Устройство для измерения отношения размаха видеосигнала к эффективному значению флуктуационной помехи

 

Изобретение относится к измеритльной технике и предназначено для измерений видеосигнала контрулируемого объекта. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет выделения сигнала от протяженной цепи. Устройство обеспечивает четыре режима работы: измерение отношения сигнал/шум для точечных объектов, измерение размаха видеоимпульсов от точечных объектов, измерение отношения сигнал/шум для протяженных объектов. В первых двух режимах на вход 26 устройства подается уровень логической "1" и выход триггера 16 через коммутатор 20 соединяется с входом регистра 21 последовательных приближений. В третьем и четвертом режимах работы на вход 26 устройства подается сигнал логического "0" и вход регистра 21 последовательных приближений соединяется через коммутатор 20 с выходом компаратора 11. В режимах первом и третьем на вход 24 устройства подается сигнал логической "1" при этом на вход блока 3 фиксации видеосигнала видеосигнал поступает через коммутатор 2 с выхода блока 1 измерения сигнала помехи и размах видеосигнала на выходе пропорционален отклонению сигнал/шум. При подаче на вход 24 устройства уровня логического "0" видеосигнал поступает через коммутатор 2 непосредственно на вход 23 устройства и выполняется измерение абсолютных значений видеосигнала. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах астронавигации, астроориентации и других измерительных или следящих системах для измерений видеосигналов контролируемых объектов или отношения размаха видеосигнала к эффективному значению флуктуационной помехи. Цель изобретения повышение точности измерений за счет выделения сигнала от протяженной цели. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для измерения отношения размаха выдеосигнала к эффективному значению флуктуационной помехи; на фиг. 2 структурная схема блока измерения сигнала помехи. Устройство содержит блок 1 измерения сигнала помехи, первый коммутатор 2, блок 3 фиксации видеосигнала, первый компаратор 4, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, источник 6 опорного напряжения, первый 7 и второй 8 элементы И, первый 9 и второй 10 интеграторы, второй компаратор 11, генератор 12 строба, селектор 13 синхросигналов, генератор 14 тактовых импульсов, вычитающий счетчик 15, триггер 16, блок 17 дифференцирования, третий компаратор 18, формирователь 19 импульсов, второй коммутатор 20, регистр 21 последовательных приближений, блок 22 индикации, первый 23, второй 24, третий 25 и четвертый 26 входы устройства. Блок 1 измерения сигнала помехи представляет собой усилитель 27 с регулируемым коэффициентом усиления, детектор 28 и разностный усилитель 29. Устройство работает следующим образом. По входам 24 и 26 устройства путем подачи соответствующих логических уровней задается режим измерения. Устройство обеспечивает 4 режима измерения: I. измерение отношения сигнал/шум для точечных объектов; II. измерение размаха видеоимпульсов от точечных объектов; III. измерение отношения сигнал/шум для протяженных объектов; IV. измерение размаха видеосигнала от протяженных объектов. В первых двух режимах на вход 26 устройства подается уровень логической "1", и выход триггера 16 через коммутатор 20 соединяется с входом регистра 21 последовательных приближений. В режимах III и IV на вход 26 подается уровень "0" и вход регистра 21 последовательных приближений соединяется через коммутатор 20 с выходом компаратора 11. В режимах I и III на вход 24 устройства подается сигнал логической "1", при этом на вход блока 3 фиксации видеосигнала видеосигнал поступает через коммутатор 2 с выхода блока 1 измерения сигнала помехи, коэффициент усиления которого регулируется так, чтобы поддерживать постоянным эффективное значение флуктуационного шума в видеосигнале на его выходе, при этом размах видеосигнала на выходе блока 1 пропорционален отношению сигнал/шум. При подаче на вход 24 устройства уровня логического "0" видеосигнал на вход блока 3 фиксации видеосигнала поступает через коммутатор 2 непосредственно с входа 23 устройства, при этом выполняются измерения не относительных, а абсолютных значений размаха видеосигнала. При работе устройства в режимах I и II размах видеоимпульса от точечного объекта уравновешивается постоянным напряжением с выхода ЦАП 5, причем число превышений видеоимпульсом напряжения уравновешивания подсчитывается вычитающим счетчиком 15. Если число этих превышений за один такт измерения не достигает половины числа кадров, составляющих один такт измерения, триггер 16, устанавливаемый генератором 14 тактовых импульсов в начале каждого такта в состояние логического "0", сохраняет это состояние. В этом случае регистр 21 последовательных приближений вырабатывает такой код, подаваемый на вход ЦАП 5, что напряжение уравновешивания возрастает. Если же число превышений видеоимпульсов напряжения уравновешивания становится большим половины числа кадров, составляющих такт измерения, триггер 16 перебрасывается в "1" и регистр 21 последовательных приближений вырабатывает код, приводящий к уменьшению формируемого ЦАП 5 напряжения. Таким образом, к окончанию цикла измерения, длительность которого определяется числом разрядов выходного кода, напряжение с выхода ЦАП 5 становится равным с точностью младшего разряда среднему значению размаха видеоимпульса от точечного объекта. При работе устройства в режимах измерения размаха сигналов от протяженных объектов (режимы III и IV) видеосигнал, подаваемый на вход 23 устройства, проходит через блок 1 измерения сигнала помехи и через коммутатор 2 (либо в режиме II, минуя блок 1) на вход блока 3 фиксации видеосигнала и с его выхода на первый вход компаратора 4, на второй вход которого с выхода ЦАП 5 подается постоянное напряжение, формируемое в соответствии с кодом, вырабатываемым регистром 21 последовательных приближений. Сигнал с выхода блока 1 измерения сигнала помехи, в котором напряжение флуктуационного шума нормировано, поступает на блок 17 дифференцирования, который дифференцирует шумовые выбросы. Компаратор 18, сравнивая с нулем подаваемый на его второй вход сигнал, формирует на выходе соответствующее напряжение, по фронту и спаду которого формирователь 19 импульсов вырабатывает короткие (длительность 10 15 нс) импульсы. Каждый импульс с выхода формирователя 19 импульсов располагается примерно по середине шумового выброса, из которого он сформирован, а общее число их равно числу шумовых выбросов. Селектор 13 синхросигналов, на вход которого (вход 25 устройства) подается синхросигнал от синхрогенератора телевизионной системы (смесь гасящих импульсов), формирует служебные импульсы, подаваемые на вход генератора 12 строба и на вход генератора 14 тактовых импульсов. Генератор 12 строба вырабатывает импульсы стробирования, которые определяют зону измерения на телевизионном растре, местоположение которой устанавливается оператором. Генератор 14 тактовых импульсов формирует такт и цикл измерения, обеспечивая выдачу на его выходы импульсов начальной установки вычитающего счетчика 15, импульсов сброса интеграторов 9 и 10, а также триггера 16, импульсов тактирования работы регистра 21 последовательных приближений. В начале первого такта измерения регистр 21 последовательных приближений устанавливает на выходе ЦАП 5 напряжение, равное половине опорного напряжения, формируемого источником 6 опорного напряжения. В последующих тактах напряжение уравновешивания определяется значением сигнала с выхода компаратора 11, который через коммутатор 20 подается на вход 21 регистра последовательных приближений. Видеосигнал от протяженного объекта представляет собой постоянный уровень в пределах строба измерения. В присутствии шума, который предполагается распределен по нормальному закону, измеряемый сигнал есть среднее значение случайного процесса. Когда напряжение уравновешивания превышает среднее значение случайного процесса, на первом выходе компаратора 4 формируются импульсы, соответствующие превышению видеосигналом напряжения уравновешивания. Второй выход компаратора 4 является инверсным. Элементы И 7 и 8 открыты только на время стробирующих импульсов, что обеспечивает селекцию выбранного оператором участка изображения. Первый элемент И 7 пропускает на вход интегратора 9 только те импульсы с выхода формирователя 19, которые совпадают с выбросами шума, превышающими напряжение уравновешивания. Второй элемент И 8 пропускает на вход интегратора 10 все импульсы с выхода формирователя 19, попадающие внутрь строба, за вычетом первых. Поскольку число импульсов с выхода формирователя 19 равно числу шумовых выбросов, в интеграторе 9 накапливается число, равное превышениям шумовыми выбросами порогового уровня (напряжения уравновешивания), а в интеграторе 10 разность между общим числом выбросов шума и числом шумовых выбросов, превысивших напряжение уравновешивания. В случае, когда напряжение уравновешивания установлено большим, чем среднее значение случайного процесса, число, накопленное к концу такта измерения интегратором 9, оказывается меньшим по сравнению с тем, которое накоплено в интеграторе 10. На выходе компаратора 11 появляется сигнал логического "0", и регистр 21 последовательных приближений устанавливает на выходе ЦАП 5 в следующем такте измерения меньший уровень напряжения. В случае, когда напряжение уравновешивания меньше, чем среднее значение случайной величины, имеет место обратное соотношение между числами с выходов интеграторов 9 и 10 и регистр 21 последовательных приближений устанавливает больший уровень напряжений на ЦАП 5.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ РАЗМАХА ВИДЕОСИГНАЛА К ЭФФЕКТИВНОМУ ЗНАЧЕНИЮ ФЛУКТУАЦИОННОЙ ПОМЕХИ, содержащее блок измерения сигнала помехи, выполненный в виде последовательно соединенных усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, детектора и разностного усилителя, при этом вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления является первым входом устройства, а выход его подключен к первому входу первого коммутатора, второй вход которого объединен с входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а третий вход является вторым входом устройства, выход первого коммутатора соединен с последовательно подключенными блоком фиксации видеосигнала и первым компаратором, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора строба, вход которого соединен с первым выходом селектора синхросигналов, вход которого является третьим входом устройства, а второй выход соединен с входом генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с первым входом вычитающего счетчика, второй вход которого соединен с первым выходом первого элемента И, а выход подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, третий выход которого соединен с первым входом регистра последовательных приближений, первый выход которого подключен к входу блока индикации, а второй к первому входу цифроаналогового преобразователя (ЦАП), второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход с вторым входом первого компаратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет выделения сигнала от протяженной цепи, в него введены второй коммутатор, второй и третий компараторы, первый и второй интеграторы, второй элемент И, блок дифференцирования и формирователь импульсов, причем первый вход второго коммутатора является четвертым входом устройства, второй вход соединен с выходом триггера, выход с вторым входом регистра последовательных приближений, вторые входы первого и второго элементов И объединены и соединены с выходом генератора строба, а выходы с входом первого и второго интеграторов соответственно, вторые входы которых соединены с вторым выходом генератора тактовых импульсов, выходы первого и второго интеграторов подключены соответственно к первому и второму входам второго компаратора, выход которого соединен с третьим входом второго коммутатора, третьи входы первого и второго элементов И объединены и подключены к выходу формирователя импульсов, а выход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления через последовательно соединенные блок дифференцирования и третий компаратор подключены к входу формирователя импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2