Измеритель скорости счета статистически распределенных во времени импульсов

Авторы патента:

G01R23/00 - Устройства для измерения частоты, анализаторы спектра частот (частотные дискриминаторы H03D)

Владельцы патента RU 2614203:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
АО "Ордена Ленина Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля" (АО "НИКИЭТ") (RU)

Изобретение относится к ядерной технике и может быть применено для обработки сигнала ионизационных камер, регистрирующих уровень ионизирующего излучения. Измеритель скорости счета статистически распределенных во времени импульсов содержит разравниватель импульсов, первый элемент И, двоичный счетчик, регистр, делитель, генератор тактовых импульсов, управляющий блок, блок памяти, сумматор-вычитатель и счетчик адреса памяти. Разравниватель импульсов включает в себя первый и второй счетчики, компаратор, второй элемент И и генератор опорной частоты. Вход первого счетчика является входом разравнивателя импульсов, выход первого счетчика соединен со входом компаратора, выход которого подключен к одному входу второго элемента И, второй вход второго элемента И подключен к генератору опорной частоты, выход второго элемента И соединен со входом второго счетчика, первый выход которого подключен ко второму входу компаратора, а второй его выход является выходом разравнивателя импульсов и подключен ко входу управляющего блока. Выходы управляющего блока подключены к первому входу первого элемента И, первому входу двоичного счетчика, первому входу регистра, входу блока памяти, входу сумматора-вычитателя, входу делителя и входу счетчика адреса памяти. Второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход первого элемента И соединен со вторым входом двоичного счетчика, выход которого подключен ко второму входу регистра, ко входу блока памяти подключены выходы регистра и счетчика адреса памяти, выход блока памяти соединен со входом сумматора-вычитателя, выход которого подключен к его же входу, а также ко входу делителя, выход делителя является выходом устройства. Технический результат - повышение помехоподавления, расширение динамического диапазона и автоматическое увеличение быстродействия при увеличении частоты входных импульсов. 3 ил.

Настоящее изобретение относится к ядерной технике и может быть применено для обработки сигнала ионизационных камер, регистрирующих уровень ионизирующего излучения (потока нейтронов, гамма-квантов и др.).

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является измеритель скорости счета статистически распределенных импульсов, содержащий разравниватель импульсов, элемент И, двоичный счетчик, регистр, делитель и генератор тактовых импульсов (авт.св. SU 864165, G01R 23/00, опубл. 15.09.1981).

В известном устройстве используется две цепи с обратными связями. Это не позволит в динамических режимах при быстром росте скорости счета точно измерить среднюю скорость статистически распределенных импульсов. При использовании устройства для контроля периода роста мощности ядерного реактора сигнал периода может иметь ложные выбросы. Кроме того, описанное устройство при использовании для контроля очень низких скоростей счета (менее 0,1 1/с) будет иметь значительную погрешность.

Задачей настоящего изобретения является создание измерителя скорости счета статистически распределенных во времени импульсов, который характеризуется надежностью измерения скорости счета импульсов, большим динамическим диапазоном и высокой достоверностью.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение помехоподавления, расширение динамического диапазона и автоматическое увеличение быстродействия при увеличении частоты входных импульсов.

Указанный технический результат достигается тем, что известный измеритель скорости счета статистически распределенных во времени импульсов, содержащий разравниватель импульсов, первый элемент И, двоичный счетчик, регистр, делитель и генератор тактовых импульсов дополнительно содержит управляющий блок, блок памяти, сумматор-вычитатель и счетчик адреса памяти, при этом разравниватель импульсов включает в себя первый и второй счетчики, компаратор, второй элемент И и генератор опорной частоты, причем вход первого счетчика является входом разравнивателя импульсов, выход первого счетчика соединен со входом компаратора, выход которого подключен к одному входу второго элемента И, второй вход второго элемента И подключен к генератору опорной частоты, выход второго элемента И соединен со входом второго счетчика, первый выход которого подключен ко второму входу компаратора, а второй его выход является выходом разравнивателя импульсов и подключен ко входу управляющего блока, выходы которого подключены к первому входу первого элемента И, первому входу двоичного счетчика, первому входу регистра, входу блока памяти, входу сумматора-вычитателя, входу делителя и входу счетчика адреса памяти, при этом второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход первого элемента И соединен со вторым входом двоичного счетчика, выход которого подключен ко второму входу регистра, ко входу блока памяти подключены выходы регистра и счетчика адреса памяти, выход блока памяти соединен со входом сумматора-вычитателя, выход которого подключен к его же входу, а также ко входу делителя, выход делителя является выходом устройства.

Повышение помехоподавления обеспечивается ограничением емкости первого счетчика разравнивателя вышеописанной конструкции, т.к. при увеличении частоты выше (где К - разрядность счетчика) наступает его переполнение, и, следовательно, после воздействия помехи максимальное число обрабатываемых импульсов помехи будет равно остатку количества импульсов на первом счетчике, который зависит от разрядности счетчика. Увеличение динамического диапазона работы и уменьшение погрешности обеспечивается за счет применения автоматически изменяемой в зависимости от частоты входных импульсов экспозицией, что также позволяет при малых скоростях счета существенно снизить флуктуации сигнала периода, и тем самым обеспечивается расширение динамического диапазона.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена блок-схема разравнивателя импульсов. На фиг. 2 представлена блок-схема измерителя скорости счета. На фиг. 3 изображен порядок формирования сигналов управляющим блоком.

Измеритель скорости счета статистически распределенных во времени импульсов содержит разравниватель импульсов 1, вход которого является входом устройства. Разравниватель импульсов 1 включает в себя первый счетчик 2, компаратор 3, второй элемент И 4, второй счетчик 5 и генератор опорной частоты. Вход разравнивателя импульсов 1 также является входом первого счетчика 2, выход которого соединен со входом компаратора 3, выход которого в свою очередь подключен к одному входу второго элемента И 4. Второй вход второго элемента И 4 подключен к генератору опорной частоты, а его выход соединен со входом второго счетчика 5. Первый выход последнего подключен ко второму входу компаратора 3, а второй выход является выходом разравнивателя импульсов 1 и подключен ко входу управляющего блока 6. Выходы управляющего блока 6 подключены к первому входу первого элемента И 7, первому входу двоичного счетчика 8, первому входу регистра 9, входу блока памяти 10, входу сумматора-вычитателя 11, входу делителя 12 и входу счетчика адреса памяти 13. Второй вход первого элемента И 7 соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход его соединен со вторым входом двоичного счетчика 8. Выход двоичного счетчика подключен ко второму входу регистра 9. Вход блока памяти 10 подключен к выходам регистра 9 и счетчика адреса памяти 13. Выход блока памяти 10 в свою очередь соединен со входом сумматора-вычитателя 11. Выход сумматора-вычитателя 11 подключен к его же входу, a также ко входу делителя 12. Выход последнего является выходом устройства.

Измеритель скорости счета статистически распределенных во времени импульсов работает следующим образом.

На вход измерителя скорости счета поступают импульсы с переменной частотой . С каждым приходящим импульсом в устройстве корректируется выходное значение скорости счета. На обработку каждого приходящего импульса требуется некоторое время. Для предоставления измерителю скорости счета такого временного промежутка после каждого импульса используется разравниватель импульсов 1. Если пауза между несколькими импульсами во входящем сигнале недостаточная для обработки каждого из них устройством, разравниватель 1 увеличивает эту паузу.

Разравниватель импульсов 1 работает следующим образом (см. фиг. 1). Импульс входящего сигнала увеличивает значение, хранящееся в первом счетчике 2, на единицу, компаратор 3 сравнивает показания первого 2 и второго 5 счетчиков и в случае их равенства подает логическую единицу на инвертированный вход второго элемента И 4. В случае, если показания на первом 2 и втором 5 счетчиках различны, второй элемент И 4 пропускает один импульс сигнала опорной частоты на второй счетчик 5. Таким образом, на выходе разравнивателя импульсов 1 оказывается то же количество импульсов, что и на входе. При этом, если временной интервал между импульсами на входе разравнивателя импульсов может быть меньше, чем период сигнала , то на выходе разравнивателя импульсов временной интервал между импульсами будет больше или равен . Подобное разравнивание необходимо, когда для обработки каждого импульса измерителем скорости счета необходимо время не менее . Минимальное время определяется исходя из времени, необходимого для работы оставшейся части измерителя скорости счета.

После прохождения сигнала через разравниватель импульсов 1 оставшаяся часть измерителя скорости счета работает следующим образом. Импульс, прошедший через разравниватель импульсов 1, запускает цикл работы управляющего устройства 6, которое по очереди подает управляющие сигналы на остальные элементы измерителя скорости счета (см. фиг. 2 и 3). Первый элемент И 7 размыкается, и тактовые импульсы перестают поступать на двоичный счетчик 8, показания двоичного счетчика сохраняются в регистре 9 и затем значения количества импульсов, поступивших на двоичный счетчик 8, сбрасываются. Элемент И 7 замыкается и на двоичный счетчик 8 начинают поступать тактовые импульсы. Счетчик адреса памяти 13 переключается на адрес самого «старого» значения временного интервала, хранящегося в блоке памяти 10 (значения временных интервалов представляют собой количество импульсов тактовой частоты). В сумматоре-вычитателе 11 производится вычитание наиболее «старого» значения временного (интервала, хранящегося в блоке памяти 10, из хранящейся в сумматоре-вычитателе 11 суммы интервалов. Счетчик адреса памяти 13 переключается на адрес блока памяти 10, куда будет записано значение временного интервала, полученного в текущем цикле. Значение последнего временного интервала записывается в блок памяти 10. В сумматоре-вычитателе 11 производится суммирование временного интервала, полученного в текущем цикле, и суммы интервалов, хранящейся в сумматоре-вычитателе. В делителе 12 происходит вычисление скорости счета импульсов как частного константы, рассчитанной с учетом значения тактовой частоты, и количества тактовых импульсов на выходе сумматора-вычитателя 11.

Таким образом, значение скорости счета на выходе измерителя скорости счета обладает следующими преимуществами: 1) динамически меняется постоянная времени - чем быстрее меняется скорость импульсов, тем меньше постоянная времени и быстрее корректируется выдаваемое значение скорости счета импульсов и периода роста мощности реактора; 2) постоянное известное значение статистической погрешности , где N - число импульсов, по временным интервалам между которыми вычисляется период (заранее выбранная константа); 3) разравниватель импульсов снижает влияние высокочастотных помех, ограничивая их разрядностью первого счетчика 2.

Измеритель скорости счета статистически распределенных во времени импульсов, содержащий разравниватель импульсов, первый элемент И, двоичный счетчик, регистр, делитель и генератор тактовых импульсов, отличающийся тем, что дополнительно содержит управляющий блок, блок памяти, сумматор-вычитатель и счетчик адреса памяти, а разравниватель импульсов включает в себя первый и второй счетчики, компаратор, второй элемент И и генератор опорной частоты, причем вход первого счетчика является входом разравнивателя импульсов, выход первого счетчика соединен со входом компаратора, выход которого подключен к одному входу второго элемента И, второй вход второго элемента И подключен к генератору опорной частоты, выход второго элемента И соединен со входом второго счетчика, первый выход которого подключен ко второму входу компаратора, а второй его выход является выходом разравнивателя импульсов и подключен ко входу управляющего блока, выходы которого подключены к первому входу первого элемента И, первому входу двоичного счетчика, первому входу регистра, входу блока памяти, входу сумматора-вычитателя, входу делителя и входу счетчика адреса памяти, при этом второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход первого элемента И соединен со вторым входом двоичного счетчика, выход которого подключен ко второму входу регистра, ко входу блока памяти подключены выходы регистра и счетчика адреса памяти, выход блока памяти соединен со входом сумматора-вычитателя, выход которого подключен к его же входу, а также ко входу делителя, выход делителя является выходом устройства.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения нелинейных искажений частотно-модулированного (ЧМ) сигнала. Способ измерения нелинейных искажений ЧМ сигнала, сформированного методом прямого цифрового синтеза, состоит в измерении анализатором спектра изменений параметров центральной и первой боковой составляющей спектра ЧМ сигнала при введении модуляции и расчете коэффициента гармоник частотной модуляции по результатам измерений.

Способ измерения векторов гармонических сигналов с постоянной составляющей // 2611256

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Сигналы , где , имеют известные некратные друг к другу периоды Tj и действуют вместе с постоянной составляющей W0, при этом амплитуды Aj и начальные фазовые сдвиги ϕ0j сигналов Gj(t) определяют по соотношениям и , где p1j и p2j - проекции векторов сигналов Gj(t) на пары ортогональных опорных сигналов, совпадающих с Gj(t) по частоте, а значения plj, получают путем неравномерной дискретизации суммарного сигнала и суммирования его дискрет.

Компаратор близких частот широкодиапазонный // 2597954

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при сравнении близких частот в широком частотном диапазоне и определении начальной разницы этих частот и нестабильности (и флуктуаций) частоты колебаний сравниваемых источников.

Способ измерения частоты сигналов посылок радиобуев в космической системе поиска и спасания // 2592050

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в среднеорбитальном сегменте космической системы поиска и спасения терпящих бедствия судов, летательных аппаратов, отдельных людей или групп.

Способ измерения частоты гармонического сигнала и устройство для его осуществления // 2591742

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в информационно-измерительных устройствах для измерения частоты гармонических сигналов прецизионных кварцевых и квантовых стандартов частоты.

Способ определения частоты в матричном приемнике и устройство для его осуществления // 2587645

Изобретение относится к радиотехнической области промышленности и может быть использовано при приеме нескольких совмещенных по времени разночастотных сигналов.

Устройство для определения частоты, вида модуляции и манипуляции принимаемых сигналов // 2573718

Предлагаемое устройство относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для определения несущей частоты и вида модуляции сигналов, принимаемых в заданном диапазоне частот.

Устройство допускового контроля частоты // 2565504

Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в устройствах обработки информации, в системах автоматического контроля и регулирования. Технический результат - осуществление допускового контроля частоты входного сигнала.

Способ определения угла сдвига фаз между синусоидальными сигналами (варианты) // 2563556

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрооборудованию, установленному на электрических станциях и подстанциях в системах производства, передачи и потребления электроэнергии, и может быть использовано во всех электроустановках, использующих цифровую обработку данных.

Способ цифрового измерения временных интервалов // 2562940

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при различных физических исследованиях. Способ основан на формировании внутри измерительного временного интервала, равного целому числу периодов исследуемого сигнала, вспомогательных временных интервалов, которые заполняют счетными импульсами, число которых в каждом последующем вспомогательном интервале умножают на весовые коэффициенты, увеличивающиеся каждый раз на единицу до среднего из n вспомогательных интервалов с последующим уменьшением каждый раз на единицу.

Способ выбора скорости передачи элементов сигнала в радиомодемах // 2640431

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для оперативного измерения эффективной ширины спектра частот узкополосных радиосигналов и определения скорости передачи элементов сигналов в радиомодемах. Сущность заявленного технического решения заключается в том, что принимают сигнал, измеряют его ширину спектра, значение которой уточняют по мере поступления сигнала. При этом измеряют уровень мощности спектральной составляющей сигнала с максимальным значением амплитуды, а ширину спектра сигнала измеряют в пределах полосы его половинной мощности. Причем решение о выбранном номинале скорости передачи осуществляют по результатам сравнения измеренных значений ширины спектра с предварительно рассчитанными значениями, соответствующими тем номиналам скоростей, для работы с которыми предназначены радиомодемы. Искомым значением является то, различия с которым по результатам измерения наименьшие. Технический результат заявленного способа заключается в расширении области его применения, а именно в обеспечении возможности непосредственного его использования для реализации автоматического выбора скорости передачи элементов сигнала в радиомодемах, в том числе в условиях шумов, приводящих к искажению функции огибающей спектральной мощности спектра. 4 ил.

Опознавание характерных признаков дисторсии для компенсации, обнаружения и коррекции ошибок при электромагнитном слежении // 2641835

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам опознавания характерных признаков дисторсии. Система для учета электромагнитной (ЭМ) дисторсии с использованием системы ЭМ слежения содержит матрицу датчиков, сконфигурированную с возможностью измерения ЭМ энергии в заданном объеме, и модуль коррекции ЭМ измерений, сконфигурированный с возможностью анализа данных из матрицы датчиков для обнаружения и идентификации вызывающих ЭМ дисторсию объектов, в том числе неотслеживаемых вызывающих ЭМ дисторсию объектов, в заданном объеме, причем модуль коррекции ЭМ измерений дополнительно сконфигурирован с возможностью сравнения характерных признаков дисторсии, хранящихся в базе данных, для идентификации источника дисторсии. Во втором варианте выполнения система содержит базу данных, сформированную посредством сохранения множества охарактеризованных дисторсионных морфологий в виде характерных признаков, соответствующих инструментам, устройствам и их сочетаниям, которые вызывают дисторсии ЭМ поля, матрицу датчиков, сконфигурированную с возможностью интраоперационного измерения ЭМ энергии в заданном объеме, и модуль коррекции ЭМ измерений, сконфигурированный с возможностью анализа данных из матрицы датчиков для обнаружения и идентификации вызывающих ЭМ дисторсию объектов, в том числе неотслеживаемых вызывающих ЭМ дисторсию объектов, в заданном объеме, причем модуль коррекции ЭМ измерений дополнительно сконфигурирован с возможностью сравнения характерных признаков дисторсии, хранящихся в базе данных, для идентификации источника дисторсии, причем модуль коррекции ЭМ измерений сконфигурирован с возможностью выдачи одного или более из позиции и ориентации вызывающего дисторсию объекта, карты ошибок, показывающей ошибку, внесенную вызывающим дисторсию объектом, или идентификационной информации неизвестного вызывающего дисторсию объекта. Способ учета электромагнитной (ЭМ) дисторсии осуществляется посредством системы для учета. Использование изобретений позволяет повысить качество интраоперационного контроля. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство оценки частоты гармонического зашумлённого сигнала // 2643708

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может быть использовано в измерительной технике, в системах передачи данных и системах радиолокации для оценки частоты принимаемого сигнала. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности определения частоты зашумленного гармонического сигнала. Кроме того, точность данного устройства не зависит от номинала частоты анализируемого сигнала. Устройство оценки частоты гармонического зашумленного сигнала содержит аналого-цифровой преобразователь, два блока дискретного преобразования Фурье, блоки вычисления амплитуды, два блока определения максимума, шесть блоков накопления, два блока вычисления разности фаз, блоки вычисления синуса и косинуса, четыре сумматора, два блока вычисления фазового сдвига, два блока вычисления частотного сдвига, делитель, блок сравнения и блок определения частоты. Технический результат достигается благодаря тому, что в предложенном устройстве осуществляется измерение амплитудного спектра сигнала на разных длительностях, определяется номинал частоты с максимальным значением, получают грубую оценку частоты сигнала, а затем осуществляется вычисление фазового сдвига на данной частоте, чтобы определить частотное смещение относительно данной частоты, получая таким образом более точную оценку частоты принимаемого сигнала. 1 ил.

Пространственно-частотный анализатор спектра радиосигналов // 2644023

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системе радиоконтроля и в пассивной радиолокации для обнаружения и определении пространственных координат источников излучения. В состав устройства входит четное количество изотропно расположенных на ней антенных элементов, квадратурный автокомпенсатор, генератор качающейся частоты, спецвычислитель с индикатором. Принцип работы устройства заключается в том, что за счет соединения выходов двух центральных элементов решетки с входами корреляционного автокомпенсатора в нем производится вычисление разности фаз их выходных сигналов, которое в дальнейшем за счет соединения балансного усилителя автокомпенсатора с шиной управления балансными усилителями антенных элементов использовано для последовательного суммирования выходных сигналов остальных элементов решетки всех элементов в целом, и формирование таким образом в спецвычислителе результирующей диаграммы всей решетки в направлении источник сигнала. Процессы поиска источников по частоте за счет перестройки частоты в генераторе качающейся частоты и в пространстве за счет когерентного суммирования выходных откликов антенных элементов оказываются взаимоувязаны, что проявляется в том, т.е. в ходе накопления энергии сигнала в частотном фильтре анализатора одновременно производится формирование диаграммы направленности антенны на источник. В свою очередь формирование ДНА повышает уровень энергии сигнала в частотном фильтре. Технический результат заключается в сокращении времени поиска источника сигнала. 3 ил.