DE3611657A1

DE3611657A1 - Method for detecting and storing measurements

Info

Publication number: DE3611657A1
Application number: DE19863611657
Authority: DE
Inventors: Andre Bresch; Dietrich Von Der Dr Pfordten
Original assignee: INGBUERO H FLEISCHER GmbH
Current assignee: INGBUERO H FLEISCHER GmbH
Priority date: 1986-04-07
Filing date: 1986-04-07
Publication date: 1987-10-08

Abstract

The invention relates to a method for detecting and storing measurements, having a sampling unit to which the analog measurements can be supplied. After conversion by means of an analog/digital converter, these measurements are stored in a measurement memory. The invention is based on the object of proposing a method on the one hand for keeping the memory capacity low and on the other hand for making possible sufficiently accurate reconstruction of the signal waveform of the measurements. The solution is achieved in that the signal minima and signal maxima of the respective measurement are detected, and are stored in the measurement memory, at intervals which can be predetermined. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung und Spei cherung von Meßwerten mit einer Abtasteinheit, welcher die analogen Meßwerte zuführbar sind, die nach Wandlung mittels eines Analog-Digitalwandlers in einem Speicher gespeichert werden.The invention relates to a method for detection and storage Saving measured values with a scanning unit, which the analog measured values can be supplied, which after conversion by means of an analog-digital converter stored in a memory will.

Zur digitalen Meßwerterfassung und Speicherung wird das analo ge Signal in diskreten Zeitpunkten mittels einer Abtasteinheit abgetastet. Hierzu dient als Abtasteinheit ein Momentanwert speicher, der üblicherweise auch als Sample- and Hold-Einheit bezeichnet wird. Eine derartige Schaltung enthält einen als Speicher oder Puffer wirksamen Kondensator, welcher mittels eines elektronischen Schalters für eine bestimmte Abfragezeit, beispielsweise 100 Microsekunden, auf den Eingang gelegt und den zu diesem Zeitpunkt herrschenden Momentanwert erfaßt. Die derart gewonnenen Signalproben werden mittels eines Analog- Digitalwandlers digitalisiert, und diese Werte können dann in einem digitalen Speicher zur weiteren Verarbeitung abgespei chert werden. Die Abtast-Zeitintervalle werden üblicherweise zwecks einfacher Meßwertspeicherung und Verarbeitung gleich groß gewählt. Bei langen Meßreihen fallen entsprechend viele Meßwerte an, welche von dem Meßwertspeicher aufgenommen werden müssen. Die Kapazität des Meßwertspeichers muß mit zunehmender Meßdauer und steigender Abtastrate entsprechend vergrößert werden. Um die Kapazität des Meßwertspeichers begrenzen zu können, war man bisher bestrebt, bei langen Meßreihen die Abtastrate möglichst klein zu wählen. Bei einer Reduktion der Abtastrate ergibt sich jedoch das Problem, unter Umständen nicht alle wesentlichen Signalwechsel zu erfassen und folglich wesentliche Informationsinhalte zu verlieren. Bei zu niedrig gewählter Abtastrate sind die gespeicherten Meßwerte für den Signalverlauf nicht mehr repräsentativ.The analogo is used for digital data acquisition and storage ge signal at discrete times by means of a scanning unit scanned. An instantaneous value serves as the scanning unit for this memory, usually also as a sample and hold unit referred to as. Such a circuit contains a as Memory or buffer effective capacitor, which means an electronic switch for a certain query time, for example 100 microseconds, placed on the input and the instantaneous value prevailing at this point in time. The Signal samples obtained in this way are analyzed using an analog Digitized digital converter, and these values can then be in saved in a digital memory for further processing be saved. The sampling time intervals are usually for the purpose of simple storage of measured values and processing the same chosen large. With long series of measurements, many fall accordingly Measured values which are recorded by the measured value memory have to. The capacity of the measured value memory must increase with Measuring time and increasing sampling rate increased accordingly will. To limit the capacity of the measured value memory up to now, efforts have been made to achieve long measurements Select the sampling rate as small as possible. With a reduction in Sampling rate, however, the problem arises, under certain circumstances not to capture all major signal changes and consequently losing essential information. If too low selected sampling rate are the stored measured values for the Signal curve no longer representative.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das in einfacher Weise ermög licht, einerseits die Speicherkapazität niedrig zu halten und andererseits eine hinreichend genaue Rekonstruktion des Sig nalverlaufes der Meßwerte zu ermöglichen. Insbesondere sollen alle wesentlichen Signaländerungen zuverlässig erfaßt werden können, ohne daß hierzu ein allzu großer Aufwand hinsichtlich der Speicherkapazität erforderlich sein soll. Die wesentlichen Informationen über den Signalverlauf sollen in zuverlässiger Weise erfaßt werden können.Proceeding from this, the object of the invention is propose a procedure that makes it possible in a simple manner light, on the one hand to keep the storage capacity low and on the other hand, a sufficiently precise reconstruction of the Sig enable the course of the measured values. In particular, should all significant signal changes are reliably detected can without too much effort with regard to the storage capacity should be required. The essential Information about the waveform is said to be more reliable Way can be grasped.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß in vorgebba ren Zeitintervallen das Signalminimum und das Signalmaximum des Meßwertes bestimmt werden, und daß die Signalminima und die Signalmaxima in dem Meßwertspeicher abgespeichert werden.To solve this problem it is proposed that in vorgebba ren time intervals the signal minimum and the signal maximum of the measured value, and that the signal minima and the signal maxima are stored in the measured value memory.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die erforderli che Speicherkapazität wesentlich verringert werden, und gleichwohl gehen wichtige Informationen über den Signalverlauf nicht verloren. Es werden alle wesentlichen Änderungen des Signalverlaufes durch die Abspeicherung der Maximum- und Mini mum-Signalproben pro Zeitintervall sichergestellt. Die Abtast frequenz ist im Rahmen dieser Erfindung größer als die Spei cherfrequenz der Signalmaxima und Signalminima. Die Abtastein heit arbeitet mit großer Abtastrate, während die Speicherein heit mit einer geringeren Frequenz arbeitet. Im Rahmen der Erfindung ist die Frequenz des Abtasttaktes wenigstens zehn mal, zweckmaßig wenigstens hundertmal, so groß wie die der Abspeicherung. Jedes in einem Abtasttakt ermittelte momentane Meßwertsignal wird während der Dauer eines Speichertaktes mit einer Maximum- und einer Minimum-Referenz verglichen. Ist der Momentanwert größer als die Maximum-Referenz, so bildet dieser für die nächsten Abtastungen die neue Maximum-Referenz. Ist hingegen der Momentanwert kleiner als die Minimum-Referenz, so wird der Momentanwert zur neuen Minimum-Referenz. Beim Start eines Speicherintervalls wird der momentane Meßwert als Maxi mum- und als Minimum-Referenz gespeichert. Ist der nächste Momentanwert größer, so ist damit eine neue Maximum-Referenz gegeben. Ist hingegen der nächste Meßwert niedriger, so ist damit die neue Minimum-Referenz gegeben. Am Ende eines Spei cherintervalls werden dann die jeweiligen Maximum- bzw. Mini mum-Referenzen als Signalmaxima und Signalminima in den Meß wertspeicher eingegeben. Die Maximum- und Minimum-Referenzen werden zweckmäßig jeweils in einem geeigneten Zwischenspeicher abgespeichert und mit dem jeweils gelieferten momentanen Meß wert verglichen.Due to the method according to the invention, the required che storage capacity can be significantly reduced, and nevertheless important information goes over the signal course not lost. All major changes to the Signal course by storing the maximum and mini mum signal samples ensured per time interval. The sampling frequency is greater than the SpeI in the context of this invention frequency of the signal maxima and signal minima. The scanning stone Unit operates at a high sampling rate while the memory is on unit works with a lower frequency. As part of the Invention, the frequency of the sampling clock is at least ten times, expediently at least a hundred times the size of that Storage. Each current one determined in one sampling cycle Measured value signal is with during the duration of a memory cycle a maximum and a minimum reference are compared. Is the The instantaneous value is greater than the maximum reference the new maximum reference for the next samples. Is however, the instantaneous value is smaller than the minimum reference, see above the instantaneous value becomes the new minimum reference. At the start of a storage interval, the current measured value is called Maxi mum and saved as minimum reference. Is the next The instantaneous value is larger, so there is a new maximum reference given. If, however, the next measured value is lower, then thus given the new minimum reference. At the end of a spit Then the respective maximum or mini mum references as signal maxima and signal minima in the meas value memory entered. The maximum and minimum references are each appropriate in a suitable buffer saved and with the currently delivered current measurement worth compared.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described with reference to the drawing explained. Show it:

Fig. 1 schematisch ein Blockschaltbild, Fig. 1 shows schematically a block diagram,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm. Fig. 2 is a timing diagram.

Gemäß Fig. 1 liegt der Meßwert als analoges Signal an den beiden Eingangsklemmen 2, 4 einer Sample- and Hold-Einheit 6 an. Diese Einheit enthält einen Eingangsverstärker 8, der über einen ersten elektronischen Schalter 10 auf einen weiteren Operationsverstärker 12 geführt ist. Im Rückführkreis liegt ein Speicherkondensator 14. Der Schalter 10 wird im Abtast takt, und zwar entsprechend der Abtastrate, geschlossen, um kurzzeitig den momentanen Meßwert auf den Operationsverstärker 12 durchzuschalten und den Speicherkondensator 14 aufzuladen. Mit dem nachgeschalteten Wandler 16 erfolgt in üblicher Weise die Analogdigitalwandlung. Der Ausgang des Wandlers 16 wird auf zwei Vergleicher 18, 20 gegeben, welchen jeweils ein Puf fer 22, 24 nachgeordnet ist. In den Puffern 22, 24 wird die Minimum- bzw. Maximum-Referenz gespeichert, wobei diese eben falls auf die Vergleicher 18, 20 geführt werden. Entsprechend dem Speichertakt, der wesentlich länger als der Abtasttakt ist, werden die in den Puffern 22, 24 zwischengespeicherten Referenzwerte als Signalmaxima und Signalminima in den Meß wertspeicher 26 eingelesen. Mittels der Schalter 28, 30 ist angedeutet, daß pro Speicherintervall nur einmal das jeweilige Maximum bzw. Minimum in den Meßwertspeicher 26 eingelesen wird.Referring to FIG. 1, the measured value is an analogue signal at the two input terminals 2, 4 of a sample and hold unit 6. This unit contains an input amplifier 8 , which is led to a further operational amplifier 12 via a first electronic switch 10 . A storage capacitor 14 is located in the feedback circuit. The switch 10 is clocked in the sampling, in accordance with the sampling rate, in order to briefly switch through the instantaneous measured value to the operational amplifier 12 and to charge the storage capacitor 14 . The analog-to-digital conversion is carried out in the usual way with the downstream converter 16 . The output of the converter 16 is given to two comparators 18 , 20 , each of which is followed by a buffer 22 , 24 . The minimum or maximum reference is stored in the buffers 22 , 24 , and these are also routed to the comparators 18 , 20 . Corresponding to the storage cycle, which is significantly longer than the sampling cycle, the reference values temporarily stored in the buffers 22 , 24 are read into the measured value memory 26 as signal maxima and signal minima. The switches 28 , 30 indicate that the respective maximum or minimum is only read into the measured value memory 26 once per storage interval.

Beim Start eines Speicherintervalles wird der jeweilige momen tane Meßwert direkt in die beiden Puffer 22, 24 gespeichert. Dies erfolgt ausgelöst von der Abfallflanke 32 des Speicher signales über den Block 33. Der Einfachheit halber ist hier schematisch ein Schalter 34 zur Durchschaltung des Momentan wertes auf die beiden Puffer 22, 24 angedeutet ist. Die Takt signale zur Weitergabe der verschiedenen Signale bzw. zum Schließen der Schalter 10, 28, 30, 34 erfolgen zweckmäßiger weise synchronisiert, wobei mit einem einzigen Taktsignal unmittelbar das Abtastsignal und nach Untersetzung das Spei chersignal erzeugt wird, wobei aus dem Speichersignal, und zwar über dessen Abfallflanke, das Einlesen des Momentanwertes in die Puffer 22, 24 erfolgt.At the start of a storage interval, the respective current measured value is stored directly in the two buffers 22 , 24 . This is triggered by the falling edge 32 of the memory signal via block 33 . For the sake of simplicity, a switch 34 for switching the instantaneous value to the two buffers 22 , 24 is indicated schematically here. The clock signals to pass on the various signals or to close the switches 10 , 28 , 30 , 34 are advantageously synchronized, with the scanning signal being generated directly with a single clock signal and, after reduction, the storage signal, and from the memory signal, specifically The instantaneous value is read into the buffers 22 , 24 via its falling edge.

Das anhand des Blockschaltbildes erläuterte Verfahren zur Meßwertkompression kann im Rahmen dieser Erfindung als Hardwa re oder Software realisiert werden. Maßgebend ist für sämtli che Ausführungsformen die Ermittlung des maximalen und minima len Signalpegels in vorgebbaren Zeitintervallen und Speiche rung der genannten Maxima- und Minima-Signalpegel. Hierbei ist die Zeitdauer des Speicherintervalles wesentlich länger, und zwar wenigstens um den Faktor 10, zweckmäßig um den Faktor 100, als der Takt zur Abtastung. Die Signalmaxima und Signal minima werden im Meßwertspeicher gemeinsam erfaßt und stehen somit als Signalpaare für die Auswertung zur Verfügung. The method explained using the block diagram Measurement compression can be used as a hardwa in the context of this invention re or software can be realized. Decisive for everyone che embodiments determining the maximum and minimum len signal levels in predeterminable time intervals and spoke tion of the maximum and minimum signal levels mentioned. Here is the duration of the storage interval is significantly longer, and at least by a factor of 10, expediently by a factor 100 as the clock for sampling. The signal maxima and signal minima are recorded and stored together in the measured value memory thus available as signal pairs for evaluation.

In Fig. 2 ist beispielshaft ein analoges Signal als Kurvenzug 36 über der Zeit t aufgetragen. In den Intervallen 1 bis n werden die Signalminima Min 1 bis Min n sowie die Signalmaxima Max 1 bis Max n, wobei n eine ganze Zahl größer 1 ist, erfin dungsgemäß erfaßt. In jedem Zeitintervall wird mit hoher Ab tastrate der Momentanwert mit der Maximum- sowie Minimum-Refe renz verglichen und ggfs. der größere oder kleinere Wert ge speichert. So steht beispielsweise am Ende des ersten Zeitin tervalles als Minimum-Referenz immer noch der Anfangswert als Min 1 zur Verfügung, während als Signalmaximum Max 1 der am Ende des ersten Zeitintervalles gemessene Momentanwert erfaßt und in den Meßwertspeicher eingegeben wird. Jeweils zu Beginn eines Intervalles wird als Referenzwert für Maximum und Mini mum der Momentanwert verwendet. Wächst in dem nachfolgenden Intervall der Momentanwert nur an, so ist dieses anfangs ein gelesene Signalminimum auch am Ende des Intervalles noch als Signalminimum Min 1 vorhanden und wird entsprechend in den Meßwertspeicher eingelesen. Entsprechendes gilt auch für das Signalmaximum Max 1 bei fallendem Signalverlauf. Ändert hinge gen während eines Intervalles das Signal seinen Verlauf, so stehen am Ende des Intervalles zuverlässig gleichwohl die bei hoher Abtastrate ermittelten Signalmaxima bzw. Signalminima zur Verfügung. In FIG. 2, an analog signal is plotted as a curve 36 over time t . In the intervals 1 to n , the signal minima Min 1 to Min n and the signal maxima Max 1 to Max n , where n is an integer greater than 1, are recorded according to the invention. In each time interval, the instantaneous value is compared with the maximum and minimum reference at a high sampling rate and the larger or smaller value is saved, if necessary. For example, at the end of the first time interval, the initial value is still available as Min 1 as the minimum reference, while the instantaneous value measured at the end of the first time interval is detected as signal maximum Max 1 and entered into the measured value memory. At the beginning of an interval, the instantaneous value is used as the reference value for maximum and minimum. If the instantaneous value only grows in the subsequent interval, then at the beginning a read signal minimum is also present as signal minimum Min 1 at the end of the interval and is accordingly read into the measured value memory. The same applies to the signal maximum Max 1 with a falling signal curve. However, if the signal changes its course during an interval, the signal maxima or signal minima determined at a high sampling rate are nevertheless reliably available at the end of the interval.

Reference number list 2, 3 input terminal
6 sample and hold unit
8 input amplifiers
10 first switch
12 operational amplifiers
14 storage capacitor
16 A / D converter
18, 20 comparators
22, 24 buffers
26 measured value memory
28, 30 switches
32 falling edge
33 block
34 additional switches
36 curve

Claims

1. A method for recording and storing measured values with a unit for signal scanning, to which the analog measured values can be supplied, which are stored in a measured value memory after conversion by means of an analog-digital converter, characterized in that the signal minima and signal maxima of the respective are stored at predefinable intervals Measured value are detected and stored by means of the measured value memory ( 26 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the sampling frequency is greater than the storage frequency with which the signal minima (min n) or signal maxima (max n) are stored each time in the measured value memory ( 26 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that per storage interval, the instantaneous values delivered by the scanning unit ( 6 ) are compared in each case with a minimum reference and a maximum reference stored in particular in buffers ( 22 , 24 ).

4. The method according to claim 3, characterized in that as the minimum and maximum reference at the beginning of the respective storage interval, the instantaneous value of the measurement signal is read into the buffer ( 22 , 24 ) and subsequently after comparison with the next instantaneous value, if necessary, by one lower or higher is replaced.