ABTASTUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vom

Frequenzbereich des zu erfassenden Signals unabhängigen signalwertgemässen Abtastung, mit Hilfe dessen eine genauere Signalerfassung, bzw. mit einer geringeren Abtastungsanzahl eine Signalerfassung von gleicher Qualität erreicht werden kann. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schaltungs¬ anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der Literatur und der Praxis sind mehrere verschiedene Abtastungsverfahren und Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren bekannt. Die Abtastungsverfahren sind gemäss Alfred I. Monroe; Digital processes for sampled data Systems /John iley and sons ine. New-York, 1962/ und Csaki Frigyes "Dynamik der Regelungen" /Herausgeber "Akademia" Budapest 1970/ im wesentlichen in drei Gruppen aufteilbar. Lineare Abtastung mit festgelegtem Ablauf, deren am häufigsten benutzte und diskutierte Untergruppe die einfache /übliche/ Abtastung darstellt. Die Abtastung erfolgt in bestimmten konstanten Zeitintervallen für eine kurze Zeitdauer, so ist die Stossfolge als Impulsreihe zu betrachten. Das Verfahren wird in der Ausgabe "Die Selbst¬ regelung" Francis H. Raven /Verlag: Müszaki KÖnyvkiado, Budapest, 1965/ im Abschnitt 15.5 "Abtastsysteme" näher erläutert.

Aus der HU-PS 168 155 ist ein Verfahren zur in Zyklen erfolgenden Abtastmessung und Registrierung von sich schnell verändernden periodischen Signalen bekannt. Gemäss dieser Lösung ist es möglich aus einer minimalen Anzahl von Zyklen alle erforderlichen Abtastwerte zu messen und zwar so, dass die Abtastungen in einer zweckmässigsten Ruhen- folge durchgeführt werden und die Speicherung mit

Rückführung in die ursprüngliche Reihenfolge erfolgt. Dabei wird die Abtastung zu jeder p. Stelle der Identifizierungs¬ signalreihe durchgeführt und die Nummer der Identifizierungs¬ reihe erfasst, wobei die Anzahl der aus diesen ausgewählten Abtastungsempfangssignale so ausgewählt wird die beiden Zahlen nur* verschiedene Stammfaktoren enthalten, danach werden die so gemessenen Abtastwerte vorzugsweise in dem Speicher mit der Adresse m, gespeichert, die der laufenden Nummer der Identifizierungssignalreihe entspricht. Die zu messende Spannung U wird an den Eingang eines A/D Konverters angelegt. Die Identifizierungsimpulse werden mittels einer Impulsteilerschaltung an den anderen Eingang des A/D Konverters geführt.

Die Impulsteilerschaltung erzeugt nach der Nullierung auf Wirkung des ersten un danach bei jedem folgenden p. Impuls ein die Abtastung auslösendes Signal. Aus dem A/D Konverter /Momentwertmesser/ wird auf Wirkung von jedem Auslösesignal eine mit dem Momentwert der Spannung U proportionale Impulsreihe in den Zähler über- geleitet. Am Ende der Umwandlung füllt der Zähler seinen Inhalt auf Wirkung des vom A/D Konverter erhaltenen Impulses in das aufder ersten Adresse des Speichers befindliche Register. Nach dem Speicherungszyklus wird das Adressenregister des Speichers mit einem Schrittimpuls um seinen Wert p schrittweise vorgeschoben, wobei der Schritt¬ impuls mittels eines zweiten Zählertaktgenerators auf Wirkung eines Spannungsimpulses erzeugt wird. Die Adressen¬ schritt-Impulse werden mit einem Zyklenzähler gezählt. Wenn deren Anzahl die Zahl der Identifizierungssignalreihe erreicht, gibt der Zyklenzähler ein das Adressenregister und sich selbst nullierendes Spannungssignal derart, dass er mit den aus dem Impuls mit der Zahl p zurückbleibenden Impulsen das Adressenregister aus dem Nullzustand schritt¬ weise herausführt. Die aus der HU-PS 174408 bekannte elektronische

Vorrichtung zur Verstärkung von analogen Abtastwerten mit einem diskrete Werte annehmenden Verstärkerungsfaktor beruht ebenfalls auf einem Abtastungsverfahren mit gleichen Zeitintervallen. In manchen Fällen wird verschobene /verzögerte oder beschleunigte/ Abtastung verwendet. Dabei wird das Eingangs- und Ausgangssignal mit dem gleichen Zeitintervall von T abgetastet, aber zueinander um ein Zeitintervall von T verschoben. Das wird insbesondere bei Systemen mit mehreren Variablen bei Abtastung mit Zeitteilung verwendet. Bei der sich in der Zeit ändernden periodischen /zyklusmässigen/ Abtastung ändert sich das Zeitintervall zwischen den Abtastungen periodisch, z.B. sinusförmig.

Bei der aperiodischen Abtastung ändert sich das Zeitintervall zwischen den Abtastungen, jedoch nicht periodisch. Zum Beispiel bei der aperiodischen Abtastung mit Auslassungen erfolgt die Abtastung in Zeitintervallen von T , jedoch nicht in jedem Zeitpunkt.

Bei der sich langsam ändernden aperiodischen Abtastung ändert sich das Zeitintervall von einer

Abtastung zur anderen .in geringem Masse. Bei der Abtastung mit abschnittsweise konstanten Zeitintervallen ändert sich zwar die Periode T der Abtastung, in je einem Zeit¬ intervall ist sie jedoch konstant. Eine andere Untergruppe stellt die lineare

Abtastung mit endlicher Zeitdauer dar. Das momentane Sperren des Abtasters ist nur eine Annäherung, wirklich sperrt sich der Abtaster auf eine endliche Zeitdauer. Eine solche lineare Abtastung mit endlicher Zeitdauer wird in der aus der HU-PS 176 618 bekannten Schaltungsanordnung zur Abtastung eines analoge'n Signals verwendet.

Eine andere Gruppe der Abtastungen stellt die nichtlineare Abtastung dar. Wenn sich der Abtastungs- prozess nicht einem bestimmten Gesetz gemäss ändert, sondern von dem Wert des Signales abhängt, ist die

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Abtastung nichtlinear.

Aus der HU-PS 172 590 ist eine Schaltungsanordnung - zur adaptiven Abtastung bekannt. Die adaptive Abtastung kann überall dort benutzt werden, wo ein analoges Signal abgetastet werden soll. Zwei bedeutende Anwendungsgebiete sind hierfür die Abtastungsregelung /mit Rechnern/ und die nachrichtentechnische Signalübertragung. Das Wesen dieser Lösung besteht darin, dass von einem analogen Signal nur dann ein neuer Abtastungswert aufgenommen wird, wenn sich der Zustand des Signals /bzw. des Systems, z.B. Regelung/ auf eine bestimmte Weise im Verhältnis zum Wert der vorhergehenden Abtastung verändert. Aus den Abtastungskriterien sind Abtastungsgesetze ableitbar. Die Abtastungsgesetze sind mathematische Formeln, aus denen mi Benutzung der Abtastwerte der zuletzt durchgeführten Abtastung unmittelbar die Näherungsgrösse des Abtastungs¬ intervalls erhalten werden kann. Auf diesem Weg können aus den Abtastungskriterien die Längen der Abtastungs¬ intervalle T nur so bestimmt werden, wenn bezüglich der Änderung des Signals /System/ Annäherungsannahmen getroffen werden und somit die im Kriterium aufgestellte Annahme nur annähernd realisiert ist, darüber hinaus ist zur Auswertung der Formel bezüglich der Abtastungsintervall¬ längen ein digitaler Rechner erforderlich, da diskrete Signalwerte zu verarbeiten sind.

Bei diesen Lösungen werden aus den in mathematischen Formeln vorgegebenen Abtastungskriterien die Abtastungs- intervallängen mit Verwendung von einigen der zuletzt erhaltenen Abtastsignalwerte extrapoliert. Auf diese Weise kann mit Hilfe einer diskreten Signalverarbeitung /z. B. mit Benutzung eines Microprozessors/ der nächst¬ folgende Abtastungszeitpunkt geschätzt werden. In der Schaltungsanordnung sind in der Reihenfolge der Signal¬ abgabe ein Differenzverstärker, ein Absolutwertbilder, ein Integrator, ein Komparator und Oder-Schaltungen mit

zwei Eingängen in Reihe geschaltet. An den einen Eingang des Differenzverstärkers ist der Eingang des Abtast- und Haltekreises, an den anderen Eingang sind der Ausgang des Abtast- und Haltekreises oder mit diesen proportionale Signalquellen angeschlossen, der Ausgang des Impulsformers ist an die den Nullanfangswert des Integrators einstellende und nach einer bestimmten Zeit in den anderen Zustand kippende Zeitmeßschaltung und an den bei sich zeitlich änderndem Referenzsignal des Komparators ein geeignetes Referenzsignal erzeugenden Generator angeschlossen, der Ausgang des Referenzsignalgenerators ist an den Referenz¬ eingang des Komparators und der Ausgang eines Zeitmessers ist an einen Eingang einer ODER-Schaltung angeschlossen. Eine dritte Gruppe der Abtastung wird durch die sogenannte zufallbestimmte Methode /sog. "Monte Carlo"- -Methode/ gebildet, bei welcher die diskreten Signal¬ werte zeitlich zufallsmässig erfasst werden. Diese Methode ist dazu geeignet, die statistischen Merkmale der zeitlich stationären zufallsbestimmten Signale festzuhalten. Bei der zu 99 % verwendeten Abtastung mit gleichem Zeitintervall zwischen den einzelnen Abtastungen werden die Signalkomponenten, deren Frequenz grösser als die Nyquist-Frequenz" ist, durch die Abtastung nicht übertragen und die Komponenten mit verschiedener Frequenz mit verschiedenem Fehler erfasst. Bei Signalen mit breitem Frequenzbereich /mit grosser Dynamik/ fallen auf den Bereich mit hoher Frequenz weniger Abtastungen als erforderlich, während auf den Bereich mit niedriger Frequenz mehr Abtastungen fallen. Diese Abtastung ist /in Folge der Frequenzgrenzen/ nicht fähig, Signalabschnitte mit grösserer Steilheit als die durch das Zeitintervall T der Abtastung bestimmte maximale Steilheit zu übertragen. Die Abtastungen mit sich ändernden Zeitintervallen heben die obengenannten Nachteile nur zum Teil auf und können im allgemeinen Fall keine Lösung bieten. Auch hier

ΓREA ∑

O PI

besteht die Frequenzgrenze und das Kriterium der Optimierung ist nicht derart realisierbar, dass die Abtastung von .einem beliebigen, im voraus unbekannten Signalablauf so durchgeführt werden kann, dass das Signal sicher erfasst wird. Diese Abtastungsmethoden sind nur in solchen Fällen effektiv anwendbar, bei denen die Gesetz- mässigkeit des Signalverlaufes im voraus bereits bekannt ist. Diese Abtastungsverfahren ergeben im Falle von Signalabläufen mit breitem Frequenzbereich und einer bedeutend grösseren Zeitdauer als die Periodenzeit der Komponente mit der grössten Frequenz eine sehr grosse Anzahl- von überflüssigen Abtastungen. Das wird zwar durch die erwähnte nichtlineare adaptive Abtastung verringert, die jedoch den Nachteil besitzt, dass mit Verwendung des Abtastwertes der vorhergehenden Abtastung Mehrberechnungen zur Bestimmung des Zeitpunktes der nächstfolgenden Abtastung durchzuführen sind. Es muss der Abtastwert bestimmt und gespeichert werden und ebenfalls der Zeitpunkt der Abtastung. Ein weiteres Problem dieser Lösung ^' besteht darin, dass zur Erfüllung von jedem einzelnen Kriterium je eine andere Vorrichtung erforderlich ist und weiterhin ist diese Lösung zur Übertragung von Signalabschnitten, deren Steilheit eine bestimmte Steilheit überschreitet, ebenfalls nicht geeignet. Es können senkrechte oder annähernd senkrechte Signalabschnitte nicht übertragen werden. Die zufalls- mässige Signalabtastung ist zur sicheren Abtastung auch nicht geeignet, da damit nur die statistischen Merkmale der zeitlich stationären Prozesse verhältnis ässig genau aufgenommen werden können, eine formgerechte Registrierung des ^" Prozesses ist jedoch nicht möglich. Die deterministischen Prozesse können jedoch in entscheidendem Mass verzerrt werden.

Das Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zu entwickeln, mittels derer Signal-

ITUTI OMPI

ko ponenten mit einer grösseren Frequenz als die "Nyquist"-Frequenz auch übertragen werden können, mit einer minimalen Anzahl von Abtastungen eine genaue Signal¬ bildung möglich ist und die zur Abtastung von Signalen von grosser Steilheit, sogar senkrechter Signale, und jedwedigen unbekannte Prozessen /stochastische und determistische Signale/ geeignet ist. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem solchen Verfahren gelöst, bei dem der Wertbereich des Signals mit äquidistanten und/oder nichtäquidistanten Überwachungspegeln aufgeteilt wird und als Abtastinformation diejenigen absoluten und/oder relativen Zeitpunkte erfasst werden, bei denen der Wert des Signals mit dem Wert der Überwachungspegel identisch ist. Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit einer Schaltungsanordnung durchgeführt werden, bei der die Ausgänge von vorzugsweise mit Komparatoren versehenen Pegelüberwachungseinheiten an entsprechende Eingänge von Impulsgeber und Kanalzahl-Einstelleinheit angeschlossen sind, weiterhin der Ausgang des Impulsgebers an einen Eingang einer einkanäligen Abtastungs- und Erfassungs¬ einheit und der Ausgang der Kanalzahl-Einstelleinheit an den anderen Eingang der einkanäligen Abtastungs- und Erfassungseinheit angelegt sind. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung sind die Ausgänge der vorzugsweise mit Komparatoren versehenen Pegelüber¬ wachungseinheit über je einen Impulsgeber an die entspre¬ chenden Eingänge einer mehrkanäligen Abtastungs- und Erfassungseinheit angeschlossen. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung ist an einen ersten Eingang einer Signalwertbestimmungseinheit das zu erfassende Signal, an einen zweiten Eingang der Signalwertbestimmungseinheit ist ein erster Ausgang einer Rückkopplungs- und Korrektions-

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einheit, an die ersten Eingänge der Rückkopplungs- und Korrektionseinheit und einer Abtastwertbildungs- und Speichereinheit ist ein erster Ausgang der Signalwert¬ bestimmungseinheit angeschlossen, weiterhin ist ein zweiter Ausgang der Signalwertbestimmungseinheit an einen ersten Eingang einer Torschaltung und der erste Ausgang der Tor¬ schaltung an einen siebenten Eingang der Abtastwertbildungs- und Speichereinheit angelegt. Ein dritter Ausgang der Signalwertbestimmungseinheit ist mit dem fünften Eingang der Abtastwertbildungs- und Speichereinheit und der zweite, dritte, vierte und fünfte Ausgang der Abtastwert¬ bildungs- und Speichereinheit sind mit den entsprechenden Eingängen der Rückkopplungs- und Korrektionseinheit verbunden. Der zweite, dritte und vierte Ausgang der Rück- kopplungs- und Korrektionseinheit sind an die entsprechenden Eingänge der Abtastwertbildungs- und Speichereinheit angeschlossen.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Abtastung mit Überwachungspegeln bei einer vorgegebenen Kurve, Fig. 2 Abtastung mit gleichen Zeitintervallen zwischen den einzelnen Abtastung bei der vorgegebenen Kurve gemäss Fig. 1., Fig. 3 eine Ausführungsform der erfindungsgemässen

Schaltungsanordnung, Fig. 4 eine andere Ausführungsform der erfindungs- gemässen Schaltungsanordnung,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der erfindungs¬ gemässen Schaltungsanordnung und Fig. 6 das durch die in Fig. 5 dargestellte

Ausführungsform bestimmte Funktionsprinzip. - Es soll nun der Grundgedanke der bisher in der Praxis

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verwendeten Abtastung umgekehrt werden und anstelle der in den Abtastzeitpunkten empfangenen Signalwerte sollen die zu den Signalpegeln gehörenden Zeitpunkte erfasst werden. Es ist dabei der den Wertbereich des zu registrierenden Signals umfassende sogenannte "Überwachungspegel"-Bereich aufzunehmen und die Zeitpunkte sind zu erfasssen, bei denen der Signalwert mit irgendeinem Überwachungspegelwert identisch, ist. Die Anzahl der aufgenommenen Überwachungs¬ pegel ist identisch mit der Anzahl der Kanäle der Abtastung. Mathematisch kann dies folgender Weise formuliert werden:

^fc k,i -- ^t - ^/x - ^/ k = 1,2... N

wobei tκ,_,ι. die abgetastete Reihe derjenigen Zeitpunkte darstellt, bei denen das Signal den Wert des k. Überwachungspegels annimmt, t der Zeitparameter des Prozesses ist, /X-X _k / im Wertbereich des Prozesses der Dirac-Impuls ist, bei dem Wert des k. Überwachungspegels X, der k, Überwachungspegelwert ist I. die Anzahl der zum k. Überwachungspegel gehörenden Abtastungen und

N die Anzahl der Überwachungspegel darstellt. Während des Verfahrens wird eine der Aufgabe und den Genauigkeitsanforderungen entsprechende.Anzahl von Überwachungspegeln gewählt. Die Anzahl der Überwachungs- pegel ist beliebig veränderbar und ihr Wert ist beliebig einstellbar.

In Fig. 1 ist der Einfachheit halber eine Abtastung mit fünf Überwachungspegeln mit gleicher Distanz dar¬ gestellt. _, Es werden die Zeitwerte erfasst, die zu den Punkten

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gehören, in welchen die konstanten Werte der einzelnen Überwachungspegel die vorgegebene Kurve, d.h. das Signal "schneiden", also die Zeitwerte, in denen das Signal einen Überwachungspegel schneidet. Die Bestimmung der Zeitwerte kann vom Anfangszeitpunkt der Abtastung, wie aus Formel /!/ folgt /Erfassung von absoluten Werten/, oder von irgend¬ einem Zeitpunkt der Abtastung begonnen /Erfassung von relativen Werten/ erfolgen. Das Verfahren verfolgt flexibel die Dynamik der Signaländerung und schreibt das Signal gut auf, deswegen kann diese Art der Abtastung auch als dynamische Abtastung bezeichnet werden. An Stelle der gleichen Überwachungspegelabstände kann auch eine Überwachungspegelreihe mit ungleichen Abständen benutzt werden. Das dynamische Abtastungsverfahren hat theoretisch keine Frequenzgrenze, da dieses Signaländerungen von jedwediger Dynamik und Form überträgt deren Amplitude grösser als der Abstand zwischen zwei Überwachungspegeln ist. Natürlich stellt bei der praktischen Realisierung der gegebene Entwicklungsstand der Technik auch hierbei der übertragbaren Dynamik eine Grenze.

Aus dem Vergleich der Figuren 1 und 2 geht eindeutig hervor, dass bei gleicher Anzahl von Abtastungen aus den mit dem dynamischen Abtastungsverfahren abgetasteten und erfassten Daten das originale Signal genauer reproduziert werden kann als aus den mit gleichen Zeitintervallen abgetasteten.

Die dynamische Abtastung wird durch das Signal selbst gesteuert, somit wird eine optimale Abtastung gesichert, da nur soviele Abtastungen erfolgen, wieviel zur Erfassung eines Signals mit vorgegebenem Fehler erforderlich ist.

Die Abtastung ist dann effektiv, wenn aus den Abtastwerten mit vorgegebenem Fehler das orginale Signal reproduzierbar ist und die Anzahl der Abtastungen minimal

ist .

Es soll untersucht werden, wieviele Abtastungen zur mit vorgegebenem Fehler erfolgenden Übertragung eines Signales mit Komponenten mehrerer Frequenzen /wobei die Komponenten mehrerer Frequenzen eine annähernd gleiche Amplitude aufweisen/ bei dem dynamischen Abtastungs¬ verfahren und bei Abtastungen mit gleichem Zeitintervall erforderlich sind. Die gewünschte Genauigkeit kann mit der auf eine Periodenlänge fallenden Anzahl /N/ der Abtastungen eingestellt werden. Das kann bei dem dynamischen Abtastungs¬ verfahren mit der Aufnahme einer entsprechenden Anzahl von Überwachungspegeln erfüllt werden, während bei der Abtastung mit gleichen Zeitintervallen die Anforderung besteht, dass auf eine Periode der mit maximaler Frequenz gekennzeichneten Signalkomponente N Abtastungen fallen, womit gleichzeitig auch das Zeitintervall der Abtastungen bestimmt ist.

Es sei weiterhin f, die vorkommende maximale Frequenz und die Überwachungspegel, bzw. das Zeitintervall der Abtastung seien so einzustellen, dass sowohl mittels dynamischer Abtastung als auch mittels Abtastung mit gleichen Zeitintervallen aus einer Periode N Abtastwerte aufgenommen werden können.

»i - »„ ^■ » wobei N. , N. - die Anzahl der Abtastungen bei Abtastung mit gleichem Zeitintervall bzw. bei dynamischer Abtastung, die auf eine

Periodendauer T, der Signalkomponente mit einer -Frequenz F, fallen.

Die Anzahl der Abtastungen in einer Zeiteinheit ist somit nI. = nd, = N/TI- .

Es sei eine weitere Signalkomponente mit einer Frequenz f _? > f, angenommen, deren Periodendauer ₂ beträgt. Dann ist die Anzahl der Abtastungen in einer

Periode:

und die Anzahl der Abtastungen in einer Zeiteinheit: n _d = N/T ₂ = N ^• f ₂ ; n _± = N/T _χ = N * f _χ

Da T ₂ > T _1# ist _{d ±} und folgender Weise n, 4. n. , Es sei nun ein solches Signal angenommen, dessen Zeitdauer t beträgt und K Komponenten von unterschiedlicher Frequenz enthält und das Gewichtsfaktor der einzelnen Frequenzen - die Erscheinungszeit - Δ t, ist In diesem Falle geht aus Obigem deutlich hervor, dass bei Abtastung mit gleichem Zeitintervall K

N I. = ^S~~ Δt,k N • fmax = t « fmax N.. /2/ =l

Abtastwerte erhalten werden, während bei dynamischer Abtastung die Anzahl der Abtastwerte

k=l-

beträgt.

Da f _k ≤ f _maχ /k = 1,2,... K/, ist _d < N _± .

Das obige Prinzip kann mit Grenzübergangsbildung auch auf den Fall der Transientensignale übertragen werden, Mit Hilfe des dynamischen Abtastungsverfahrens kann also in einem solchen Sinne die optimale Abtastung realisiert werden, dass bei mit vorgegebenen Fehler erfolgender Abtastung des Signals sich immer nur die gerade erforderliche Anzahl von Abtastwerten ergibt.

Aus den Formeln /2/ und /3/ ist leicht ersichtlich, dass die Vorteile des dynamischen Abtastungsverfahrens

dann besonders zur Geltung kommen, wenn die Frequenz¬ differenz der im Signal vorkommenden Signalkomponenten mit minimaler und mit maximaler Frequenz gross ist, d.h. bei Abtastungen von Signalen mit breitem Frequenzband. Die Reduzierung der Anzahl der Abtastungen ist bei diesem Abtastungsverfahren dann wirklich entscheidend, wenn die Dauer des abzutastenden Prozesses gross ist. Die lange Zeitdauer bedeutet hierbei, dass die Zeitdauer des Prozesses, bedeutend grösser als die Zeitdauer des im Signal vorkommenden Abschnittes mit grösster Änderung, bzw. als die Periodendauer der mit grösster Frequenz gekennzeichneten Komponente ist.

Dieses Abtastungsverfahren ist also am vorteil¬ haftesten zur Abtastung von Signalen mit breitem Frequenzband und langandauernden Prozessen /die bei herkömmlicher Abtastung ^" eine grosse Anzahl von Abtast¬ werten ergeben/ geeignet.

In Fig. 3 ist eine vorzugsweise Ausführungsform der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Schaltungs- anordnung dargestellt.

Das analoge Signal kommt an den Signaleingang einer Pegelüberwachungseinheit 1 an. Die Pegelüberwachungs¬ einheit ist mit Komparatoren 2 versehen, deren Anzahl der Anzahl der Kanäle der Abtastungsvorrichtung entspricht In Fig. 3 ist eine fünfkanälige Vorrichtung dargestellt. Jeder Komparator 2 (2/1, 2/2, 2/3, 2/4, 2/5} ist mit je einem Ausgang /a, b, c, d, e/ versehen, der an den entsprechenden Eingang /a', b', c', d', e'/ bzw. /a", b", c", d", e"/ eines Impulsgebers 3 und einer Kanal- zahl-Einstelleinheit 4 angeschlossen ist. Die Komparatoren 2 der Pegelüberwachungseinheit 1 reduzieren mit dem Wert der Überwachungspegel U/1/, U/2/...U/5/ gleichzeitig die Grosse des abtastenden Signals.

Wenn das Signal mit dem Wert eines Überwachungs- pegels identisch ist, erscheint am Ausgang des

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entsprechenden Komparators 2 "0", worauf der Impulsgeber 3 aktiv wird und parallel damit die Kanalzahl-Einstelleinheit 4 den Kanalidentifizierungswert des Komparators 2 mit dem Ausgang "0" aufnimmt. Ein Ausgang h des Impulsgebers 3 ist an einen Eingang j einer einkanäligen Abtastungs- und Erfassungseinheit 5 angeschlossen. Ein Ausgang i der Kanalzahl-Einstelleinheit 4 ist an einen anderen Eingang k der einkanäligen Abtastungs- und Erfassungseinheit 5 angelegt. Das Signal des Impulsgebers 5 und der Kanalzahl-

-Einstelleinheit 4 gelangt in die einkanälige Abtastungs¬ und Erfassungseinheit 5, deren Aufgabe die Bildung eines Taktsignals, Impulszählung, Zeitbildung, Kanalzahlkodieren und Aufschreiben sowie die Erfassung der Abtastinformationsn ist. Da die Zeitwerterfassung absolut und relativ erfolgen kann, kann die Datenerfassung auf einem gemeinsamen oder mehreren Datensammlern /oder Datenerfassern/ erfolgen, deswegen ist die einkanälige Abtastungs- und Erfassungs¬ einheit gemäss folgender Operationen-Varianten aufzubauen: - Erfassung der absoluten Zeit und der Kanalzahl auf einer Datensammel/Datenerfassungseinheit, Erfassung der absoluten Zeit auf mehreren Daten- sammel/Datenerfassungseinheiten. Da zu jedem Überwachungspegel je eine Datensam el/Daten- erfassungseinheit gehört, ist die Erfassung der

Kanalzahl überflüssig, - Erfassung der relativen Zeit und der Kanalzahl auf einer Datensammel/Datenerfassungseinheit. Bei der einkanäligen Lösung ist jedoch die Steilheit des abzutastenden Signalabschnittes begrenzt. Die Zeit zwischen zwei Abtastungen muss kleiner sein als die Übertragungszeit des Zweiges des Impulsgebers 3 und der einkanäligen Abtastungs- und Erfassungseinheit 5.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung dargestellt, die

diesen Nachteil beseitigt. Die Schaltungsanordnung ist mit parallelen Aufbau ausgebildet, die einzelnen Kanäle sind voneinander getrennt, d.h. an jeden Komparator 2 der Pegelüberwachungseinheit 1 ist je ein Impulsgeber 3 angeschlossen und die einzelnen Impulsgeber 3 (3/1, 3/2, 3/3, 3/4, 3/5) bei fünf Kanälen sind an die Eingänge einer mehrkanäligen Abtastungs- und Erfassungseinheit 6 angelegt. So sind die Ausgänge /a, b, c, d, e/ der Pegelüberwachungs¬ einheit 1 über je einen Impulsgeber (3/1, 3/2, 3/3, 3/4, 3/5) mit den entsprechenden Eingängen /a', b* ^* , c', d', e der mehrkanäligen Abtastungs- und Erfassungseinheit b verbunden. Die mehrkanälige Abtastungs- und Erfassungs¬ einheit b ist folgender Operationenvariante gemäss aufzubauen: - Erfassung der absoluten Zeit - Erfassung der relativen Zeit.

Mit Hilfe der mehrkanäligen Lösung ist die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung dazu geeignet, Signale mit unendlich grosser Steilheit /Dynamik/ abzutasten, sogar auch senkrechte Signale.

Es kann vorkommen, dass der Wert des abzutastenden analogen Signals gr sser als der Wert des grossten Überwachungspegels bzw. kleiner als der Wert des kleinsten Überwachungspegels ist. In diesem Fall wird die Schaltungsanordnung mit einem in positiver Richtung wirkenden Wertbereichumschalter 7 bzw. einem in negativer Richtung wirkenden Wertbereich¬ umschalter 8 ergänzt /Fig. 3 und 4/, die den Überwachungs¬ pegelbereich in positiver oder negativer Richtung verschieben. Der Eingang des in positiver Richtung wirkenden Wertbereichumschalters 7 ist an den zum grossten Wert des Überwachungspegels gehörenden Ausgang der Pegel¬ überwachungseinheit 1 angeschlossen /in dem Ausführungs¬ beispiel mit o bezeichnet/, während sein Ausgang m an einen Eingang f der Pegelüberwachungseinheit 1 angelegt

ist .

Ein Eingang n des in negativer Richtung wirkenden Wertbereichumschalters 8 ist mit dem dem kleinsten Wert des Überwachungspegels zugeordneten Ausgang der Pegel- Überwachungseinheit 1 verbunden /in dem Ausführungs¬ beispiel mit a bezeichnet/, während ein Ausgang o des in negativer Richtung wirkenden Wertbereichumschalters 8 an einen Eingang g der Pegelüberwachungseinheit 1 angelegt ist. Wenn das analoge Signal mit dem grossten Wert des Überwachungspegels identisch ist, dann wird das am Ausgang des dazugehörenden Komparators 2/5 erscheinende Signal "0" an den Eingang des in positiver Richtung wirkenden Wert¬ bereichumschalters 7 geleitet, der den Wert jedes Über¬ wachungspegels mit Addieren einer konstanten Spannung so verändert, dass die Bedingung ^{ü X} neu = ^{ü /5} früher ^{erfüllt wird} ' ^und damit schiebt sich der Bereich der Überwachungspegel in positiver Richtung auf das abzutastende Signal.

Wenn an dem zum kleinsten Wert gehörenden Ausgang a der Pegelüberwachungseinheit 1 das Signal "0" erscheint, aktivisiert sich der in negativer Richtung wirkende Wert¬ bereichumschalter 8, zieht von dem Wert eines jeden Überwachungspegels eine konstante Spannung ab, so dass die Bedingung ^{U 5} neu ^{= U X} früher erfüllt wird und somit schiebt sich der Bereich der Über¬ wachungspegel in negativer Richtung auf das abzutastende Signal.

Der Zeitpunkt der Umschaltungen ist nicht gesondert zu erfassen, da das Umschalten in positiver Richtung durch den Identifizierer /Nummer/ des Kanal mit grösstem Wert bzw. durch die dazugehörende Abtastung bestimmt wird, während das Umschalten in negativer Richtung durch den Identifizierer /Nummer/ des Kanals mit kleinstem Wert bzw. durch die dazugehörende Abtastung angegeben wird. Die in

Fig. 5 dargestellte Ausführungsform ist mit digitalen Logikschaltungen versehen und ist ebenfalls eine fünf- kanälige Ausführung. Die Anzahl der Kanäle kann natürlich auch in diesem Falle beliebig gewählt werden. An einen ersten Eingang P. , einer Signalwert¬ bestimmungseinheit /P/ ist das zu. erfassende Signal geführt, während an einen zweiten Eingang P _fe2 der Signalwert¬ bestimmungseinheit P ein erster Ausgang t, , einer Rück¬ kopplungs- und Korrektionseinheit T angeschlossen ist. Ein erster Ausgang p. , der Signalwertbestimmungseinheit P ist an die ersten Eingänge t,,, s., der Rückkopplungs¬ und Korrektionseinheit T sowie einer Abtastwertbildungs- und Speichereinheit S angeschlossen.

Ein zweiter Ausgang p der Signalwertbestimmungs- einheit P ist mit einem ersten Eingang r,, einer Tor¬ schaltung R gekoppelt, während ein erster Ausgang r, , der Torschaltung R mit einem siebenten Eingang s. _, der Abtastwertbildungs- und Speichereinheit verbunden ist. Ein dritter Ausgang p. _ der Signalwertbestimmungseinheit P ist an einen fünften Eingang s, r- der Abtastwertbildungs- und Speichereinheit S angeschlossen.

Ein zweiter Ausgang s _k2 , ein dritter Ausgang s _k3 , ein vierter Ausgang s^ und ein fünfter Ausgang s^ der Abtastwertbildungs- und Speichereinheit S sind jeweils an die mit gleicher Bezugsnummer versehenen, - zweiten Eingang t, ₂ , dritten Eingang t _b3 , vierten Eingang t, , und fünften Eingang t _b5 der Rückkopplungs- und Korrektionseinheit T angeschlossen. Ein zweiter Ausgang t. ₂ , ein dritter Ausgang t, - und ein vierter Ausgang t, , der Rückkopplungs- und Korrektionseinheit T sind jeweils an die mit gleicher Bezugsnummer gekennzeichneten, zweiten Eingang s _b2 , dritten Eingang s _b3 und vierten Eingang s. , der Abtastwertbildungs- und Speichereinheit angeschlossen. Ein vierter Ausgang p _kf der Signalwert- bestimmungseinheit P ist mit einem Eingang v _bl eines

OMPI

^

Zeitmessers V verbunden, dessen Ausgang v. , an einen sechsten Eingang s. r- der Abtastwertbildungs- und Speichereinheit S sowie an einen sechsten Eingang t. der Rückkopplungs- und Korrektionseinheit T angeschlossen werden kann. Der Eingang des in positiver Richtung wirkenden Wertbereichumschalters 7 ist mit einem zweiten Ausgang r, ₂ der TorSchaltung R verbunden, ein Ausgang m des in positiver Richtung wirkenden Wertbereichumschalters 7 ist an den zweiten Eingang r, der Torschaltung _. R angelegt. Ein Eingang n des in negativer Richtung wirkenden Wertbereichumschalters 8 ist mit dem dritten Ausgang r, - der Torschaltung R gekoppelt, während der Ausgang o des in negativer Richtung wirkenden Wertbereich¬ umschalters 8 an einen dritten Eingang r. _ der Tor- Schaltung R angeschlossen werden kann.

In der Signalwertbestimmungseinheit P sind eine Abtasteinheit 9, ein A/D Wandler 10 ein X/2/ Speicher 11 und ein Abtastungszähler 12 so in Reihe geschaltet, dass zwei Eingänge der Abtasteinheit 9 mit dem ersten Eingang p _b , und dem zweiten Eingang _b2 der Signalwertbestimmungseinheit P identisch sind und ein Ausgang der Abtasteinheit 9 mit dem vierten Ausgang p. , der Signalwertbestimmungseinheit P verbunden ist. Ein Ausgang des X/2/ Speichers 11 ist mit dem ersten Ausgang P-, _{1 »} ^ein Ausgang des Abtastungszählers 12 ist mit dem zweiten Ausgang -p _k2 und ein anderer Ausgang des Abtastungszählers 12 ist mit dem dritten Ausgang p _k - der Signalwertbestimmungseinheit P identisch.

In der Torschaltung R sind Gatter 13 und Hilfs- kanalzahl-Einstelleinheiten 14 paarweise in Reihe geschaltet. Erste Eingänge bl von Gatter 13 sind an den ersten Eingang r,, der Torschaltung R angeschlossen, während zweite Eingänge b ₂ von Gatter 13 an den zweiten Eingang r _fa2 der Torschaltung R und dritter Eingänge b3 von Gatter 13 an den dritten Eingang r _b3 der Tor-

OMPI WIPO ^

Schaltung angekoppelt ist. Die Ausgänge der Hilskanalzahl- -Einstelleinheiten 14 sind an den ersten Ausgang r, , der Torschaltung R angeschlossen, der dem grossten Wert .zugeordnete Ausgang der Hilfskanal-Einstelleinheit ist mit dem zweiten Ausgang r, ₂ der Torschaltung und der dem kleinsten Wert zugeordnete Ausgang der Hilfskanal- -Einstelleinheit ist mit dem dritten Ausgang r, _ der Torschaltung verbunden.

In der Abtastwertbildungs- und Speichereinheit S ist ein Abtastzahlprüfer 15, eine die Richtung der. Kanalumschaltung kontrollierende Logikeinheit 16, eine das Verhältnis der Hilfskanalzahlen bei Kanalumschaltung in positiver Richtung einsteilende Einheit 17, eine erste Δ-Wertbildereinheit 19, eine erste Kanalzahleinstell- Einheit 20, ein Schalter 24, eine Zeitwertbildungs¬ einheit 25, ein Kanalzahlschreiber 26 und eine Daten- sammel/Datenerfassungseinheit 27 sind gemäss folgendem Schema in Reihe geschaltet;

¹⁵ bl ^{> 15} ja Ausgang ~ ¹⁶ bl ^{> 16 >} °Ausgang ^{" 17} ~ ¹⁹ bl' 19 _kl - 20-24 _bl , 24 _k _ - 25 _bl , 25 _Ausgang - 26 _bl ,

26 A _n usgang - 27'.

Die die Richtung der Kanalumschaltung kontrollierende Logikeinheit 16 ist mit dem Ausgang ^' 0 über eine das Verhältnis der Hilfskanalzahlen bei Kanalumschaltung in negativer Richtung einstellende Einheit 18 an den zweiten Eingang b2 der ersten Δ-Wertbildereinheit 19 angeschlossen. Die erste 19 ist mit ihrem zweiten Ausgang k2 an den Eingang einer die mehr- fache Kanalumschaltung prüfende Einheit 21 angeschlossen, deren ja-Ausgang an den ersten Eingang bl einer zweiten Δ-Wertbildereinheit 22 geführt ist, der Ausgang der zweiten Δ-Wertbildereinheit 22 ist an den Eingang einer zweiten Kanalzahleinstell Einheit 23 angeschlossen, der erste Ausgang kl der zweiten Kanalzahleinstell-Einheit

ist mit dem zweiten Eingang b2 des Schalters 24 und der zweite Ausgang k2 sowie dritte Ausgang k3 des Schalters 24 sind mit den entsprechenden Eingängen der Kanalzahl-Einstelleinheit 26 verbunden. Der erste Eingang s. , der Abtastwertbildungs- und Speichereinheit S ist mit dem fünften Eingang b5 der ersten A-Wertbilder- einheit 19 und dem zweiten Eingang b2 der zweiten Δ-Wertbildereinheit 22 verbunden, der zweite Eingang s, der Abtastwertbildungs- und Speichereinheit S ist an den zweiten Eingang b2 der die Richtung der Kanalumschaltung kontrollierenden Logikeinheit 16 angeschlossen, der dritte Eingang s _b3 der Abtastwertbildungs- und Speicher¬ einheit S ist an den vierten Eingang b, der ersten Δ-Wertbildereinheit 19 sowie an den vierten Eingang b, der zweiten Ü-Wertbildereinheit 22 angeschlossen, der vierte Eingang s _b , der Abtastwertbildungs- und Speicher¬ einheit S ist mit dem zweiten Eingang b2 der Zeitwert¬ bildungseinheit 25 verbunden, der fünfte Eingang s. r der Abtastwertbildungs- und Speichereinheit S ist mit dem zweiten Eingang b2 des Abtastzahlprüfers 15 verbunden, der sechste Eingang s, r der Abtastwert¬ bildungs- und Speichereinheit S ist an den dritten Eingang b3 der ersten b.-Wertbildereinheit 19 sowie an den dritten Eingang b3 der zweiten Δ-Wertbildereinheit 22 an- geschlossen und der siebente Eingang s _b7 ist mit dem ersten Eingang bl des Abtastzahlprüfers 15 verbunden. An den zweiten Ausgang s _k2 der Abtastwertbildungs- und Speichereinheit S ist der nein-Ausgang des Abtastzahl¬ prüfers 15, an den dritten Ausgang s. ^ der Abtastwert- bildungs- und Speichereinheit S ist der =0-Ausgang der die Richtung der Kanalumschaltung kontrollierenden Logik¬ einheit 16, an den vierten Ausgang s^, ist der erste Ausgang kl der Logikeinheit 16, an den fünften Ausgang s, _r sind der nein-Ausgang der die mehrfache Kanalum- kp Schaltung prüfenden Einheit 21 und der zweite Ausgang k2

der zweiten Kanaleinstell-Einheit angeschlossen.

In der Rückkopplungs- und Korrektionseinheit T ist eine die Bereichsumschaltung in negativer Richtung prüfende Einheit 30 mit ihrem ersten Eingang bl an den fünften Eingang . der Rückkopplungs- und Korrektions¬ einheit T angeschlossen, während die Einheit 30 mit ihrem ja-Ausgang an den Eingang der zweiten Hilfskanalzahl- einstell-Einheit 31, mit ihrem nein-Ausgang an den ersten Eingang bl einer die Bereichsumschaltung in positiver Richtung prüfenden Einheit 32 und mit ihrem zweiten

Eingang b2 an den vierten Eingang t. . der Rückkopplungs¬ und Korrektionseinheit T angeschlossen ist. Die die Bereichsumschaltung in positiver Richtung prüfende Einheit 32 ist mit ihrem zweiten Eingang b2 an den vierten Ein- gang X.. . der Rückkopplungs- und Korrektionseinheit T angeschlossen, während die Einheit 32 mit ihrem ja- -Ausgang an den Eingang einer zweiten Hilfskanalzahlkorrektur -Einheit 33 und mit ihrem nein-Ausgang an den dirtten Eingang b3 einer Rückkopplungseinheit 34 angeschlossen ist.

Die zweite Hilfskanalzahlkorrektur-Einheit 31 und die zweite Hilfskanalzahlkorrektur-Einheit 33 sind mit ihrem Ausgang an den dritten Eingang b3 der Rückkopplungs¬ einheit 34 angeschlossen. Der erste Eingang bl, der erste Ausgang k, der zweite Ausgang k ₂ , der dritte

Ausgang k_ und der vierte Ausgang k, der Rückkopplungs¬ einheit 34 sind mit den mit gleichen Bezugsnummern bezeichneten Ein- und Ausgängen der Rückkopplungs- und Korrektionseinheit T identisch, während der zweite Eingang b2 der Rückkopplungseinheit 34 mit dem sechsten Eingang b6 der Rückkopplungs- und Korrektionseinheit T identisch ist. Der zweite Eingang t _b2 und dritte Eingang t _b3 der Rückkopplungs- und Korrektionseinheit T sind an den dritten Eingang b3 der Rückkopplungseinheit angeschlossen.

Der"Zeitmesser V ist mit in Reihe geschalteten Taktgenerator 28 und t/2/ Speicher 29 versehen.

Das Funktionsprinzip der Schaltungsanordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Der Wert des analogen Signals wird in diskreten

Zeitpunkten - jeweils nur mit Verwendung von nebeneinander befindlichen Signalwerten, z.B. X/l/, X/2/ - derart bestimmt, dass mit Verwendung der zu den Signalwerten gehörenden Zeitpunkte t/1/, t/2/ die Abtastwerte der dynamischen Abtastung durch lineare Interpolierung bestimmt werden, d.h. diejenigen Zeitpunkte, bei denen der interpolierte Wert mit dem Wert irgendeines Überwachungs¬ pegels übereinstimmt. Der Index 2 bezieht sich auf einen späteren Wert. An Stelle der linearen Interpolation ist eine Interpolation gemäss irgendeiner anderen Funktion auch verwendbar, aber in den meisten Fällen sichert die lineare Interpolation eine genügend grosse Genauigkeit. Der Wert¬ bereich des Signals wird mittels der Überwachungspegel auf die in Fig. 6 dargestellten Gatter aufgeteilt, wobei

ΔU /0/ 4. U /!/

U /i/ U /!/ < U /i+1/ i=l,2,...N-l U /N/ -≤ U /N/ N-Anzahl der Überwachungspegel

Jeder diskrete Signalwert erhält eine Hilfskanal- zahl, die dem Gatter entspricht, in welchem der Wert hinein¬ fällt.

Wenn bei zwei nebeneinanderliegenden diskreten Signalwerten die Differenz der Hilfskanalzahlen grösser als zwei ist, wird nur bei dem kleinsten und grossten geschnittenem Überwachungspegel ein Abtastsignal gebildet, da der Abtastwert der dazwischen liegenden Pegel keine neue Information geben würde. Wenn die Differenz der Hilfskanalzahlen eins oder

zwei ist, wird ein oder zwei Abtastwerte gebildet. Wenn die Hilfskanalzahlen übereinstimmen, ist kein Abtastwert zu bilden. Nach Bestimmung der Abtastwerte können die zu dem kleineren Zeitwert gehörenden diskreten Signalwert X/l/ und Zeitwert t/1/ weggelassen werden und mit der Bildung von ^χ /l/ _neu = ^χ /2/ sowie ■ t/1 s t/2/ kann fort¬ geschritten werden.

Obiges Verfahren wird mittels der in Fig. 5 dargestellten Schaltungsanordnung realisiert, wobei an den Datenübertragungskanälen die darin geführten Mengen mit Anführungsstrichen gekennzeichnet wurden, während die Steuer- und Befehlsignale nicht gesondert angeführt wurden.

Die Signalwertbestimmungseinheit P enthält die Abtasteinheit 9, den A/D Wandler 10, den X/2/ Speicher 11 und den Abtastungszähler 12.

Die Torschaltung R ist mit Gatter 13 und Hilfs- kanalzahl-Einstelleinheiten 14 versehen, deren Anzahl von der Anzahl der Überwachungspegel abhängt.

Die Abtastwertbildungs- und Speichereinheit S ist mit dem Abtastzahlprüfer 15, der die Richtung der Kanal¬ umschaltung kontrollierenden Logikeinheit 16, der das Verhältnis der Hilfskanalzahlen bei Kanalumschaltung in positiver Richtung einstellenden Einheit 17, der das Verhältnis der Hilfskanalzahlen bei Kanalumschaltung in negativer Richtung einstellenden Einheit 18, der ersten Δ -Wertbildereinheit 19, der ersten Kanaleinstell- -Einheit 20, der die mehrfache Kanalumschaltung prüfenden Einheit 21, der zweiten Δ-Wertbildereinheit 22, der zweiten Kanaleinstell-Einheit 23, dem Schalter 24, der Zeitwertbildungseinheit 25, der Kanal-Einstelleinheit 26 und der Datensammel/Datenerfassungseinheit 27 ausgebildet. Der Zeitmesser V besteht aus in Reihe geschalteten Taktgenerator 28 und t/2/ Speicher 29« Die Rückkopplungs¬ und Korrektionseinheit T ist mit der die Bereichsumschaltung in negativer Richtung prüfenden Einheit 30, der ersten

Hilfskanalzahlkorrektur-Einheit 31, der die Bereichs¬ umschaltung in positiver Richtung prüfenden Einheit 32, der zweiten Hilfskanalzahlkorrektur-Einheit 33 und der Rückkopplungseinheit 34 ausgebildet. 5 Aus dem Signal nimmt die Abtasteinheit 9 /Halte¬ kreis/ in einem diskreten Zeitpunkt einen Abtastwert auf und der mit dieser Verbindung befindliche Taktgenerator 28 leitet den Wert dieses Zeitpunktes in den t/2/ Speicher 29 /soweit ein Zeitmesser V verwendet wird/. ^* 0 - Der mittels der Abtasteinheit 9 "gehaltene" diskrete Signalwert wird mit dem A/D Wandler - auf bekannte Weise - numerisch umgewandelt und in den X/2/ Speicher 11 geführt und der sich anschliessende Abtastungszähler 12 wird kontinuierlich aufgeladen und zeigt so die Anzahl der 5 durch die Abtasteinheit 9 aufgenommenen diskreten Signal¬ werte an. Das Signal kommt danach an die Gatter 13 an und dasjenige Gatter, in welches der Wert des Signals hinein¬ fällt, gibt ein Steuersignal an die mit ihm verbundene Hilfskanalzahl-Einstelleinheit 14, worauf diese die Hilfs- 0 kanalzahl ₂ auf einen entsprechenden Wert einstellt. Der an die Hilfskanalzahl-Einstelleinheit 14 mit grösstem Wert angeschlossene in positiver Richtung wirkende Wertbereichumschalter 7 und der an die Hilfskanalzahl- -Einstelleinheit 14 mit kleinstem Wert angeschlossene in 5 negativer Richtung wirkende Wertbereichumschalter 8 schieben den Überwachungspegelbereich in bereits erwähnter Weise in entsprechender Richtung mit Veränderung des Wertes der Überwachungspegel auf das Signal.

Der Abtastzahlprüfer 15 prüft, wie viele diskrete 0 Signalwertermittlungen /M/ erfolgten. Wenn nur Eine erfolgte, richtet er den Prozess auf die Rückkopplungs¬ einheit 34. Die Rückkopplungseinheit 34 verschiebt und speichert die zur Ermittlung der dynamischen Abtastwerte erforderlichen Parameter t/1/, X/l/; Nl 5 . t/1/ = t/2/

O PI

x/1/ = x/2/

Nl = N2 und veranlasst die Abtasteinheit 9 zur erneuten Abtastung. Wenn bereits mindestens zwei diskrete Signalwerte ermittelt wurden, wird der Prozess vom Abtastzahlprüfer 15 auf die die Richtung der Kanalumschaltung kontrollierende Logikeinheit 16 geführt. Wenn sich die Hilfskanalzahl nicht ändert setzt sich die Rückkopplungseinheit 34 in Betrieb und es erfolgt keine Abtastwertbildung. Bei positiven Richtungstangenten gelangt der Prozess an die das

Verhältnis der Hilfskanalzahlen bei Kanalumschaltung in positiver Richtung einstellende Einheit 17, während sich bei negativen Richtungstangenten die das Verhältnis der Hilfskanalzahlen bei Kanalumschaltung in negativer Richtung einstellende Einheit 18 in Betrieb setzt. Die Einheiten 17 und 18 orden den grösseren "NN" und den kleineren "NK" Parametern die hilfskanalzahlen N2 und Nl zu. Danach bildet die erste Δ-Wertbildereinheit 19 die folgende Operation durchführend den sich auf den durchschrittenen kleinsten Überwachungspegel beziehenden Wert Δt, , der die Zeitdauer von t/1/ ausgegangen bis zum Durchschreiten des Signals durch den kleinsten Wert des geschnittenen Überwachungspegels darstellt.

Bei linearer Interpolation:

_{A s} U/NK- LZ-X/I/ . /- _{t/ 2/} _ _{t/1 / J f} ¹ x/2/ - x/1/

Danach nimmt die erste'! Kanaleinstell-Einheit 20 NK ₊ 1 als aktuelle Kanalzahl an. Parallel damit überprüft die die mehrfache Kanalumschaltung prüfende Einheit 21, ob der Signalablauf einen Überwachungspegel geschnitten hat. Wenn ja, ist eine weitere Abtastwertbildung nicht erforderlich und die Steuerung gelangt an die im Rück- kopplungszweig befindliche die Bereichsumschaltung in

fRHΛ

OMPI ⁴ o

negativer Richtung prüfende Einheit 30.

Wenn das Signal mehr als einen Überwachungspegel geschnitten hat /NN-NK > 1/ werden auf dem geschnittenen Überwachungspegel mit grösstem Wert auch Abtastwerte gebildet, d.h. die zweite Δ-Wertbildereinheit 22 berechnet die Zeit t ₂ , die von t/1/ ausgegangen bis zum Durchschreiten des geschnittenen Überwachungspegels mit grösstem Wert vergangen ist.

Bei linearer Interpolation: - _{k a} u/m/ - x/i/ , _A/2/ . _{t/1/ 7} ^ά x/2/ - x/1/

Auf diesem Zeit stellt die an die zweite Δ-Wert- bildereinheit 22 angeschlossene zweite Kanaleinstell- -Einheit 23 die aktuelle Kanalzahl auf NN ein.

Der Prozess gelangt von der ersten Kanaleinstell- -Einheit 20 und der zweiten Kanaleinstell-Einheit 23 an den Schalter 24, der den Durchfluss von t, an den "Δt"* -Eingang der Zeitwertbildungseinhei-t 25 immer zulässt, soweit der Durchfluss von Δt ₂ nur nach Verarbeitung von , erfolgt. Die Zeitwertbildungseinheit 25 in Abtast¬ werte in Endform /bei Erfassung von absoluter Zeit in der Form: t = t/1/ + Δt/. Der Kanalzahlschreiber 26 kodiert die vom Schalter 24 ankommende aktuelle Kanalzahl und als Abtastinformation schreibt er diese zu dem mittels der Zeitwertbildungseinheit 25 bestimmten Abtastwert "t". Die Abtastinformation gelangt danach in die Datensammel- /Datenerfassungseinheit 27« In dem Rückkopplungszweig sind die die Bereichs¬ umschaltung in negativer Richtung prüfende Einheit 30 und die die Bereichsumschaltung in positiver Richtung prüfende Einheit 32 angeordnet, auf welche die Steuerung von der die mehrfache Kanalumschaltung prüfenden Einheit 21 und der zweiten Kanaleinstell-Einheit 23 gelangen kann,

OMPI

d.h. dann, wenn Abtastwertbildung erfolgt. Die die Bereichs¬ umschaltung in negativer Richtung prüfende Einheit 30 setzt bei N2 = 0 die Bereichsumschaltung in negativer Richtung feststellend die erste Hilfskanalzahlkorrektur- -Einheit in Betrieb, die die Hilfskanalzahl auf "N-l" einstellt und dies wird in die Rückkopplungseinheit 34 ge¬ leitet. Die die Bereichsumschaltung in positiver Richtung prüfende Einheit 32 erhält dann eine Steuerung, wenn keine Bereichsumschaltung in negativer Richtung erfolgt, die überprüft, ob N2 mit der maximalen Hilfskanalzahl identsich ist und bei Gleichheit die Bereichsumschaltung feststellend bildet die zweite Hilfskanalzahlkorrektur- -Einheit 33 die Zuteilung N2=l und schaltet an die Rück¬ kopplungseinheit 34. Wenn keine Bereichsumschaltung erfolgt, gelangen die Hilfskanalzahlen unkorrigiert an die Rückkopplungseinheit 34, die auf bereits beschriebene Weise erneut einen Befehl an die Abtasteinheit 9 gibt und so erfolgt die Steuerung und Verarbeitung kontinuierlich. Die Zeitpunkte der positiven Wertbereichsumschaltungen werden durch die mit grösster Kanalzahl versehenen Abtast¬ werte gebildet, während die Bereichsumschaltungen in negativer Richtung durch die mit der Kanalzahl 1 versehenen Abtastwerte angezeigt werden. So ist ^' die gesonderte Erfassung der Bereichsumschaltungen nicht erforderlich.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform kann auch so ausgebildet sein, die Abtasteinheit 9 immer in im voraus einstellbaren konstanten Zeitpunkten arbeitet, d.h. die Aufnahme der diskreten Abtastwerte wird nicht gesteuert. In diesem Fall sind der Taktgenerator 28 und der t/2/ Speicher 29 überflüssig, die Rückkopplungs¬ einheit 34 braucht dann nicht t/1/ schieben und speichern und zur erneuten Abtastung einen Befehl erteilen. Die mittels der ersten Δ-Wertbildereinheit 19, der zweiten Δ-Wertbildereinheit 22 und der Zeitwertbildungs-

OMPI

einheit 25 durchzuführenden arithmetischen Funktionen vereinfachen sich dabei.