученных данных и их дальнейшая передача и отображение на ПК. Полученные данные позволяют построить зависимость распределения плотности вероятности амплитуды импульсов, а также оценить среднюю частоту следования исследуемых импульсов (для медленных процессов). Сфера применения данного устройства — приборы спектрометрии. Однако возможность передачи обработанной информации на ПК делают крут задач, решаемых устройством, более широким.
Краткие технические характеристики: Входной сигнал: динамический диапазон по напряжению — 1 мВ — 12 В; минимальная длительность импульса — 1 мкс; максимальная длительность импульса — 1 мс; минимальный временной интервал между смежными импульсами — 3 мкс; средняя частота следования импульсов — 100 кГц. Обмен с ПК реализован в уровнях интерфейса RS-232 по протоколу ModBus. Устройство имеет комплект ПО верхнего уровня для диагностики, мониторинга и протоколирования проводимых измерений.
Устройство спроектировано на отечественной элементной базе. Устройство состоит из трех основных узлов: узел аналого-цифрового преобразования (АЦП), узел накопления и хранения (УНХ) и микропроцессорный узел (МПУ). Общий порядок функционирования считывателя. При появлении на входе импульса, АЦП преобразовывает его амплитуду в двоичный код. Код амплитуды является адресом ячейки ОЗУ в УНХ, где фиксируется факт прихода импульса (инкрементируется хранящийся код). ПК периодически посылает запросы МПУ, по которым МПУ считывает и отправляет на ПК данные, накопленные в соответствующих ячейках ОЗУ в УНХ. В ПК программа верхнего уровня проводит дальнейшие преобразования полученных данных и отображения результатов в экране диалога.
