DD217036A1

DD217036A1 - Verfahren zur verminderung von stoerungen bei periodischen messsignalen

Info

Publication number: DD217036A1
Application number: DD25421283A
Authority: DD
Inventors: Karl-Heinz Wahl; Karl-Heinz Grossmann
Original assignee: Robotron Elektronik
Priority date: 1983-08-25
Filing date: 1983-08-25
Publication date: 1985-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Stoerungen bei periodischen Messsignalen, das in der Messtechnik, insbesondere bei Geraeten, die einen digitalen Signalspeicher beinhalten, eingesetzt werden kann. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, den fuer die Durchfuehrung des Verfahrens benoetigten Aufwand wesentlich zu verringern. Bei einem Verfahren zur Verminderung von Stoerungen bei periodischen Messsignalen, insbesondere durch automatisch ablaufende digitale Mittelwertbindung, wird die Aufgabe erfindungsgemaess dadurch geloest, dass ein bei einer digitalen Differenzbildung zwischen einem zuletzt errechneten, abgespeicherten digitalen Mittelwert An 1 und einem augenblicklichen digitalen Abtastwert Sn des periodischen Messsignals entstehender Uebertrag Ue nach erfolgter digitaler Division durch einen Faktor X bei der darauffolgenden Bildung einer Summe Sn An 1 X An 1 in das niederwertigste Bit des digitalen Wertes dieser Summe eingeschoben wird, wobei bei der Differenzbildung die Gleichheit aller Bits der digitalen Abtastwerte Sn des periodischen Messsignals vermieden werden muss. Figur

Description

iitel der Erfindung

Verfahren zur Verminderung von Störungen bei periodischen Meßsignalen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Störungen bei periodischen Meßsignalen, das in der Meßtechnik, insbesondere bei Geräten, die einen digitalen Signalspeicher beinhalten, eingesetzt werden kann.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Grundlagen eines Verfahrens zur Verminderung von Störungen bei periodischen Meßsignalen sind in dem Artikel "Calibrated Real-Time Signal Averaging" ν. 3. Eran Deardorff und Charles R. Trimble im Hewlett-Packard Oournal April 1968 S. 8 - 13 dargelegt. .

Das Verfahren benutzt folgende Rekursionsformel:

S-A₄

Hierin bedeuten:

A ' - zu berechnender neuer Mittelwert η

A _ . — zuletzt berechneter Mittelwert S -'Abtastwert des periodischen Meßsignals X - fester Divisionsfaktor für alle η

' ·' — 2 ^λ— "'

Diese Rekursionsformel wird iri vier bekannten automatisch ablaufenden aufeinanderfolgenden Schritten digital abgearbeitet. Im ersten Schritt des Verfahrens erfolgt die Ermittlung der Differenz zwischen dem Abtastwert des peri- .* 5^Λ ödischen Meßsignals und dem zuletzt berechneten Mittelwert; Im zweiten Schritt des Verfahrens wird die digitale Division . der Differenz zwischen dem Äbtastwert des periodischen Meßsignals und dem zuletzt berechneten Mittelwert durch den Divisionsfaktor X = 2 durchgeführt. N stellt eine variable ν ganze Zahl dar. Die digitale Division wird durch das "Rechtsschieben" des digitalen Wertes der Differenz um N Stellen ausgeführt. Um auch noch Änderungen in kleinen Stellen der Differenz zu erfassen, muß notwendigerweise für die der Division folgenden zwei letzten Schritte, der Addition und des Äbspeicherns des neu berechneten Mittelwertes, die Breite der zu verarbeitenden Signale mindestens um N Stellen erweitert werden. Das führt zu einer sehr nachteiligen, erheblichen Erhöhung des Aufwandes an Digitaltechnik, was sich negativ auf , .· die Benutzbarkeit des Verfahrens in Meßgeräten mit Digitalspeicher, deren Größe und Preis auswirkt. Da nur mit einem möglichst großen Wert für N auch eine größe Verbesserung des Signal-Rauschabstandes bei periodischen Meßsignalen erreicht - wird, muß dafür auch ein großer verfahrenstechnischer Aufwand zur Realisierung des Verfahrens benutzt werden.

25 " . ,, . ''·' . · ' ' Ziel den Erfindung,

;· Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des bekannten Verfahrens in der. Weise, daß der zur Durchführung des Verfahrens benötigte Aufwand wesentlich verringert wird, obwohl nur geringfügige Änderungen bei der Durchführung des bekannten Verfahrens eintreten sollen.

- 3 - Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bestehende Verfahren zur digitalen Mittelwertbildung, die zur Verminderung von Störungen bei periodischen MeSsignalen führt, dahingehend zu verbessern, daß eine Erweiterung der digitalen Wortbreite und der zur Verarbeitung der digitalen Werte benötigten Einrichtungen um N Stellen, nach der Durchführung des zweiten Schrittes der digitalen Mittelwertbildung, unterbleiben kann. Trotz dieser Einschränkungen soll aber eine Division bis zum Wert von N= K - 1 möglich sein, wobei K die Stellenanzahl bzw. Wortbreite der digitalen Werte der Abtastwerte des periodischen Meßsignals darstellen soll. Das entspricht einer Verminderung von Störungen bei periodischen Meßsigna^vlen um den Faktor

. 2^N = Va .

^K -

Bei einem Verfahren zur Verminderung von Störungen bei periodischen Meßsignalen, insbesondere durch automatisch ablaufende digitale Mittelwertbildung, bei welcher, nach erfolgter digitaler Differenzbildung zwischen einem zuletzt berechneten, abgespeicherten digitalen Mittelwert ^_n-1 und einem augenblicklichen digitalen Abtastwert S eines periodischen Meß-Signals, eine digitale Division dieser Differenz mit einem, insbesondere digital einstellbaren Faktor X vorgenommen wird, deren digitales Ergebnis mit dem zuletzt errechneten abgespeicherten digitalen Mittelwert summiert einen neuen abspeicherbaren digitalen Mittelwert ergibt, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein bei der digitalen Differenzbildung zwischen dem zuletzt errechneten, abgespeicherten digitalen Mittelwert A und dem augenblicklichen digitalen Abtastwert S des periodischen Meßsignals entstehender übertrag 0, nach erfolgter digitaler Division

durch einen Faktor X bei der darauffolgenden Bildung einer

S-A '

Summe η η - 1 ₊ . in das niederwertigste Bit des

X η - 1 ·..._

digitalen Wertes dieser Summe eingeschoben wird, wobei bei der Differenzbildung die Gleichheit aller Bits der digitalen Abtastwerte S des periodischen Meßsignals vermieden werden muß.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden

Die zugehörige Zeichnung zeigt:

ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

In einem ersten Verfahrensschritt gelangt der digitale Wert des an der Eingangsklemme 1 anliegenden periodischen Meßsignals über einen Vergleicher 2 und einen Multiplexer 3 an einen zweiten Eingang eines Rechenwerkes 4. Dabei wird, durch Zuleitung eines aus dem Ergebnisausgang des Vergleichers 2 kommenden logischen Signals, bei Gleichheit aller Bits der digitalen Abtastwerte S. das dem niederwertigsten Bit folgende Bit aus dem Busausgang des Analog-Digitalwandlers 5 mittels eines gesteuerten Negators 6, der vorteilhafterweise durch ein EXKLUSIV-ODER-Glied gebildet werden kann, negiert und wieder dem ersten Buseingang des Multiplexers 3 zugeführt., Somit können niemals alle Bits des ersten Buseingangs des Multiplexers 3 den gleichen logischen Wert annehmen.

Aus. einem Hauptspeicher 7 gelangt im ersten Verfahrensschritt ebenfalls der errechnete abgespeicherte digitale Mittelwert A _± an den ersten Eingang des Rechenwerkes 4. Das Rechenwerk 4 soll mittels einer nicht dargestellten Steuerschaltung

'.': - ⁵ -

auf Subtraktion geschaltet sein. Damit liegt am Ausgang des Rechenwerkes 4 der digitale Wert der Differenz S -A ,

Π Π "· J.

der in ein Schieberegister 8 übernommen wird. In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt die Division letzterer Differenz durch den Faktor X = 2 durch Rechtsschieben des digitalen Wertes der Differenz S-A „ um N Stellen. Dabei

η η - l .

wird über den Serieneingarig des Schieberegisters S der im Rechenwerk 4 entstehende Obertrag 0 negiert nachgeschoben. Selbiger Obertrag C wird in einem dritten Verfahrensschritt

IQ in das niederwertigste Bit des am Busausgang des Schiebere-

· ' s '·» ' A ^

gisters 8 anliegenden digitalen Ergebnisse η η -,1

über, einen elektronischen Umschalter 9, der¹insbesondere, aus NAND-Gliedern bestehen kann, eingefügt. Der elektronische Umschalter S ist in dem dritten Verfahrensschritt auf den vom Rechenwerk 4 kommenden O.bertrag 0 mittels einer nicht dargestellten Steuerschaltung umgeschaltet. Der logische Wert des Übertrages 0 bei der Differenzbildung ist: ' .. ' ' .·.' ' '

'' S_n > A_n _ _± , O= -I"' - .

S_n ο' A_n _ ₁ ü = »0-

In η Wiederholungen des Verfahrens wird also der logische Wert des Übertrages 0 solange im dritten Verfahrensschritt dazu addiert, bis eine Angleichung des -errechneten abgespeicherten digitalen Mittelwertes A '^₁ an den augenblicklichen digitalen Abtastwert S erfolgt. Dabei wird immer -die Mittelwertbildung durchgeführt. Es wird also die Änderung in 30. den durch die Division der Differenz verlorengegangenen Stellen über den Übertrag 0 der Differenz erfaßt und es werden gleichzeitig durch die Mittelwertbildung Störungen vermindert Da der Multiplexer 3 nach Beendigung des ersten Verfahrensschrittes wieder auf seinen, mit dem Busausgang des Schieberegisters 8 verbundenen zweiten Buseingang umgeschaltet ist,

liegt am Busausgang des Rechenwerkes 4 der berechnete neue digitale Mittelwert A ,da dieses nach Beendigung des ersten Verfahrensschrittes wieder auf die Rechenart Addition umgeschaltet sein soll. Mit einem, um die Rechenzeit des Rechen-.werkes 4 verzögerten Steuersignal aus einer nicht dargestellten Steuerschaltung kann der berechnete neue digitale Mittelwert A_ noch während des dritten Verfahrensschrittes in das Schieberegister 8 aufgenommen werden. In einem vierten und letzten Verfahrensschritt wird·der berechnete neue digitale Mittelwert A ,der am Ende des dritten Verfahrensschrittes am BusajiUsgang des Schieberegisters 8 anliegt, statt des, errechneten abgespeicherten digitalen Mittelwertes A _ . in den Hauptspeicher 7 übernommen. Gleichzeitig wird der Analog-Digital-Wandler 5 über eine nicht dargestellte Steuerschaltung zur Umsetzung eines neuen Abtastwertes des an der Eingangsklemme anliegenden periodischen Meßsignals gestartet. Nach dem Ablauf der Umsetzung setzt der Analog-Oigitalwandler 5 wieder , die Durchführung des Verfahrens in den geschilderten vier Verfahrensschritten in Gang. Damit entsteht ein automatischer Ablauf des Verfahrens. Das analoge periodische Meßsignal, dessen Störungen mittels oftmaliger Anwendung des Verfahrens auf die Abtastpunkte des periodischen Meßsignals verringert werden, kann durch das Auslesen des Hauptspeichers 7 bei Umschaltung des Rechenwerkes 4 auf die Betriebsart "Erster Buseingang" + "0" über einen Digital-Anälogwandler 10 an einer Ausgangsklemme 11 entnommen werden.

Claims

• . · ^ - 7 - '

Erfindunqsanspruch

Verfahren zur Verminderung von Störungen bei periodischen ; Meßsignalen, insbesondere durch automatisch ablaufende digitale Mittelwertbildung, bei welcher, nach erfolgter digitaler Differenzbildung zwischen einem vorher errechneten abgespeicherten digitalen Mittelwert A^₁ und einem augenblicklichen digitalen Abtastwert S des periodischen Meßsignals, eine digitale Division dieser Differenz mit einem, insbesondere digital einstellbaren Faktor X vorgenommen wird, deren digitales Ergebnis mit dem vorher errechneten, abgespeicherten digitalen Mittelwert summiert einen neuen ab^ speicherbaren digitalen Mittelwert ergibt, .gekennzeichnet dadurch, daß der bei einer digitalen Differenzbildung zwischen dem zuletzt errechneten, abgespeicherten digitalen Mittelwert A _.. und dem augenblicklichen, digitalen Abtastwert S_n des periodischen Meßsignals entstehender Obertrag O, nach erfolgtfer digitaler Division durch einen Faktor X bei der darauffolgenden Bildung einer Summe η *" η - 1 ,

, ^{Χ + η} - ^Χ

in das niederwertigste Bit des digitalen »Vertes dieser Summe eingeschoben wird, wobei bei der Differenzbildung die Gleichheit aller Bits der digitalen Abtastwerte S des periodischen Meßsignals vermieden werden muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnung