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Signalverarbeitungsvorrichtung und Messvorrichtung zur hochpräzisen Laufzeitmessung zweier Signale


Kurzfassung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Signalverarbeitungsvorrichtung und eine
Messvorrichtung zur hochpräzisen Laufzeitmessung zweier Signale anzugeben, die eine
höhere zeitliche Auflösung unter Beibehaltung der einfachen und preiswerten
Implementierungsmöglichkeit ermöglicht.


Hintergrund

Die Laufzeitmessung ist eines der Schlüsselverfahren für die Implementierung von Lokalisierungsalgorithmen. Laufzeitunterschiede von Signalen müssen heutzutage mit hoher zeitlicher Auflösung bestimmt werden, beispielsweise bei der Auswertung von Tomografiesignalen. Zudem spielt die Laufzeitmessung eine wichtige Rolle bei der Untersuchung verschiedenster physikalischen Effekte.

Grobe Laufzeitmessungen für große Zeitdifferenzen erfolgen vorrangig mit zählerbasierten Verfahren, wobei die Auflösung der Laufzeitmessung durch die Taktrate des Zählers begrenzt ist. Feine Laufzeitmessungen für kleine Zeitdifferenzen werden entweder mit analogen Verfahren oder unter Verwendung sogenannter Tapped Delay Lines (TDLs) durchgeführt. TDLs bieten den Vorteil einer rein digitalen und somit preiswerten Umsetzung.


Problemstellung

Um die Koinzidenz der Signale A, B und C zu bestimmen, werden zunächst A und B mittels des oben beschreibenden Koinzidenzdetektor verglichen. Zeitgleich wird mit einem weiteren Detektor die Signale B und C verglichen. Melden nun beide Sensoren zeitgleich eine Fallende Signalflanke, so liegt bei A, B und C gleichzeitig eine fallende Signalflanke vor. Somit ergibt sich für eine Anzahl von n-Signalen, die Anzahl von n-1 Detektoren. Zusätzlich besteht die Schaltung aus n-UND-Gattern, sowie 2x2xn-NOR-Gattern. Dieses Prinzip bedeutet einen hohen Schaltungsaufwand für eine steigende Signalanzahl.


Lösung

Um den Schaltungsaufwand für mehrere Signale erheblich zu reduzieren wird nun der bekannte Koinzidenzdetektor modifiziert. Die im Detektor enthaltenen Logikgatter werden so aufgebaut, dass sie einen Eingang für jedes zu vergleichende Signal aufweisen. Somit reicht ein speziell angepasster Sensor für eine beliebige Anzahl an Signalen aus. Für jedes der angeschlossenen Signale wird zunächst mittels eines NOR-Gatters das Vorhandensein einer fallenden Signalflanke detektiert und an ein UND-Gatter weitergeleitet. Stellt dieses Gatter nun bei allen Eingängen, also bei allen Signalen, gleichzeitig eine fallende Signalflanke fest, so leitet es ein Signal an ein angeschlossenes RS-Latch weiter. Dieses Bauteil speichert dieses Ereignis für eine weitere Auswertung ab. Im Ergebnis erhält man einen Koinzidenzdetektor mit geringerem Schaltungsaufwand für mehrere Signale als bei dem bekannten.


Vorteile

·   Verwendung von anderen Logik-Gattern möglich

·   Verringerung des Schaltungsaufwands


Anwendungsbereiche

Messtechnik

Medizintechnik

Computertomographie

Magnetresonanztomographie


Service

  • Verkauf
  • Lizenzierung
  • Entwicklungskooperation

PVA Mecklenburg-Vorpommern AG

Christian Tholen
+49 381 497474-38
c.tholen@pva-mv.de
www.pva-mv.de
Adresse
Gerhart-Hauptmann-Straße 23
18055 Rostock



Entwicklungsstand

Machbarkeit


Patentsituation

  • DE DE 10 2017 110 208.6 anhängig

Stichworte

Signalverarbeitung, Laufzeitmessung, CT, MRT, optische Instrumente und Technologie; Koinzidenzerkennung; FPGA-Koinzidenzlogik

Kontakt | Geschäftsstelle

TechnologieAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr