Способ интегрирования аналоговых сигналов

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

378872

Сааз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 03.1Х.1970 (№ 1471633/18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 18.1К1973. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 11 VII.1973

М. Кл. G 06g 7/18

Комитет оа делам изабретвиий и открытий лри Совете ееииистров

СССР

УДК 681.33 2,35 (088.8) Автор изобретения

Г. Д. Толстых

Заявитель

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе

СПОСОБ ИНТЕГРИРОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для получения значения интеграла от аналогового сигнала в виде цифрового кода.

Известен способ аналого-цифрового интегрирования, основанный на аналоговом интегрировании при помощи операционного усилителя с последующим преобразованием в код, при этом снижается точность интегрирования.

Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей аналого-цифрового интегрирования.

Для достижения этого формируют интегрирующую ступенчатую функцию, сравнивают ее с аналоговым сигналом и подсчитывают число значений интегрирующей ступенчатой функции, не превосходящих измеряемого сигнала.

На фиг. 1 графически показаны исходный и обращенный спектры; на фиг, 2 — интегрирующая ступенчатая функция с равномерным расположением значений во времени.

Особенностью предлагаемого способа интегрирования является формирование для квантования по площади ступенчатой интегрирующей функции с равномерным расположением значений во времени, синтезируемой с помощью спектрального преобразования по

2 функциям Уолша. Функция с равномерным расположением значений /о(х), соответствующая некоторой функции /(х), обладает тем свойством, что любой подинтервал области

5 определения этой функции отражается на всю область изменения. Области определения и изменения функций /(х) и fo() совпадают, Фактически fo() отличается от /(х) только другим упорядочением значений. Если задан

10 спектр (х) по функциям Уолша, то спектр соответствующей /о(х) получается обращснием спектра /(х).

Функции Уолша определяются как всевозможные произведения функций Радемахера.

15 Последние представляют собой меандры, принимающие значения 11, причем частота каждого последующего меандра вдвое больше частоты предыдущего. Технически функции Радемахера представляются выходными

2р напряжениям двоичного счетчика, работающего в режиме периодического счета. Индекс функции Уолша указывает, какие функции

Радемахера входят в произведение, определяющее функцию Уолша.

25 Для обращения спектра по функциям

Уолша достаточно изменить нумерацию исходных функций Радемахера на противоположную и соответственно изменить индексы функций Уолша, входящих в спектр. Полу30 ченпый новый спектр бу дет обра ценным спектром исходной функции /(х). Функция, соответствующая обращенному спектру, будет ступенчатой функцией с равномерным расположением значений /О(х). Функция fq(x) отличается от,f (õ) другим расположением значений.

Например, для п=4 (см. фиг. 1):

f(x) — 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16;

fp(x) — 1, 9, 5, 13, 3, 11, 7, 15, 2, 10, б, 14, 4, 12, 8, 16.

Технически обращение спектра сводится к изменению соединения счетчика, осуществляющего формирование исходных функций Радемахера с блоком формирования функций

Уолша на обратное. Для воспроизведения

/О(х) по обращеному спектру нужно просуммировать все функции Уолша, входящие в спектр с весами, равными коэффициентам спектра.

Спектр линейной функции состоит из постоянной составляющей (четной функции частоты О) и нечетных функций частот

1, 2, 4, ..., 2". Ограничим его частотой 2 .

1 1 1 1 а(и) = — ro — — Н, — — Н, — — H4—

2 4 8 16

32 64 128 — — Н, — — ̈́— — Н„. (1)

После операции обращения получается спектр f (x), соответствующий линейной функции:

1 1 1 1 а(и) = — r, — — Н, — — Н, — — Н,—

2 128 64 32

Н1в Нзг (2)

16 8 4

Функция, соответствующая этому спектру, изображена на фиг. 2. Из фиг, 2 видно, что каждому значению ступенчатой функции /(х) соответствует квант площади. Поэтому для интегрирования достаточно сравнить аналоговый сигнал с полученной интегрирующей функцией и подсчитать число значений интегрирующей функции, не превосходящих аналогового сигнала. Эта операция легко осуществляется на известных устройствах (схема сравнения и счетчик). Полученное число равно интегралу аналогового сигнала.

При обращении спектра нелинейной функции приводит к интегрированию по формуле: соответствуют квантам площади различного размера. Размер квантов по оси у меняется в соответствии с изменением производной

/(х). Применение такой интегрирующей функции пирводит к интегрированию по формуле:

10 где U(t) — аналоговое напряжение;

Ф(х) zzg f(x) — функция, обратная /(х).

Обратная функция под знаком интеграла объясняется тем, что выходной код является функцией времени, т. е. аргумента интегрирующей функции. К этой формуле часто можно привести применяемые в измерительной практике интегралы, и тогда их вычисление сводится к воспроизведению интегрирующей функции и подсчету числа превышений аналогового сигнала над ней. Например, применение в качестве интегрирующей функции

) х с равномерным расположением значений приводит к квадратичному интегрированию аналогового сигнала. Схема преобразователя мощности аналогового сигнала в цифровой код остается прежней: генератор

30 интегрирующей функции, схема сравнения и счетчик.

Предлагаемый способ интегрирования может быть применен также при построении преобразователей постоянного напряжения в

35 цифровой код, имеющих высокую помехоустойчивость.

Предмет изобретения

Способ интегрирования аналоговых сигналов, основанный на квантовании аналогового сигнала с последующим подсчетом числа квантов, отличающийся тем, что, с целью по45 вышения точности формируют интегрирующую ступенчатую функцию, сравнивают ее с аналоговым сигналом и подсчитывают число значений интегрирующей ступенчатой функции, не превосходящих измеряемого сигнала.

378872

Составитель С. Белан

Редактор Н. Данилович Техред Л. Богданова Корректор С. Сатагулова

Заказ 1883/12 Изд. Ме 436 Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2