Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе - Лагутин А.С.
ISBN: 5-283-03910-2
Скачать (прямая ссылка):
организовать следующую структуру измерительно-регистрирующего тракта.
Электрические сигналы с датчиков поступают в аналоговый коммутатор -
устройство, последовательно осуществляющее подсоединение датчиков к
измерительному блоку. Последний состоит из прецизионного усилителя,
системы выборки и хранения данных и собственно АЦП. Коды напряжений
заносятся в ОЗУ. Усилитель необходим для того, чтобы АЦП работал всегда в
режиме максимального разрешения по амплитуде сигнала, т.е. при условии
использования всего диапазона входных напряжений АЦП - от соответствующих
одному наименьшему разряду (одной дискрете) до максимально допустимых.
Дело в том, что при малых по сравнению с максимально допустимым входных
напряжениях число уровней дискретизации по амплитуде будет невелико и
форма зарегистрированного сигнала может значительно искажаться (рис.
4.4д). Аналогичная ситуация имеет место и при выборе интервала времени
между двумя последовательными тактами АЦП - так называемого шага
временной дискретизации: он должен быть существенно меньше характерного
времени изменения сигнала, в противном случае выходной сигнал с АЦП будет
сильно искажен по сравнению с входным (рис. 4.4,6).
Так как опрос датчиков происходит последовательно, один за другим,
применение такой системы цифровой регистрации возможно лишь тогда, когда
за время опроса, т.е. за время измерения сигналов со всех датчиков,
изменения входных сигналов невелики.
110
режиме:
а - недостаточное разрешение по амплитуде; б - большой таг временной
дискретизация; Д/ - время преобразования; сплошные линии - входной
аналоговый сигнал; точки - выходной цифровой сигнал
Если это условие не выполняется, то надо использовать многоканальную
систему сбора данных с одновременным (''параллельным") опросом датчиков.
В зависимости от конкретных экспериментальных условий возможны следующие
технические решения.
A. Совокупность идентичных каналов (по числу датчиков), каждый из которых
содержит усилитель, систему выборки и хранения данных (СВХ), АЦП и ОЗУ
(рис. 4.5).
Б. Совокупность нескольких каналов СВХ (тоже по числу датчиков), каждый
из которых состоит из усилителя и СВХ; однако АЦП - общий для всех
каналов. Аналого-цифровое преобразование сигналов происходит при
последовательном опросе каналов, а коды напряжений заносятся в ОЗУ.
Последовательное подключение каналов к АЦП осуществляется специальным
устройством - электронным коммутатором.
B. Применение в системе принципа временной трансформации: например,
информация в аналоговом виде запоминается многоканальным прибором точной
магнитной записи (магнитографом) на максимальной скорости движения ленты,
а воспроизведение (для дискретизации) реа-
111
I
X o-Y o-
688
БУ ("7- -
%* 1. rjy*
°~ Ч~~УУ~~1-^
Рис. 4.5. Структурная схема трехканального РОП, предназначенного для
цифровой регистрации данных [196]:
БДК\ - БДК3 - блоки данных каналов; У - усилитель; ОЗУ -оперативное
запоминающее устройство; УУ - узел управления; ШД -шинный драйвер; БВВ -
блок ввода-вывода; П\ - преобразователь из последовательного кода в
параллельный и наоборот; Т - таймер; П2 - узел аналогового вывода
информации на графопостроитель или осциллограф; БУ - блок управления; УФК
- узел формирования команд; УФА - узел формирования адреса; X и Y -
выходы на графо-го строитель или осциллограф. Прибор имеет интерфейс для
двусторонней связи с ЭВМ
лизуется на меньшей. В этом случае достаточен один аналоговый коммутатор,
одна СВХ, один АЦП и одно ОЗУ.
Обсудим подробнее перечисленные выше типы систем сбора и регистрации
аналоговых электрических сигналов, так как именно такие системы чаще
всего используются при проведении физических эксперементов в импульсных
СМП.
Вариант А. Это наиболее универсальная и быстродействующая система. Именно
такую структуру имеют серийные РОП (transient recorders). Все устройства
располагаются в одном блоке, его типичные характеристики таковы (см.,
например, рекламные проспекты фирмы Datalab):
Коэффициент усиления канала.......... До 103
Полоса частот, кГц................... 0-500 (до 50 МГц)
Разрядность АЦП (число бит в слове) 8-10 Наименьший шаг временной
дискретизации, не ........................... 50
Емкость ОЗУ (число слоев)............ 1024, 2048,4096
В блоке управления предусмотрены различные виды запуска - ручной,
внешний, с задержкой и другие, возможен выбор шага временной
дискретизации от 10"7 до 102 с, есть вывод информации в аналоговом виде
(с использованием обратного, т.е. цифроаналогового преобразователя) на
осциллограф или графопостроитель, а также предусмотрена 112
возможность выдачи записанной в ОЗУ информации в цифровом виде на ЭВМ.
Такие РОП имеют более высокую разрешающую способность, чем осциллограф. В
последнем она лимитируется толщиной луча на экране и линейностью
развертки, так что погрешность измерений не лучше 3%, а в РОП с 8-
разрядным АЦП погрешность не хуже 0,4%.
В 1985 г. появились серийные РОП с очень высоким амплитудным разрешением
