Устройство для многоканальной магнитной записи аналоговых сигналов

 

Изобретение относится к регистрации информации. Для упрощения обслуживания в устройство введены второй 31, третий 32, четвертый 35 и пятый 36 элементы И, первый 14 и второй 15 счетчики, второй компаратор 23, первый элемент ИЛИ 37, инвертор 25, второй 20, третий 22 и четвертый 24 блоки оперативной памяти, первый сумматор 18, второй 16 и третий 29 блоки постоянной памяти, второй сумматор 26, третий компаратор 27, многоразрядный элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 и второй элемент ИЛИ 38. бил.

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК

ГосудАРстВенный комитЕт

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4835229/10 (22) 08.06.90 (46) 07.05.92, Бюл. М 17 (71) Специальное проектно-конструкторское бюро "Союзгазавтоматика" (72) Н.Н. Бакурекий (53) 681.84.001.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

% 1314374, кл, 6 11 B 5/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1520582, кл. 6 11 В 5/027, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ АНАЛОГОВЫХ

СИГНАЛОВ

„„Я3„„173237? Al (57) Изобретение относится к регистрации информации. Для упрощения обслуживания в устройство введены второй 31, третий 32, четвертый 35 и пятый 36 элементы И, первый 14 и второй 15 счетчики, второй компаратор 23, первый элемент ИЛИ 37, инвертор

25, второй 20, третий 22 и четвертый 24 блоки оперативной памяти, первый сумматор 18, второй 16 и третий 29 блоки постоянной памяти, второй сумматор 26, третий компаратоо 27, многоразрядный элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 и второй элемент

ИЛИ 38. 6 ил, 1732377

Изобретение относится к регистрации информации, а именно к устройствам для магнитной записи многоканальных аналоговых сигналов, и может быть использовано в аппаратуре для неразрушающего контроля. в частности в автономных снарядах-двфектоскопах.

Известно устройство для обработки многоканальных аналоговых сигналов, содержащее блок управления, вычислитель . конца дефекта, счетчик номера канала, аналоговый коммутатор, вычислитель уровня шума, аналого-цифровой преобразователь, два определителя нулевого значения кода, определитель ненулевого значения кода, блок установки режимов, блок оперативной памяти, сумматор, триггер, кампэратор, два блока запоминания (временнога хране ния) данных, тактовый генератор, накопи. тель на магнитной ленте, Достоинством известного устройства является малый расход магнитной ленты при регистрации сигналов дефектов, достигаемый за счет регистрации компактного описания сигнала, состоящего из кодов наибольшего размаха сигнала и протяженности сигнала, Известное устройство позволяет определить относительную глубину дефекта. но не дает возможности установить природу сигнала.

Недостаткам известного устройства является функциональная ограниченность, заключающаяся в невозможности однозначно идентифицировать по зарегистрированным описаниям сигналов породившие эти сигналы источники магнитных аномалий, существующие в стенке труб.

Известно также устройство, состоящее из аналогового коммутатора, аналого-цифровага преобразователя кодов, тактового генератора, оперативного запоминающего устройства, постоянного запоминающего устройства, дешифратара управляющих кодов, блока буферной памяти, блока магнитной записи, системы счисления координат дефектов.

Достоинством этого устройства является высокая плотность записи регистрируемой информации и малый расход магнитной ленты регистратора.

Недостатком известного устройства является функциональная ограниченность, затрудняющая возможность распознавания природы дефекта по зарегистрированному сигналу, вызванному этим дефектом.

Цель изобретения — упрощение обслуживания устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для многоканальной магнитной .записи аналоговых сигналов, содержащее

55 аналоговый коммутатор, подсоединенный информационными входами ко входным шинам и соединенный выходом с входом аналого-цифрового преобразователя, подключенного выходами к информационным входам формирователя кодов, который соединен с первым блоком оперативной памяти и с первым блоком постоянной памяти, подключенным выходом к входу дешифратора, блок буферной памяти, соединенный с входами и выходами блока магнитной записи, первый компаратор, подключенный выходом к первому входу первого элемента И, регистр, триггер, тактовый генератор, первый, второй и третий шинные коммутаторы, блок счисления координат дефектов, соединенный с первым выходом дешифратора и информационными выходами с шиной данных блока буферной памяти, введены второй, третий, четвертый и пятый элементы И, подсоединенные первыми входами к выходу тактового генератора, подключенного к входу синхронизации регистра и к второму входу первого элемента И, первый счетчик, подключенный синхровходом к выходу так- . тового генератора. а входом установки нуля, соединенный с вторым выходом дешифратора, подключенным к входу установки нуля триггера, соединенного входом установки единицы с третьим выходом дешифратара и подключенного прямым выходом к пусковому входу тактового генератора, второй счетчик, подсоединенный входами установки нуля и тактовым входом к четвертому и пятому выходам дешифраторэ, второй компаратор, соединенный управляющим входом с шестым выходом дешифратора, подключенным к управляющему входу первого компаратора, а седьмым выходом к управляющему входу первого шинного коммутатора, параллельный интерфейс, подсоединенный к входу данных формирователя кодов, дополнительный тактовый генератар, подключенный выходом к входу синхронизации формирователя кодов, первый элемент ИЛИ, соединенный первым входом с выходом первого элемента И, инвертор, подключенный выходом к третьему входу первого элемента И, второй, третий и четвертый блоки оперативной памяти, подсоединенные входами данных к выходам соОтветственно первого, второго и третьего шинного коммутаторов, первый сумматор, подключенный входами к четвертой группе входов данных первого шинного коммутатора, у которого вторая группа входов данных соединена с общим проводом, второй и третий блоки постоянной памяти, второй сумматор, третий компаратар. многоразрядный элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и второй

1732377

30

50

55 элемент ИЛИ, причем первый счетчик подключен разрядными входами к первой группе адресных входов второго блока постоянной памяти и первой группе адресных входов второго блока оперативной памяти, соединен выходом старшего разряда с первым входом параллельного интерфейса, подключенного выходами к адресным входам аналогового коммутатора, к группе адресных входов третьего и четвертого блоков оперативной памяти и к второй группе адресных входов второго блока оперативной памяти, вход записи которого подсоединен к выходу второго элемента И, соединенного вторым входом с восьмым выходом дешифратора, девятый выход которого подключен к второму входу третьего элемента И и к второму входу четвертого элемента И, соединенного выходом со вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу записи четвертого блока оперативной памяти, соединенного выходом с первым входом данных первого компаратора и первым входом второго сумматора, выход которого подключен к первому входу данных третьего компаратора, соединенного выходом с входом данных регистра, выход которого подключен к входу третьего блока постоянной памяти, соединенного выходом с шиной данных блока буферной памяти, подсоединенной к формирователю кодов, первому блоку оперативной памяти, первому блоку постоянной памяти и параллельному интерфейсу, а второй блок постоянной памяти подсоединен второй группой адресных входов к разрядным выходам второго счетчика, соединенного выходом старшего разряда с вторым входом параллельного интерфейса, и подключен выходом к входу переноса в младший разряд первого сумматора и первому входу каждого разряда многоразрядного элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, соединенного входами каждого разряда с выходами аналого-цифрового преобразователя и подключенного выходами к входам первого сумматора, который подсоединен входом второго слагаемого к выходу второго блока оперативной памяти, соединенному с первой группой входов данных второго и третьего шинных коммутаторов, у которых вторая группа входов соединена с общим проводом, вторым входом третьего компаратора, входом инвертора, вторым входом пятого элемента И, с вторым входом данных первого компаратора, и с первым входом данных второго компаратора, подключенного выходом к третьему входу пятого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, подсоединенного вторым входом к выходу третьего элемента И и подключенного выходом к входу записи третьего блока оперативной памяти, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора и вторым входом данных второго компаратора.

Предлагаемое устройство отличается сокращением необходимого объема носителя информации в долговременном запоминающем устройстве, устранением субъективных ошибок в оценке природы зарегистрированных сигналов и. следовательно, в оценке степени опасности предполагаемого в стенке трубы дефекта.

Это упрощает обслуживание устройства.

Перечисленные основные положительные качества приводят к снижению стоимости работ по контролю трубопроводов, к снижению объема затрат при ремонте нефте- и газопроводов по результатам дефектоскопии, в особенности благодаря повышению достоверности определения опасных мест на трубе, благодаря чему исключаются затраты на раскопку, снятие изоляции.с труб, нанесение новой изоляции и закапывание труб на ошибочно дефектованных участках, а также благодаря устранению потерь из-за снижения объема транспортируемого газа, которое обязательно следует при проведении ремонтных работ на газопроводе.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства для многоканальной магнитной записи аналоговых сигналов; на фиг. 2— схема организации адресного пространства

ОЗУ; на фиг. 3 — 6 — схемы формирования описаний наиболее характерных сигналов, наблюдаемых от коррозионных дефектов и утонения в стенках труб.

Устройство состоит из аналогового коммутатора 1; аналого-цифрового преобразователя 2, формирователя 3 кодов (ФК), блока

4 буферной памяти, блока 5 магнитной записи, блока 6 счисления координат дефектов, первого блока 7 оперативной памяти, первого блока 8 постоянной памяти, параллельного интерфейса 9, дешифратора 10, первого тактового генератора 11, второго тактового генератора 12, RS-триггера 13, первого счетчика 14, второго счетчика 15, второго блока 16 постоянной памяти, многоразрядной схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

17, первого сумматора 18, первого шинного коммутатора 19, второго ОЗУ 20, первого компаратора 21, третьего блока 22 оперативной памяти, второго компаратора 23, четвертого блока 24 оперативной памяти, инвертора 25, второго сумматора 26, третьего компаратора 27, регистра 28, третьего блока 29 постоянной памяти, первого эле1732377 мента И 30, второго элемента И 31, третьего элемента И 32, второго 33 и третьего 34 шинных коммутаторов, четвертого элемента И 35, пятого элемента И 36, первого элемента ИЛИ 37, второго элемента ИЛИ 38.

Для режима обучения могут использоваться не относящиеся к предлагаемому устройству аналоговый магнитофон 39 и программатор 40.

Устройство работает следующим образом.

После подачи питающего напряжения генератором 12 формируется сигнал установки в начальное состояние счетчиков и регистров формирователя 3 кодов, схемы параллельного интерфейса 9, системы счисления координат дефектов 6, блока 4 буферной памяти..

С окончанием установочного сигнала генератор 12 формирует синхросигналы для .ФК 3, схемы параллельного интерфейса 9.

ФК 3 формирует адрес команды и сигнал обращения в ПЗУ 8, извлекает из ПЗУ 8 код команды и формирует микроприказы для ее осуществления.

Первая исполняемая программа осуществляет очистку ячеек первого ОЗУ 7. При этом на адресную шину ОЗУ 7 из ФК 3 выдается адрес ячейки, на шину данных

ОЗУ 7 выдается нулевая информация, на входы активизации выбора ОЗУ 7 выдается из ФК 3 сигнал активизации ОЗУ 7, а на вход управления записью ОЗУ 7 из ФК 3 выдается сигнал записи.

Вторая подготовительная программа также исполняется микропроцессором ФК

3. Она состоит в очистке ячеек памяти ОЗУ

20, 22 и 24.

Запоминающее пространство указанных ОЗУ разбито на эоны по числу входных каналов, организованных через аналоговый коммутатор 1 (фиг. 2). Каждая зона в свою очередь разбита на ячейки, в которые записываются параметры сигналов, действующих в подключенном канале.

Очистка ОЗУ 20, 22 и 24 происходит следующим образом.

На адресные входы выбора зоны ОЗУ

20, 22 и 24 выставляется адрес номера канала, На адресные входы набора ячейки ОЗУ

20; соответствующие номеру параметра, подаются коды с выходов разрядов счетчика . 14. С дешифратора 10 íà S-вход RS-триггера

13 подается запускающий сигнал. Высокий потенциал с выхода QRS-триггера 13 отпирает тактовый генератор 11 и на выходе генератора 11 появляется непрерывная серия импульсов, поступащих на тактовый вход счетчика 14 и первый вход схемы И 30, . первый вход схем И 35 и 32. На второй вход схемы И 30 подается сигнал с выхода 8 дешифратора 10, а на вторые входы схем И 35 и 32 — с выхода 9 дешифратора 10. С выхода схемы И 30 сигнал подается на вход записи .5 ОЗУ 20, с выхода схемы И 32 — на вход записи ОЗУ 22 через схему ИЛИ 37, а с выхода схемы И 35 — на вход записи ОЗУ 24 через схему ИЛИ 38.

Из ПЗУ 8 на дешифратор 10 выдается

10 кодированный сигнал, включающий коммутаторы 19, 33 и 34 на передачу по входам данных ОЗУ.20, 22 и 24 соответственно кода

0...0, . Тактовый импульс инициирует запись в

15 ОЗУ 20, 22 и 24 нулевой информации с выхода коммутаторов 19, 33 и 34, Срезом тактового импульса осуществляется переключение первого счетчика 14 и, следовательно, переключение адреса запо20 минающей ячейки ОЗУ 20, После перебора всех ячеек, относящихся к зоне памяти одного канала, с последнего разряда первого счетчика 14 сигнал высокого уровня поступает на вход схемы параллельного интер25 фейса 9 и с него по шине данных вводится в микропроцессор 8 ФК3, обуславливая условия, необходимые для формирования адреса следующего по порядку канала, Обнулением ОЗУ 20, 22, 24 заканчивает30 ся подготовительная программа.

При начале движения дефектоскопа блок 6 счисления координат дефектов формирует сигналы о наличии заданного приращения пути, который поступает на один из

35 входов схемы параллельного интерфейса 9 и вводится с него для контроля в микропроцессор 8, Обнаружив сигнал изменения пути, программа переходит на ветвь контроля входного сигнала.

40 При этом из ФК3 в схему параллельного интерфейса 9 выдается код номера канала,, который запоминается одним из выходньа регистров схемы параллельного интерфейса 9 и с соответствующих выходов схемы

45 параллельного интерфейса 9 передается на адресные шины аналогового коммутатора 1 и на соответствующие адресные шины ОЗУ

20, 22 и 24.

Аналоговый коммутатор 1 подключает

50 одну из выбранных датчиковых шин к сигнальному входу АЦП 2.

По окончанию переходного процесса в цепях коммутатора 1 из дешифратора 10 на пусковой вход АЦП 2 подается запускаю55 щий импульс. Сформированный АЦП 2 код сигнала поступает в ФК 3 и на каждый соответствующий вход схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

WIN 17. Микропроцессор ФК 3 под управлением программ контролирует отклонение сигнала от среднего значения в данном ка173? 377

10 нале и, обнаружив отклонение, начинает счисление протяженности сигнала и определение его наибольшего размаха.

Результаты вычислений хранятся в соответствующих ячейках первого ОЗУ 7, разбитого на зоны по числу датчиков (каналов).

Число ячеек в каждой зоне соответствует числу параметров, подлежащих измерению или вычислению (фиг. 2), Одновременно с установкой номера канала на адресных входах аналогового коммутатора 1 и ОЗУ 7 код номера канала устанавливается на адресных шинах ОЗУ 20, 22 и 24, Код величины сигнала из АЦП 2 поступает на первую группу входов многоразрядной схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17, На вторую группу входов, соединенных вместе, подается однобитовый сигнал с выхода ПЗУ 16, В ячейках ПЗУ 16 размещена матрица

Адамара, представляющая собой таблицу. разбитую на N отсчетов системы дискретных функций Уолша, Необходимая функция Уолша (строка матрицы Адамара) выбирается при подаче на первую группу адресных входов ПЗУ 16 кода с выходов счетчика 14; конкретный отсчет в.функции Уолша (столбец в матрице

Адамара) выбирается при подаче на вторую группу адресных входов ПЗУ 16 кода с выходов счетчика 15.

Известно, что функция Уолша двоичные и принимают значения «1, В ПЗУ 16 хранятся двоичные аналоги дискретных функций Уолша, при этом значение+1 поставлено в соответствие значение логического нуля, а значению минус 1— значение логической единицы.

После поступления на вход микропроцессора в ФК 3 кода с выхода АЦП 2 с третьего выхода дешифратора 10 выдается сигнал на S-вход RS-триггера 13. На Q-выходе триггера 13 появляется сигнал высокого уровня. Этот сигнал поступает на управляющий вход генератора 11, который начинает формировать серию импульсов, поступающих на тактовый вход счетчика 14.

Последний поочередно с каждым тактом изменяет значения сигналов на разрядных выходах, благодаря чему на выходе ПЗУ 16 поочередно с каждым тактом появляется значение одной из выбранных функций Уолша, соответствующее конкретному отсчету, номер которого определяется кодом счетчика 15. После перебора всех функций Уолша хранящийся в ПЗУ 16 системы функций сигнал со старшего разряда счетчика 14 поступает на соответствующий вход схемы параллельного интерфейса 9 и программа переключает номер датчика, выдавая через соответствующий регистр схемы параллель45

П

Wi = f> W t (ji), i =О где Ф4 (ji) — функция Уолша, взятая при i-м

1 отсчете;

Wi — значение спектрального коэффициента соответствующей функции, Таким образом, перебирая в ПЗУ 16 функции Уолша в различные моменты i, умножая их на коды с выхода АЦП 2, получаемые в те же самые моменты i. и суммируя произведения, получаемые для данной М4ф функции, взятые в последние моменты i от 0 до и, можно получить интегральное значение спектрального коэффициента Wi.

40 ного интерфейса 9 адресный код на адресные шины аналогового коммутатора 1 и на соответствующие адресные входы ОЗУ 20, 22 и 24.

На R-вход счетчика 14 из дешифратора

10 выдается установочный сигнал.

Программа ФК 3 организует счетчик каналов (датчиков) и контролирует его. После перебора всех каналов программа выдает на дешифратор 10 код, который вызывает появление на соответствующем выходе дешифратора 10 сигнала, поступающего íà Rвход RS-триггера 15, что приводит к установке RS-триггера в состояние с низким уровнем на Q-выходе.

Низкий уровень на выходе Q приводит к прекращению генерации импульсов на выходе тактового генератора 11, Этим завершается перебор всей системы функций

Уолша при фиксированном значении выбранного счетчиком,15 отсчета функций, Значение функции Уолша с выхода ПЗУ

16 подается на многоразрядную схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17. Операция "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" осуществляется над каждым разрядом выходного кода АЦП 2 при его логическом взаимодействии со значением выходного бита ПЗУ 16.

Если на выходе ПЗУ 16 действует логический ноль, то код из АЦП 2 передается на вход первого слагаемого сумматора 18 в прямом виде, если на выходе ПЗУ 16 действует логическая единица, то код из АЦП 2 передается на вход первого слагаемого сумматора 18 в инверсном виде. На вход второro слагаемого сумматора 18 подается код с выходов ОЗУ 20. На входы данных ОЗУ 20 сигнал с выхода сумматора 18 передается через открытый коммутатор 19. Коммутатор открывается при отсутствии сигналов с выхода дешифратора 10.

Известно, что спектр Уолша для функции б формируется при реализации выражения

1732377

30

Операция умножения реализуется с помощью функции поразрядного ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17, Операция суммирования реализуется комбинационным сумматором

18 и ОЗУ 20.

В ОЗУ20, как рассмотрено ранее, выбирается группа ячеек, относящихся к одному каналу, Для каждого канала выделено и ячеек, по количеству функций Уолша, входящих в выбранную систему.

На вход первого слагаемого сумматора

16 в прямом или инверсном виде, в зависимости от знака функции Уолша, выдаваемой

ПЗУ 16, поступает с выхода схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 код измеренного в данный момент сигнала.

Хранящаяся в ОЗУ 20 частичная сумма поступает на вход второго слагаемого сум- матора 18 и суммируется с прямым или инверсным значением кода из АЦП, переданного через схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ.

Суммирование реализуется в дополнительном коде, Для этого на вход переноса младшего разряда сумматора 18 подается бит с выхода ПЗУ 16. Это обеспечивает прибавление единицы s младшем разряде при суммировании с инверсным значением кода из АЦП 2, если функция Уолша имеет значение.минус 1. Сформированная на входе ОЗУ

20 частичная сумма запоминается в результате воздействия на вход записи ОЗУ синхроимпульса с выхода тактового генератора

11, прохождение которого разрешается схемой И 30 под действием отпирающего сигнала с выхода дешифратора 10 на втором входе схемы И 30.

Срезом синхроимпульса переключается счетчик 14, который определяет адрес следующей функции Уолша в ПЗУ 16 и адрес соответстивующего этой функции спектрального коэффициента в ОЗУ 20. Значение кода на выходе АЦП 2 при этом остается тем же, что и на предыдущем такте, В ОЗУ 20 в конце каждого такта запоминается частичная сумма формируемого на рассматриваемом такте спектрального коэффициента.

В тот момент, когда закончено формирование частичной суммы спектрального коэффициента последней функции в выбранной системе функций Уолша, а это задано выбором числа разрядов счетчика 14 и контролируется микропроцессором в формирователе кодов 3 по состоянию последнего разряда счетчика 14, с соответствующего выхода дешифратора 10 íà R-вход триггера

13 и R-вход счетчика 14 поступает сигнал, вызывающий выключение тактового генератора 12 и установку счетчика 14 в состояние с низким уровнем на всех разрядах.

Обнаружив переполнение счетчика 14. программа приводит к выдаче с соответствующего выхода дешифратора 10 сигнала. установки счетчика 14 в состояние с низким уровнем всех разрядов, после чего в схему параллельного интерфейса 9 выдается код номера следующего по порядку опрашиваемого датчика. Код номера датчика с соответствующего порта схемы параллельного интерфейса 9 поступает на адресный вход аналогового коммутатора 1 и на соответствующие адресные линии ОЗУ 20, 22 и 24, Затем происходит формирование частичной суммы спектральных коэффициентов спектра Уолша сигнала, действующего во вновь подключенном канале. Функционирование устройства при этом аналогично ранее описанному, После перебора всех каналов программа переходит к контролю сигнала об изменении пройденного пути на заданную величину. Необходимая величина изменения пути устанавливается в блоке 6 счисления координат дефектов. После достижения заданной величины изменения пути блок 6 счисления координат дефектов выдает на соответствующий разряд одного из портов схемы параллельного интерфейса 9 импульсный сигнал и программа переходит к формированию частичных сумм спектра, соответствующих следующему отсчету. При . этом с дешифратора 10 с соответствующего его выхода на счетный вход счетчика 15 поступает сигнал, переключающий счетчик 15 в сл едующее состоя н ие.

Счетчик 15 изменяет на единицу свое состояние. Код с разрядов счетчика 15 поступает на адресные входы ПЗУ 16, определяющие значения функции Уолша, соответствующие дискретному отсчету. Все операции с новым отсчетом повторяются аналогично описанным.

Работа устройства происходит в соответствии с описанием, приведенным выше, до тех пока не будет переполнен счетчик 15, определяющий последний отсчет, участвующий в преобразовании Уолша. Достижение требуемого числа отсчетов контролируется по состоянию соответствующего разряда счетчика 15, Этот разряд соединен с одним из разрядов схемы параллельного интерфейса 9; . При обработке сигналов последнего датчика на последнем дискретном отсчете с завершением формирования последнего коэффициента спектра Уолша сигналы о достижении предельных значений со счетчиков 14 и 15 поступают на соответствующие входы схемы параллельного интерфейса 9 и вводят в микропроцессор ФК 3, Обнаруже13

173!377

14 ние предельных состояний сигналов вызывает переход программы ФК 3 к новому участку — к поиску порога ограничения коэффициентов найденного спектра при преобразовании его в десятичную форму.

Сформированный спектр содержит 2" континуальных коэффициентов.

Для представления .общих очертаний кривой, графически отображающей сигнал, можно использовать ограниченные величины коэффициентов спектра следования. Порог ограничения может быть найден как среднее значение между наименьшим и наибольшим значением спектральных коэффициентов.

Определение наибольшего и наименьшего значений спектральных коэффициентов производится следующим образом, Из дешифратора 10 íà R-вход счетчика

14 выдается сигнал установки счетчика 14 в исходное состояние. На адресный вход ОЗУ

20, 22 и 24 иэ схемы параллельного интерфейса 9 выдается адрес первого канала (первого датчика). а на шины, определяющие адрес ячейки, хранящей соответствующий спектральный коэффициент в ОЗУ 20, подаются сигналы с разрядных шин счетчика 14.

На выходе ОЗУ 20 появляется значение первого спектрального коэффициента, которое в вычислениях не используется.

Чтобы в ОЗУ 20 не проводилась запись, сигнал записи на вход запись ОЗУ 20 с тактового генератора 11 через схему И 30 заблокирован сигналом. низкого уровня с дешифратора 10, После переключения счетчика 14 в следующее второе состояние на выходе ОЗУ 20 появляется следующий по порядку спектральный коэффициент. Значение спектрального коэффициента с выхода ОЗУ 20 передается на первый кодовый вход компаратора 23 и второй вход компаратора 21, Знаковый разряд кода с выхода ОЗУ 20 подключен к первому входу схемы И 31, второй вход схемы И 31 соединен с выходом тактового генератора 11. Третий вход схемы

И 31 соединен с выходом компаратора 23.

Выход схемы И 31 соединен с одним из входов схемы ИЛИ 37, формирующей сигнал управления записью в ОЗУ 22, Вход разрешения сравнения компаратора 23 соединен с соответствующим выходом дешифратора 10.

Благодаря такому соединению в ОЗУ 22 производится запись наименьших отрицательных чисел, так как вход данных ОЗУ 22 через открытые шины.коммутатора 33 соединен с выходом данных ОЗУ 20, Шинный коммутатор 33 открывается по сигналу на

45 управляющем входе с дешифратора 10. Выход ОЗУ 22 соединен с вторым кодовым входом компаратора 23.

Вход управления сравнением на преобладание первого кода над вторым соединен с выходом дешифратора 10, что позволяет программно инициировать проведение сравнения кода с выхода ОЗУ 20 с кодом, хранящимся в ОЗУ 22, Если отрицательное число, выдаваемое в обратном коде из ОЗУ 20, оказывается меньше числа, хранимого в ОЗУ 22, то на выходе компаратора 23 появляется строб, разрешающий запись кода наименьшего числа в ОЗУ 22. Например в ОЗУ 22 число 10 и в ОЗУ 20 число 14

10 - 0,1010; — 10 = 1,0101;

14 - 0,1110; — 14 = 1,0001.

На втором А-входе компаратора число

0001, на первом А-входе компаратора число

0101.

Число 0001 меньше числа 0101 и на выходе компаратора появится сигнал логической единицы, разрешающей запись в ОЗУ

22 числа 1,0001.

Аналогично в ОЗУ 24 выделяется наибольшее положительное число, Инвертированный инвертором 25 знаковый бит с выхода ОЗУ 20 подается на первый вход схемы И 36, на второй вход схемы 36 подается сигнал с выхода тактового генератора 11, на третий вход схемы И 36— с выхода компаратора 21, Выходной сигнал схемы И 36 подается на схему ИЛИ 38, а с ее выхода на вход записи ОЗУ 24.

На вход компаратора 21 установки ре.жима сравнения на преобладание кода первого входа над .входом с второго входа подается сигнал с дешифратора 10. На второй кодовый вход компараторэ с выхода

ОЗУ 20 подается код спектрального коэффициента.

Шинный коммутатор 34 в этот момент открыт по управляющему входу сигналом с дешифратора 10. На первый кодовый. вход компаратора 21 подается код с выхода ОЗУ

24,.

Если код из ОЗУ 20 соответствует положительному числу и это число больше того, 50 .что хранится в ОЗУ 24, то на выходе компаpampa 21 появляется потенциал, разрешающий прохождение сигналов тактового генератора через схему И 35 и схему ИЛИ

38 на вход записи ОЗУ 24, и в ОЗУ 24 запоминается код с выхода ОЗУ 20, переданный через шинный коммутатор 34. В противном случае состояние ОЗУ 24 не изменяется, Таким образом после перебора всех спектральных коэффициентов в ОЗУ 24 ока15

50 зывается выделенным наибольшая для данного канала значение положительного спектрального коэффициента.

После полного перебора всех спектральныхх коэффициентов, характеризующих сигнал выбранного канала в ОЗУ 24, оказывается наибольшее положительное, а в ОЗУ

22 отрицательное число с наибольшим модулем.

ОЗУ 22 и 24 перед процессом формирования спектральных коэффициентов обнуляются, так как на их входы данных поступают нулевые сигналы с шинных коммутаторов 33 и 34, включенных на передачу нулевых данных с входов, соединенных с общим проводом, Включение этого режима коммутаторов 33 и 34 производится с дешифратора 10.

Одновременно с дешифратора 10 разрешается передача сигналов с тактового генератора 11 через схемы И 35 и 38 на вторые входы схем ИЛИ 37 и 38, а с их выходов — на входы записи ОЗУ 22 и 24 соответственно.

Выходные сигналы ОЗУ 22 поступают на первый кодовый вход комбинационного сумматора 26, выходные сигналы с ОЗУ 24— на второй кодовый вход комбинационного сумматора 26, причем код на первый вход подается со знаком плюс, а на второй — со знаком минус. На выходе сумматора 26 действует разность поданных чисел, код полученной разности со смещением вправо на один разряд с заполнением свободных разрядов знаковым битом подается на вход В компаратора 27. Смещение на один разряд вправо эквивалентно делению суммы на два, т. е. вычислению среднего для двух слагаемых.

На вход А компаратора 27 подается код спектрального коэффициента с выхода ОЗУ

20, Для перебора кодов всех коэффициентов данного канала счетчик 14 устанавливается сигналом с соответствующего выхода дешифратора 10 в начальное состояние с низким уровнем выходных сигналов.

Под действием тактовых сигналов с генератора 11 счетчик 14 изменяет свои состояния и обеспечивает перебор спектральных коэффициентов в ОЗУ 20, Значение коэффициентов с выхода ОЗУ 20 сравнивается компаратором 27 с вычисленным порогом ограничения для данного канала, выставленном на выходе сумматора 26 и подаваемом на вход В компаратора 27, Если значение на выходе ОЗУ 20 превышает среднее значение числа, поданного на второй вход компаратора 27, с выхода сумматора 26, то на выходе компаратора 27 формируется код логической единицы, если меньшее, то код логического нуля. Сформированное значение с выхода компаратора

27 принимается в регистр 28 и под действием тактового импульса с генератора 11, действующего на синхровходе регистра 28, передвигается вправо на один разряд синхронно с переключением счетчика 14 в следующее состояние, После перебора всего заданного емкостью счетчика 14 количества спектральных коэффициентов в регистре 28 оказывается записанным двоичный код, который используется в качестве адреса для ПЗУ 29.

Каждому конкретному адресу соответствует определенный код, хранящийся в выбранном адресе ПЗУ 29 и описывающий класс сигналов, к которому может быть отнесен сигнал, действующий на выходе датчика, Программа контролирует момент окончания классификации по состоянию старшего разряда счетчика 14, как это. рассмотрено ранее, При достижении счетчиком предельного состояния программа формирует описание сигнала дефекта, используемое в качестве заголовка при записи его в долговременный накопитель, В этом случае сигналом с соответствующего разряда со схемы параллельного интерфейса 9 активизируется буферный накопитель 4 и код с выхода ПЗУ 29 принимается в качестве заголовка описываемого сигнала в буферный накопитель 4. Затем из ОЗУ 7 выдается в шину данных вычисленная по программе в

ФК 3 величина размаха сигнала и его проотяженность, Информация с шины данных принимается в буферный накопитель 4 по сигналу с дешифратора 10, поступающему на вход инициирования записи буферного накопителя 4, После этого отпираются шинные коммутаторы блока 6 счисления координат дефектов и на шину данных буферного накопителя 4 поступают коды координат зарегистрированного дефекта. Сигналы с дешифратора 10 инициируют прием данных в буферный накопитель 4, Буферный накопитель содержит контроллер и два блока памяти. Каждый блок памяти может работать в одном из трех режимов: накопление, ожидание и считывание.

Блоки памяти работают поочередно: первый в режиме накопления, второй в ре>киме ожидания. После заполнения данными первый блок памяти переходит в режим считывания, второй — в режим накопления, считывание обычна происходит быстрее, чем накопление, Закончив выдачу данных, первый блок памяти переходит в режим ожидания. После заполнения данными второй блок переходит в режим считывания, а первый опять переходит в режим накопления. Если накопление закончилось ранее, 17

17323 7 чем закончилось считывание второго блока, то заполненный данными блок переходит в режим ожидания, После окончания считывания второй блок переходит в режим накопления, а первый — в режим считывания и т. д

После полного заполнения одного из блоков памяти он переключается на выдачу накопленной информации в долговременный накопитель 5, например, в ленточный магнитный накопитель. Переключения осуществляет контроллер буферного накопителя 4. Выдача информации из буферного накопителя начинается после того, как в ответ на сигнал пуска долговременного накопителя 5 контроллер буферного накопителя

4 получит сигнал готовности долговременного накопителя к приему информации.

Процесс повторяется до переполнения долговременного накопителя 5 или до естественного окончания процесса регистрации.

Для формирования в ПЗУ 29 набора кодов описаний может быть использована запись на магнитной ленте образцовых сигналов датчиков, порожденных наиболее часто встречающимися на трубопроводе аномалиями.

Записанные сигналы воспроизводятся магнитофоном 39 на один из каналов предлагаемого устройства. Выход магнитофона

39 подключается к одному из входов аналогового коммутатора 1.

В блок 8 постоянной памяти помещается обучающая программа, а s блок 29 постоянной памяти устанавливается чистое, без записанных данных ПЗУ 29.

Программирующее устройство 40 подключается информационными выходами к шине данных. С пульта программирующего устройства 40 в регистр данных этого устройства записывается код заголовка, характеризующего класс сигналов, которые будут вводиться в устройство для регистрации многоканальных аналоговых сигналов иэ.магнитофона 39.

Вход управления выдачей кода заголовка в шину данных программирующего устройства 40 соединен с предусмотренным для Этого выходом схемы параллельного интерфейса 9. Вход управления включением режима "Программирование" программи.рующего устройства 40 также соединен с соответствующим выходом схемы параллельного интерфейса 9. Сигнал о ручном запуске с пульта программирующего устройства 40 подается на соответствующийвход схемы параллельного интерфейса 9.

Эти соединения позволяют управлять программе "обучающим" процессом;

Программа формирования описания начинает работу после обнаружения сигнала запуска с пульта программатора (от кнопки

"Пуск" ).

После нажатия кнопки "Пуск" íà программирующем устройстве 40 в магнитофон из программирующего устройства 40 поступает сигнал включения протяжки ленты; На выбранный вход устройства регистрации многоканальных аналоговых сигналов иэ магнитофона 39 начинают поступать сигналы, ранее записанные от реальных датчи5

10 устройство 40 выдается сигнал из схемы параллельного интерфейса 9, разрешающий выдачу в шину данных из регистра устройства 40 кода заголовка, набранного на пульт программатора.

Затем из схемы параллельного интерфейса 9 выдается в программирующее уст25 ройство 40 сигнал "Программирование", По этому сигналу из программирующего уст30 ройства 40 выдаются на соответствующие выводы ПЗУ 29 напряжения, которые переводят ПЗУ 29 в режим программирования.

Необходимое время выдержки обеспечивается таймером программирующего устройства 40, B течение всего этого времени служебная программа устройства контроли- рует появление на соответствующем входе схемы параллельного интерфейса 9 квитирующего сигнала из программирующего устройства 40, об окончании записи заголовка в ПЗУ 29.

Получив квитанцию, программа перехо35

40 дит к вводу следующего сигнала из магнитофона, Для имитации сигналов разной протяженности одна и та же запись может быть воспроизведена при различных скоростях протяжки ленты магнитофона. "ЗАГОЛОВОК" на пульте программирующего устрой50 ства 40 при этом не изменяется

Закончив запись в ПЗУ 29 множества вариантов сигналов одного и того же класса, останавливают устройство, производят замену. ленты в магнитофоне на новую, с записями сигналов другого класса, набирают на пульте программирующего устройства 40 код заголовка нового класса сигналов и повторяют пуск.

После окончания обучения (при системе функций Уолша, включающей в себя 16 фун55 ков.

Программа работает в соответствии с

15 проведенным ранее описанием до того момента, как будет сформирован B регистре 28 код адреса ПЗУ. В момент окончания формирования кода адреса в регистре 28, обнаруживаемого по состоянию старшего 2" + 1

20 разряда счетчика 14 на программирующее

1732377

5

20

55 кций, число возможных комбинаций адресов ПЗУ 29 будет 2 6) служебная (" обучающая") программа в ФК 3 заменяется на рабочую путем замены ПЗУ 8.

В качестве примера ниже рассмотрены формирование описаний наиболее характерных сигналов, наблюдаемых от коррозион н ых дефектов и утолщений в стенках труб.

На фиг. 3 (сплошная линия) показан сиг.нал от коррозионного утонения стенки.

Дискретный спектр Уолша в упорядочении Адамара имеет вид: (А„) х(Н)= (A..„); (66.04; -2, О. 10. 18. О, -4. 2-6. -10. 0-10.0.0. -2), (1)

Наименьшее значение спектрального коэффициента, исключая Но, равно -10, а наибольшее 18, Средний уровент

Нмакс + Нмин 18 — 10

Аср

2 2

На уровне 4 производится ограничение спектра, т, е, 1, Еслибы )4, Ae ix = sign(Ai - 4) =

Полученный после укаэанной обработки спектр приобретает вид (1, О 1 О О 1 1 1 О О О О О О О О 0).

Для подтверждения сохранения этим спектром характерных черт исходного сигнала проведено обратное преобразование

Уолша-Адамара, Восстановленный сигнал показан на фиг, 3 пунктиром.

На фиг. 4 показан сигнал того же класса, что на фиг. 5. Спектр этого сигнала (70, -2. 2. 2. -12. 4 12. 4, 4. -4, -8,0;1 4,2.2.2.)

Уровень ограничения

А 14+12 2

Апор =

Код после амплитудного ограничения спектра имеет вид (1. 1. 1. 1, О. 1. 1 1 1 1. О 1 О, 1 1 1).

Востановленная картина по амплитудно-ограниченному спектру приведена пунктиром на фиг. 4.

На фиг. 5 сплошной линией показан сигнал об утолщении. Его спектр Уолша имеет вид (42. -2. 2-,2-. 0,0.-4,0.-6.6.2. -6.36.4.4.-8).

Уровент амплитудного порога ограничения — 8+36 — 14

Апор =

Амплитудно ограниченный спектр имеет вид (1.0.0.0,0 О. 0.0.0.0.0.0 1. О. О. О)

Изображение сигнала, восстановленного по амплитудно-ограниченному спектру, показано пунктиром на фиг, 5, На фиг. 6 сплошной линией показан сигнал, порожденный дефектом на утолщенном участке.

Спектр Уолша сигнала имеет вид (51, -3,3,5,-3.19.29.-5.-7.-9.-7,-1.15.1.-1 -23)

Порог ограничения

23+29 3

Апор =

Спектр сигнала после амплитудного ограничения имеет вид (1 О 1 1 О 1 1 О О О О О 1 О О О).

Сигнал, восстановленный по амплитудно-ограниченному спектру, показан на фиг.

6 пунктиром, Формула изобретения

Устройство для многоканальной магнитной записи аналоговых сигналов, содержащее аналоговый . коммутатор, подсоединенный информационными входами к входным шинам и соединенный выходом с входом аналого-цифрового преобразователя, подключенного выходами к информационным входам формирователя кодов, который соединен с первым блоком оперативной памяти и с первым блоком постоян ной памяти, подключенным выходом к входу дешифратора, блок буферной памяти, соединенный с входами и выходами блока магнитной записи, первый коммутатор, подключенный выходом к первому входу первого элемента И, регистр, триггер, тактовый генератор и первый, второй и третий шинные коммутаторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения обслуживания устройства, в него введены второй, третий, четвертый и пятый элементы И, подсоединенные первыми входами к выходу тактового генератора, подключенному к входу синхронизации регистра и к второму входу первого элемента И, первый счетчик, соединенный входом установки нуля с первым выходом дешифратора, подключенным к входу установки нуля триггера, соединенного входом установки единицы с вторым входом дешифратора и подключенного прямым выходом к пусковому входу тактового генератора, второй счетчик подсоединенный входами установки нуля и единицы к третьему и четвертому выходам дешифратора, второй компаратор, соединенный управляющим входом с пятым выходом дешифратора, подключенным к управляющему входу первого компаратора, блок счисления координат дефектов, подсоединенный входом к шестому выходу дешифратора, соединенного седьмым выходом с управляющим входом первого шинного коммутатора, параллельный интерфейс, подсоединенный к выходу формирователя кодов, дополнительный тактовый генератор, подключенный выходом к вход, синхронизации

1732377

22. формирователя кодов, первый элемент

ИЛИ, соединенный первым входом с выходом первого элемента И,.инвертор, подключенный выходом к второму входу первого элемента И, второй, третий и четвертый блоки оперативной памяти, подсоединенные входами данных к выходам соответственно первого,.второго и третьего шинных коммутаторов, первый сумматор, подключенный выходами к входам данных первого шинного коммутатора, второй и третий блоки постоянной памяти, второй сумматор, третий компаратор, многоразрядный элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и второй элемент ИЛИ, причем первый счетчик подключен разрядными выходами к первой группе адресных входов второго блока постоянной памяти и к первой группе адресных входов второго блока оперативной памяти, подсоединен тактовым входом к выходу тактового генератора и соединен выходом старшего разряда с первым входом параллельного интерфейса, подключенного выходами к адресным входам аналогового коммутатора, к группам адресных входов третьего и четвертого блоков оперативной памяти и к второй группе адресных входов второго блока оперативной памяти, вход записи которого подсоединен к выходу второго элемента И, соединенного вторым входом с восьмым выходом дешифратора, девятый выход которого подключен к второму входу третьего элемента И и к второму входу четвертого элемента И, соединенного выходом с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу записи третьего блока оперативной памяти, соединенного выходом с первым входом данных первого компаратора и с первым входом первого сумматора, выход которого подключен к первому входу данных третьего компаФ ратора, соединенного выходом с входом данных регистра, выход которого подключен к входу третьего блока памяти, соединенного выходом с шиной дачных блока

5 буферной памяти, подсоединенной к формирователю кодов, к первому блоку оперативной памяти, к первому блоку постоянной памяти, к параллельному интерфейсу и к выходу блока счисления координат дефек10 тов, а второй блок постоянной памяти подсоединен второй группой адресных входов к разрядным выходам второго счетчика, соединенного выходом старшего разряда с вторым входом параллельного интерфейса, 15 и подключен выходом к входу переноса в младший разряд первого сумматора и к первому входу каждого разряда многоразрядного элемента ИСКЛЮЧРЮЩЕЕ ИЛИ,, соединенного выходами каждого разряда с

20 выходами аналого-цифрового преобразователя и подключенного выходами к входам первого слагаемого первого сумматора, который соединен выходами с входами данных первого шинного коммутатора и

25 подсоединен входом второго слагаемого к выходу второго блока оперативной памяти, соединенному с входами данных второго и третьего шинных коммутаторов, с входом инвертора, с вторым Ьходом пятого элемен30 та И, с вторым входом данных первого.компаратора и с первым входом данных второго компаратора, подключенного выходом к третьему .входу пятого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго

35 элемента ИЛИ, подсоединенного вторым входом к выходу третьего элемента И и под-. ключенного выходом к входу записи третьего блока оперативной памяти, выход которого соединен с вторым входом второго

40 сумматора и с вторым входом данных второго комп аратора..

1732377

Составитель Н,Бакурский

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор B.Ãèðíÿê

Заказ 1585 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, ß1