HU218132B - Eljárás és berendezés jel időbeli változásának felfogására, kiértékelésére és hozzárendelésére a jelet előidéző meghatározott fizikai folyamathoz - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás jel, különösen érzékelő által kibocsátottjel időbeli változásának felfogására, kiértékelésére éshozzárendelésére a jelet előidéző meghatározott fizikai folyamathoz,melynek során a jelet elektromos alakban digitalizálják, ameghatározott fizikai folyamatra jellemző vonatkoztatási értékkelegybevetik, és az eredményből adott esetben a meghatározott fizikaifolyamat végbemenetelét regisztrálják. Jellegzetessége, hogy azegybevetés során a jelet küszöbértékkel (SW) hasonlítják össze, aküszöbértéken (SW) túli tartományban a jel időbeli változását (SV)tárolják, ezután a jel időbeli változását (SV) számítás útján ameghatározott fizikai folyamatnak megfelelő jel időbeli változásának(SV) leírására alkalmas matematikai függvénnyel közelítik, majd a jelidőbeli változása (SV) és a közelítő függvény (F) közöttikeresztkorrelációs együtthatót (KK) kiszámítják, végül akeresztkorrelációs együttható (KK) számított értékét a közelítőfüggvényre (F) jellemző előírt keresztkorrelációs értékkel (KS)összehasonlítják, a meghatározott fizikai folyamat végbemenetelétpedig csak akkor regisztrálják, ha a keresztkorrelációs együttható(KK) számított értéke az előírt keresztkorrelációs értéket (KS)meghaladja. A találmány tárgyához tartozik továbbá a jel, különösenérzékelő által kibocsátott jel időbeli változását felfogó, kiértékelőés a jelet előidéző meghatározott fizikai folyamathoz hozzárendelőberendezés. Jellegzetessége, hogy a jel időbeli változását (SV)közelítő függvény (F) előállítására, továbbá a jel időbeli változása(SV) és a közelítő függvény (F) közötti keresztkorrelációs együttható(KK) számítására alkalmas számítóberendezést (R) tartalmaz, aszámítóberendezéshez (R) pedig a jel felfogására és előírtküszöbértékhez (SW) hasonlítására alkalmas első küszöbérték-kapcsoló(SWS), a keresztkorrelációs együttható (KK) számított értékének előírtkeresztkorrelációs értékhez (KS) hasonlítására alkalmas másodikküszöbérték-kapcsoló (SWK), valamint a jel időbeli változásának (SV)az első küszöbérték-kapcsoló (SWS) kimenőjelétől függő tárolására,meghatározott fizikai folyamatoknak megfelelő jelek időbeliváltozásának (SV) közelítésére alkalmas matematikai függvényektárolására, valamint az egyes fizikai folyamatokra és a mindenkoriközelítő függvényre (F) jellemző előírt keresztkorrelációs érték (KS)tárolására alkalmas memória (SP) van hozzácsatolva. ŕ

Description

A leírás terjedelme 10 oldal (ezen belül 4 lap ábra)

HU 218 132 Β folyamatnak megfelelő jel időbeli változásának (SV) leírására alkalmas matematikai függvénnyel közelítik, majd a jel időbeli változása (SV) és a közelítő függvény (F) közötti keresztkorrelációs együtthatót (KK) kiszámítják, végül a keresztkorrelációs együttható (KK) számított értékét a közelítő függvényre (F) jellemző előírt keresztkorrelációs értékkel (KS) összehasonlítják, a meghatározott fizikai folyamat végbemenetelét pedig csak akkor regisztrálják, ha a keresztkorrelációs együttható (KK) számított értéke az előírt keresztkorrelációs értéket (KS) meghaladja.

A találmány tárgyához tartozik továbbá a jel, különösen érzékelő által kibocsátott jel időbeli változását felfogó, kiértékelő és a jelet előidéző meghatározott fizikai folyamathoz hozzárendelő berendezés. Jellegzetessége, hogy a jel időbeli változását (SV) közelítő függvény (F) előállítására, továbbá a jel időbeli változása (SV) és a közelítő függvény (F) közötti keresztkorrelációs együttható (KK) számítására alkalmas számítóberendezést (R) tartalmaz, a számítóberendezéshez (R) pedig a jel felfogására és előírt küszöbértékhez (SW) hasonlítására alkalmas első küszöbérték-kapcsoló (SWS), a keresztkorrelációs együttható (KK) számított értékének előírt keresztkorrelációs értékhez (KS) hasonlítására alkalmas második küszöbérték-kapcsoló (SWK), valamint a jel időbeli változásának (SV) az első küszöbérték-kapcsoló (SWS) kimenőjelétől függő tárolására, meghatározott fizikai folyamatoknak megfelelő jelek időbeli változásának (SV) közelítésére alkalmas matematikai függvények tárolására, valamint az egyes fizikai folyamatokra és a mindenkori közelítő függvényre (F) jellemző előírt keresztkorrelációs érték (KS) tárolására alkalmas memória (SP) van hozzácsato va.

Eljárás és berendezés jel időbeli változásának felfogására, kiértékelésére és hozzárendelésére a jelet előidéző meghatározott fizikai folyamathoz.

A találmány tárgya eljárás jel, különösen érzékelő által kibocsátott jel időbeli változásának felfogására, kiértékelésére és hozzárendelésére a jelet előidéző meghatározott fizikai folyamathoz, melynek során a jelet elektromos alakban digitalizáljuk, a meghatározott fizikai folyamatra jellemző vonatkoztatási értékkel egybevetjük, és az eredményből adott esetben a meghatározott fizikai folyamat végbemenetelét regisztráljuk. A találmány tárgya továbbá jel, különösen érzékelő által kibocsátott jel időbeli változását felfogó, kiértékelő és a jelet előidéző meghatározott fizikai folyamathoz hozzárendelő berendezés.

Meghatározott fizikai folyamatok által előidézett és érzékelő által kibocsátott jelek felismerését gyakran akadályozza, hogy az érzékelő a meghatározottól eltérő fizikai folyamatok hatására is hasonló jeleket bocsát ki. Ez utóbbiak felfogása felesleges, nemkívánatos, és ezért zavaró. A zavarójelek felismerésére és kiküszöbölésére többféle eljárás ismeretes. Előfordulhat az is, hogy a különböző fizikai folyamatok hatására kibocsátott jeleket fel kell ugyan venni, de egymástól jellegük szerint meg kell különböztetni.

Az első probléma lép föl például vasútikocsi-tengelyeknek elektromágneses sínérintkezők útján történő számlálásánál, míg a második probléma közúti járműveknek indukciós hurok segítségével történő számlálásánál adódik, ha a különböző járműfajták (személyautó, teherautó) számát külön-külön kell meghatározni.

Kocsitengely-számláló berendezésekhez való sínérintkezők és működési módjuk ismerhető meg például G. Hoffmann és H. Uebel dolgozatából a „Signal & Draht” ΊΊ. (1985) című folyóirat 4. füzetének 72-77. oldalán. Közúti jelzőberendezések vezérlésére elterjedt a járművek számlálására szolgáló indukciós hurok.

A sínérintkezőknél a sín külső oldalára fölerősített adófej váltakozó mágneses mezőt hoz létre, amelyet a sín belső oldalára, az adófejjel szemben fölerősített vevőfejben lévő vevőtekercs vesz föl és alakit át elektromos kimenőjellé. A váltakozó mágneses mezőt az áthaladó kerék megváltoztatja azáltal, hogy amplitudócsökkenést, úgynevezett keréksüllyedést idéz elő, amely - akárcsak a fent említett dolgozatban leírt esetben - a kimenőjel hordozójának fázisváltásával járhat. A keréksüllyedést előre megadott küszöbértékkel hasonlítják össze, és ha azt nem lépi túl, tengelyáthaladásként értékelve a vágánynak szabad jelzést adó berendezéshez vezetik.

A manapság használatos sínérintkezőket az elektromágneses rászórások zavarják. A modem vasúti járművek egyre gyakrabban vannak ellátva mágnesfékekkel vagy örvényáram-üzemű fékekkel, amelyek azonban erős, szórt mágnesmezőikkel úgy hatnak a sínérintkezőkre, hogy azok - hibásan - áthaladó kocsitengelyt jeleznek. A járművek sínközeiben lévő vagy oda lesüllyeszthető ferromágneses tömegei, például az örvényáramüzemű fékek a sínérintkező mágnesmezejét akkor is képesek megváltoztatni, ha nincsenek aktiválva, ezáltal tévesen kocsitengely-számláló impulzus leadását válthatják ki. Az effajta zavarok végső fokon oda vezetnek, hogy a szabaddá vált vágányszakaszon továbbra is fennmarad a tilos jelzés, ami a további közlekedést akadályozza.

A sínérintkező érzékenységét módosíthatja ugyan a keréksüllyedések viszonyítására szolgáló küszöbérték átállítása, a leírt zavarok elhárítására ez azonban mégsem alkalmas, mivel a zavarok amplitúdója elérheti a keréksüllyedésekét. A küszöbérték különben is csak kismértékben módosítható, hogy a különböző kerékméreteknek és áthaladási sebességeknek megfelelő, erősen változó amplitúdó- és időtartam-tartomány valamennyi keréksüllyedése biztonsággal regisztrálható legyen.

Az indukciós hurok fölött elhaladó közúti járművek felfogására elvileg ugyanez érvényes. Egy meghatározott fajtájú jármű által előidézett jel időbeli változását meg kell tudni különböztetni a zavaroktól és a másfajta

HU 218 132 Β járművek által előidézett jelektől, ezt azonban az egyszerű amplitúdóértékelés és a futásidő felvétele nem teszi lehetővé.

A DE 41 42 419 lajstromszámú közzétételi irat tűzjelző berendezést és eljárást ír le. Az ellenőrizendő helyiségben érzékelőrendszer működik, amely a helyiség sugárzási állapotának megfelelő ellenőrző jeleket bocsát ki folyamatosan. A berendezés memóriájában tárolják a tűzállapotot képviselő vonatkoztatási jelet, amelyhez az ellenőrző jeleket hasonlítják. Ha a helyiségben tűz üt ki, a sugárzási állapot megváltozik, és ekkor az ellenőrző jelek és a vonatkoztatási jel között számított korrelációs együttható meghaladja a határértéket, a rendszer pedig tűzriadót jelez.

A vizsgálat finomítása és a hamis tűzriadók csökkentése érdekében a korrelációs együttható számítása előtt mindkét összehasonlítandó jelet normálják. Az ellenőrző jelek energiáját két különböző frekvenciasávon számítják. Az érzékelőrendszer érzékenységét infravörös és/vagy ultraviola sugárzást felfogó érzékelők beiktatásával növelik.

Bár a tűzjelző berendezés és eljárás a rendeltetésének megfelelő korlátozott feladat ellátásra alkalmas lehet, semmiképpen nem használható olyan célokra, ahol jelek időbeli változásának felfogására, tárolására, viszonyítására, kiértékelésére és különböző végbemenetel fizikai folyamatokhoz rendelésére van szükség. A jelek fajtája sem választható meg szabadon, minthogy az érzékelőrendszer kizárólag sugárzási állapotot és annak energiaváltozását képes vizsgálni.

Az EP 0 385 102 lajstromszámú szabadalmi leírásban foglalt berendezés váltakozó áramú hullámalak ellenőrzését teszi lehetővé azáltal, hogy a beérkező jeleket előre tárolt feszültségi határértékekkel hasonlítja össze, s ha a jelek bármelyike túllépi a határértéket, jelzi a normálistól eltérő feszültség előfordulását.

A vizsgálatot memóriával is ellátott mikroprocesszor segítségével hajtják végre, amelybe a jeleket A/D átalakító segítségével digitalizált alakban vezetik be. A rendszert azzal a kimondott céllal hozták létre, hogy a felhasználó a csúcsfeszültségeket a lehető legegyszerűbben, a szokványos fölösleges adattömegtől mentesen észlelhesse és regisztrálhassa.

A rendszer ennélfogva igen egyszerűen működik, a mikroprocesszor az I/O műveleteken kívül szinte kizárólag logikai műveleteket hajt végre. Természetes tehát, hogy bonyolultabb programok végrehajtására, mint például matematikai függvények illesztésére, korrelációs együttható számítására nem is alkalmas.

A találmány célja tehát olyan eljárás és berendezés kifejlesztése, amelyek segítségével jelek, különösen érzékelő által kibocsátott jelek időbeli változását lehet felfogni, kiértékelni és a jelet előidéző fizikai folyamathoz hozzárendelni, vagyis annak bekövetkeztére egyértelműen következtetni. A jelek kiváltását előidéző folyamat biztonságos felismerésén kívül célul tűztük ki azt is, hogy a zavarójelek legyenek kiküszöbölve, hogy azok a keresett folyamat felismerését ne veszélyeztessék.

A találmányi gondolat alapja az a felismerés, hogy egyértelműen következtethetünk az adott fizikai folyamat végbemenetelére, ha a folyamatot leíró matematikai függvény az érzékelő által kibocsátott jel időbeli változásához megadott pontossággal hozzáilleszthető. Az illesztés megkívánt pontosságát pedig meghatározhatjuk a fizikai folyamatra jellemző előírt keresztkorrelációs érték révén, amelyhez a jel időbeli változása és a közelítő függvény közötti keresztkorrelációs együttható számított értékét hasonlítjuk.

A találmányi gondolathoz tartozik az is, hogy fölösleges valamennyi kibocsátott jelet vizsgálatnak alávetni. hanem elegendő, ha csak az adott küszöbértéken túli jelek időbeli változását tároljuk, hiszen így mind a memória kapacitásával, mind pedig a számítási idővel takarékoskodhatunk.

Ha pedig a feladat nemcsak annak eldöntése, hogy az adott fizikai folyamat végbemenetel-e vagy sem, hanem azt is regisztrálni kell, hogy több meghatározott fizikai folyamat közül melyik következett be a vizsgált esetben, akkor az észlelt jelek időbeli változását több, különféle fizikai folyamatokra jellemző matematikai függvénnyel kíséreljük meg közelíteni. A feltételeknek megfelelően illeszkedő függvény fajtája a végbemenetel fizikai folyamatra egyértelműen vissza fog utalni.

A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti eljárás jel, különösen érzékelő által kibocsátott jel időbeli változásának felfogására, kiértékelésére és hozzárendelésére a jelet előidéző meghatározott fizikai folyamathoz - melynek során a jelet elektromos alakban digitalizáljuk, a meghatározott fizikai folyamatra jellemző vonatkoztatási értékkel egybevetjük, és az eredményből adott esetben a meghatározott fizikai folyamat végbemenetelét regisztráljuk — azon alapul, hogy az egybevetés során a jelet küszöbértékkel hasonlítjuk össze, a küszöbértéken túli tartományban a jel időbeli változását tároljuk, ezután a jel időbeli változását számítás útján a meghatározott fizikai folyamatnak megfelelő jel időbeli változásának leírására alkalmas matematikai függvénnyel közelítjük, majd a jel időbeli változása és a közelítő függvény közötti keresztkorrelációs együtthatót kiszámítjuk, végül a keresztkorrelációs együttható számított értékét a közelítő függvényre jellemző előírt keresztkorrelációs értékkel összehasonlítjuk, a meghatározott fizikai folyamat végbemenetelét pedig csak akkor regisztráljuk, ha a keresztkorrelációs együttható számított értéke az előírt keresztkorrelációs értéket meghaladja.

Az eljárás egy lehetséges módjánál a jel időbeli változását egymás után több, különböző fizikai folyamatnak megfelelő jelek időbeli változásának leírására alkalmas matematikai függvénnyel közelítjük, a keresztkorrelációs együtthatót minden egyes közelítő függvényhez kiszámítjuk, a keresztkorrelációs együttható számított értékeit a mindenkori közelítő függvényre jellemző előírt keresztkorrelációs értékkel hasonlítjuk össze, ha pedig a keresztkorrelációs együttható számított értékeinek bármelyike nagyobb, mint az előírt keresztkorrelációs érték, az utóbbihoz tartozó közelítő függvényhez rendelt fizikai folyamat végbemenetelét regisztráljuk.

Adott esetben a jel időbeli változását kúpszelettel, különösen másodfokú parabolával vagy harmadfokú parabolával közelítjük.

HU 218 132 Β

Az eljárás egy foganatosítási módjánál a jel időbeli változását exponenciális függvényekkel, trigonometrikus függvényekkel vagy más, legalább részben folytonos és egyértékű függvényekkel közelítjük.

Egy további foganatosítási módnál a meghatározott fizikai folyamatnak megfelelő jel időbeli változásának hossza, szélsőértékei, valamint a szélsőértékek és más meghatározott értékek helye helyett a jel időbeli változását közelítő függvény megfelelő értékeit és azok helyét vesszük figyelembe.

Ugyancsak a kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti jel, különösen érzékelő által kibocsátott jel időbeli változását felfogó, kiértékelő és a jelet előidéző meghatározott fizikai folyamathoz hozzárendelő berendezés oly módon van kialakítva, hogy a jel időbeli változását közelítő függvény előállítására, továbbá a jel időbeli változása és a közelítő függvény közötti keresztkorrelációs együttható számítására alkalmas számítóberendezést tartalmaz, a számítóberendezéshez pedig a jel felfogására és előírt küszöbértékhez hasonlítására alkalmas első küszöbérték-kapcsoló, a keresztkorrelációs együttható számított értékének előírt keresztkorrelációs értékhez hasonlítására alkalmas második küszöbérték-kapcsoló, valamint a jel időbeli változásának az első küszöbérték-kapcsoló kimenőjelétől függő tárolására, meghatározott fizikai folyamatoknak megfelelő jelek időbeli változásának közelítésére alkalmas matematikai függvények tárolására, valamint az egyes fizikai folyamatokra és a mindenkori közelítő függvényre jellemző előírt keresztkorrelációs érték tárolására alkalmas memória van hozzácsatolva.

A találmány szerinti eljárás és berendezés legfőbb előnye, hogy a jel időbeli változását azt valamely, a meghatározott fizikai folyamat végbemenését a tapasztalat szerint jól ábrázoló matematikai függvénnyel közelítve megteremtődik a jel felfogásának és a fizikai folyamathoz rendelésének lehetősége. A fizikai folyamat ezáltal kellő biztonsággal regisztrálható. Biztosak lehetünk ugyanakkor abban is, hogy a regisztrált esemény valóban bekövetkezett, és a jelet nem valami zavaró hatás idézte elő.

További előny, hogy a találmány szerinti eljárás és berendezés segítségével több, különféle fizikai folyamat megtörténte között különbséget tehetünk aszerint, hogy az egyes fizikai folyamatokhoz rendelt különböző matematikai függvények közül melyik illeszthető pontosan a felfogott jel időbeli változásához.

A találmány szerinti eljárást és berendezést kiviteli példák kapcsán a mellékelt ábrák alapján ismertetjük részletesebben. Az

1. ábra a jel időbeli változása forgóváz áthaladásakor az elektromágneses sínérintkezőn, a

2. ábra az eljárás foganatosítására szolgáló berendezés kapcsolási vázlata, a

3a. ábra a jel időbeli változása és a közelítő függvény, a

3b. ábra egy másik jel időbeli változása és annak közelítő függvénye, a

4. ábra különféle hatások következtében számított keresztkorrelációs együtthatók.

Az 1. ábrán folytonos vonallal az elektromágneses sínérintkező által keltett SV jel időbeli változásának U amplitúdója van felrajzolva a t idő felett egy vasúti kocsi forgóvázának áthaladása alatt. A szaggatott vonal az SV jel időbeli változásának WBR középső tartományában olyan forgóvázhoz tartozó áthaladást ábrázol, amelynek nincs örvényáram-üzemű fékje, míg a folytonos vonal ugyanebben a WBR középső tartományban az örvényáramüzemű fékkel rendelkező forgóváz áthaladására jellemző SV jel időbeli változását tünteti föl.

A kiértékeléshez az úgynevezett keréksüllyedést kell regisztrálni, tehát az SV jel időbeli változásának azon szakaszát, amely az SW küszöbértéket nem éri el, és amely az 1 első tengelynél a ti időpontban, míg a 2 második tengelynél a t5 időpontban kezdődik, és az SW küszöbérték újbóli elérésével az 1 első tengelynél a t2 időpontban, míg a 2 második tengelynél a tó időpontban fejeződik be. Ezek a keréksüllyedések valódi kerékáthaladásokhoz tartoznak, amelyek ily módon felismerhe ők, és további feldolgozásra alkalmasak.

Van azonban az 1. ábrán egy további jelsüllyedés az SW küszöbérték alá, amely a t3 időpontban kezdődik és a t4 időpontban végződik. Ilyen jelsüllyedés csak az örvényáram-üzemű fékkel szerelt forgóvázaknál lép fel, a keréksüllyedéstől eltérő, könnyen fölismerhető alakja van, és a sín közelébe süllyesztett örvényáramüzemű fék okozza.

Ezt a jelsüllyedést nem szabad keréksüllyedésként regisztrálni, mivel ehhez nem tartozik kerékáthaladás. Ha például egy vágányszakaszba való behaladáskor ezt mégis kerékáthaladásként értékelnénk, de a vágányszakasz elhagyásakor az örvényáram-üzemű fék időközbeni megemelése miatt a jelsüllyedés másodszor nem lépne föl, a vágányszakasz nem kaphatna szabad jelzést, és csak körülményes ellenőrzés után volna a forgalom számára újból szabaddá tehető.

Ahhoz, hogy az örvényáramú fékberendezések és esetleges másfajta zavarok által okozott jelsüllyedéseket a valódi keréksüllyedésektől meg lehessen különböztetni, minden jelsüllyedést digitális alakra hozunk, majd tárolunk, ezután pedig számítási művelet segítségével megállapítjuk és értékeljük az egyes meghatározott fizikai folyamatoknak (kerékáthaladásnak, örvényáramú fékberendezés hatásának stb.) megfelelő SV jelek időbeli változásához való hasonlóságát.

A 2. ábra a fent részletezett eljárás foganatosításához szükséges berendezés sematikus kapcsolási vázlata. Az itt nem ábrázolt elektromágneses sínérintkező kimenőjele az E bemeneten, az AB illesztőkapcsolón és az AD analóg-digitális átalakítón keresztül az SWS első küszöbérték-kapcsolóra kerül. Az SWS első küszöbérték-kapcsoló az R számítóberendezés elé van beiktatva, esetleg egy másik esetben a R számítóberendezés része.

Az SWS első küszöbérték-kapcsoló a digitalizált SV jel időbeli változásának U amplitúdóit összehasonlítja az R számítóberendezésben vagy adott esetben külön memóriában tárolt SW küszöbértékkel. Az SW küszöbérték el nem érése esetén az SWS első küszöbérték-kapcsoló az R számítóberendezésnek első triggerjelet ad le, amely időmérést indít, és amelynek hatására

HU 218 132 Β az R számítóberendezés tárolni kezdi az SV jel időbeli változását. Az SW küszöbérték újbóli elérésekor egy második triggerjel hatására az időmérés véget ér, és a tárolás is befejeződik.

Ezáltal az SV jel időbeli változásának minden, az SW küszöbérték alatti tartománya tárolódik. Az SW küszöbérték alatti tartomány egyes szakaszainak kezdő és befejező ti ...tó időpontjai az SW küszöbérték átmetszési helyeit jelentik.

Az R számítóberendezésben vagy a hozzárendelt SP memóriákban olyan matematikai függvényeket tárolunk, amelyekről tudjuk, hogy meghatározott fizikai folyamatok által előidézett SV jelek időbeli változásának leírására alkalmasak. A tapasztalat szerint például a keréksüllyedések jellemzésére másod- vagy harmadfokú parabolák a legmegfelelőbbek. Az R számítóberendezés segítségével ezért az ismert, ugyancsak az SP memóriában tárolt program, az úgynevezett curvefitting (görbeillesztő) program útján a parabola együtthatóit addig fogjuk változtatni, amíg a parabola és az SV jel időbeli változása között bezárt terület minimális lesz.

Mérőgörbéknek matematikai függvényekkel történő közelítésére ad módszert például William H. Press és társai programgyűjteménye „Numerical Recipes in C” címmel, megjelent a Cambridge University Pressnél 1988-ban, nyilvánosságra hozta a Cambridge-i egyetem sajtószindikátusa, The Pitt Building, Trumpington Street, Cambridge CB21RP, GB, 528-535. oldal.

Ilyen számítás eredményei vehetők ki például a 3a. ábrából. A 3a. ábra az elektromos sínérintkezőn egy keréksüllyedési SV jel időbeli változását mutatja, amelyre az F közelítő függvényt, jelen esetben parabolát, nagyon jól rá lehetett illeszteni.

A 3b. ábra ugyanazon elektromos sínérintkezőn olyan keréksüllyedést szemléltet, amely SV jelének időbeli változását a kerékáthaladás leírására alkalmas F közelítő függvény - amely a 3b. ábrán parabola - segítségével csak igen rosszul lehet közelíteni, ezért ezt a keréksüllyedést nem fogadhatjuk el mint kerékáthaladáshoz tartozót.

Ahhoz, hogy a közelítést objektíven lehessen értékelni, a hasonlóság mértékeként az R számítóberendezés segítségével meghatározzuk az SV jel időbeli változása és az F közelítő függvény, például parabola közötti KK keresztkorrelációs együtthatót. Ha ennek értéke közel 1 (100%), akkor az F közelítő függvény az SV jel időbeli változásának messzemenően megfelel. Ha a megfelelés csökken, csökken a KK keresztkorrelációs együttható is.

A 3a. ábra esetében az SV jel időbeli változását az U amplitúdó-t idő tengelyekre raktuk föl. Az SW küszöbérték alatti, tehát a ti —12 időpontok közötti szakasz és az F közelítő függvény közötti KK keresztkorrelációs együttható értéke 99,6%. A 3b. ábrán az U amplitúdó-t idő koordináta-rendszerben megadott SV jel időbeli változásának az SW küszöbérték alatti, tehát a ti —12 időpontokkal határolt szakasza és az F közelítő függvény között a KK keresztkorrelációs együttható értéke már csak 81,9%.

Ha meghatározunk egy, a két érték közötti KS előírt keresztkorrelációs értéket (például 95%), és ezt küszöbértékként használjuk, vagyis a KK keresztkorrelációs együttható számított értékét ehhez hasonlítjuk, eldönthetjük, hogy kerékáthaladás következett-e be. A zavarok és az örvényáram-üzemű fékberendezések hatása (3b. ábra) olyan KK keresztkorrelációs együtthatókat eredményez, amelyek messze a KS előírt keresztkorrelációs érték alatt maradnak, és ezért a kerékimpulzusok számlálásánál figyelmen kívül hagyandók.

Az eljárással nemcsak a zavarások szűrhetők ki, hanem mód nyílik arra is, hogy különböző járműveket egyetlen szenzorral érzékelhessünk, de fajtájuk és nagyságuk szerint mégis külön-külön regisztráljunk. Például az útburkolat alatt elhelyezett indukciós hurok fölött elhaladó járművek, úgymint személygépkocsik, tehergépkocsik és motorkerékpárok egymástól különválasztva számlálhatok.

A 4. ábrán szemléltetett diagramban a KK keresztkorrelációs együttható számított értéke és a maximális hasonlóságot jelentő 1 érték közötti különbség (1-KK) van %-ban felrakva ordinátaként a logaritmikus beosztású függőleges tengelyre egy lesüllyesztett, de nem aktivált örvényáramú fékberendezéssel ellátott rendelkező vonat áthaladása esetében. A vízszintes tengelyen a vizsgált események számát tüntettük föl. A diagramból világosan látható, hogy a keréksüllyedéseket és a zavarásokat (6., 11. és 18. események) mennyire élesen meg lehet egymástól különböztetni.

Az aktivált örvényáram-üzemű fékberenezésnél a keréksüllyedés és az örvényáram-üzemű fékberendezés okozta zavar közötti különbség még ennél is sokkal élesebben figyelhető meg.

A KK keresztkorrelációs együtthatók meghatározása a tényleges SV jel időbeli változása és az F közelítő függvény között, majd annak összehasonlítása a tárolt KS előírt keresztkorrelációs értékkel azzal az előnnyel is jár, hogy a regisztrált SV jel időbeli változásának a kerékáthaladás különböző sebességei és a különböző kerékméretek okozta lineáris változásai az U amplitúdóban és a szélességben nem befolyásolják a KK keresztkorrelációs együtthatót, tehát ezek lényegében figyelmen kívül hagyhatók.

Visszatérve most a 2. ábrához, az R számítóberendezéshez hozzáilleszthetjük az SWK második küszöbérték-kapcsolót, amely a KK keresztkorrelációs együttható számított értéke és a tárolt KS előírt keresztkorrelációs érték összehasonlítása után az A kimeneten adott esetben „felismert kerékáthaladás” jelet ad.

Az F közelítő függvény az R számítóberendezésben rendelkezésre áll. A kiértékelés során az SV jel időbeli változásának értékei helyett az F közelítő függvénynek az R számítóberendezésből lehívott megfelelő numerikus értékeit használhatjuk fel. Ez különösen a regisztrált SV jel időbeli változásának közepére érvényes, amely például az F közelítő függvény, adott esetben parabola csúcspontjának felel meg. Képezhetjük ugyanígy az SV jel időbeli változásának kezdő- és végpontját is, vagy további vonatkoztatási pontokat, amelyek a hozzárendelt fizikai folyamat egy-egy stádiumának felelnek meg.

HU 218 132 Β

A nevezett pontok így sokkal pontosabban meghatározhatók, mivel a rövid ideig tartó zavarások és a helyi aszimmetriák az F közelítő függvényt sokkal kevésbé befolyásolják, mint magát az SV jel időbeli változását.

Meg kell még említeni, hogy az SV jel időbeli változásának összehasonlítását az SW küszöbértékkel a digitalizálást megelőzően analóg módon működő kapcsoló útján is végre lehet hajtani.

A találmány szerinti eljárás és berendezés nemcsak elektromágneses sínérintkezők és közúti indukciós hurkok jeleinek feldolgozására alkalmazhatók előnyösen, hanem bármely területen, ahol elektromos kimenőjelek időbeli változását kell kiértékelni. Megfelelő átalakítók alkalmazásával optikai és akusztikai jelek is kiértékelhetők.

Az alkalmazási területhez tartozik például a biztonságtechnika, ahol a téves riasztások elkerülésére a biztosított területre történő emberi behatolás esetén kiváltott elektromos, optikai vagy akusztikai jeleket kell megkülönöztetni a szél, időjárás vagy állatok által okozottaktól.

Alkalmazható az eljárás olyan területeken is, ahol például akusztikai jelek utalhatnak mechanikus alkatrészeken bekövetkezett károkra, például csapágyhibákra, vagy robbanómotorok kopogásánál, ahol az üzemi paraméterek rossz beállítását jelzi.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás jel, különösen érzékelő által kibocsátott jel időbeli változásának felfogására, kiértékelésére és hozzárendelésére a jelet előidéző meghatározott fizikai folyamathoz, melynek során a jelet elektromos alakban digitalizáljuk, a meghatározott fizikai folyamatra jellemző vonatkoztatási értékkel egybevetjük, és az eredményből adott esetben a meghatározott fizikai folyamat végbemenetelét regisztráljuk, az egybevetés során a jelet küszöbértékkel (SW) hasonlítjuk össze, a küszöbértéken (SW) túli tartományban pedig a jel időbeli változását (SV) tároljuk, azzal jellemezve, hogy a jel időbeli változását (SV) számítás útján a meghatározott fizikai folyamatnak megfelelő jel időbeli változásának (SV) leírására alkalmas matematikai függvénnyel közelítjük, majd a jel időbeli változása (SV) és a közelítő függvény (F) közötti keresztkorrelációs együtthatót (KK) kiszámítjuk, végül a keresztkorrelációs együttható (KK) számított értékét a közelítő függvényre (F) jellemző előírt keresztkorrelációs értékkel (KS) összehasonlítjuk, a meghatározott fizikai folyamat végbemenetelét pedig csak akkor regisztráljuk, ha a keresztkorrelációs együttható (KK) számított értéke az előírt keresztkorrelációs értéket (KS) meghaladja.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a jel időbeli változását (SV) egymás után több, különböző fizikai folyamatoknak megfelelő jelek időbeli változásának (SV) leírására alkalmas matematikai függvénnyel közelítjük, a keresztkorrelációs együtthatót (KK) minden egyes közelítő függvényhez (F) kiszámítjuk, a keresztkorrelációs együttható (KK) számított értékeit a mindenkori közelítő függvényre (F) jellemző előírt keresztkorrelációs értékkel (KK) hasonlítjuk össze, ha pedig a keresztkorrelációs együttható (KK) számított értékeinek bármelyike nagyobb, mint az előírt keresztkorrelációs érték (KS), az utóbbihoz tartozó közelítő függvényhez (F) rendelt fizikai folyamat végbemenetelét regisztráljuk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a jel időbeli változását (SV) kúpszelettel. különösen másodfokú parabolával vagy harmadfokú parabolával közelítjük.
4. 4. Az 1. vagy 2. igénypont bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a jel időbeli változását (SV) exponenciális függvényekkel, trigonometrikus függvényekkel, vagy más, legalább részben folytonos és egyértékű függvényekkel közelítjük.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a meghatározott fizikai folyamatnak megfelelő jel időbeli változásának (SV) hossza, szélsőértékei, valamint a szélsőértékek és más meghatározott értékek helye helyett a jel időbeli változását (SV) közelítő függvény (F) megfelelő értékeit és azok helyét vesszük figyelembe.
6. 6. Jel, különösen érzékelő által kibocsátott jel időbeli \ áltozását felfogó, kiértékelő és a jelet előidéző meghatározott fizikai folyamathoz hozzárendelő berendezés, azzal jellemezve, hogy a jel időbeli változását (SV) közelítő függvény (F) előállítására, továbbá a jel időbeli \ áltozása (SV) és a közelítő függvény (F) közötti keresztkorrelációs együttható (KK) számítására alkalmas számítóberendezést (R) tartalmaz, a számítóberendezéshez (R) pedig a jel felfogására és előírt küszöbértékhez (SW) hasonlítására alkalmas első küszöbérték-kapcsoló (SWS), a keresztkorrelációs együttható (KK) számított értékének előírt keresztkorrelációs értékhez (KS) hasonlítására alkalmas második küszöbérték-kapcsoló (SWK), valamint a jel időbeli változásának (SV) az első küszöbérték-kapcsoló (SWS) kimenőjelétől függő tárolására, meghatározott fizikai folyamatoknak megfelelő jelek időbeli változásának (SV) közelítésére alkalmas matematikai függvények tárolására, valamint az egyes fizikai folyamatokra és a mindenkori közelítő függvényre (F) jellemző előírt keresztkorrelációs érték (KS) tárolására alkalmas memória (SP) van hozzácsatolva.