RU1824520C - Способ автономных измерений физических величин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  создани  автономных измерительных систем физических величин без предварительного создани  и хранени  эталонен или мер этих величин, например дл  очувствлени  робототехнических систем третьего поколени , функционирующих автономно от человека . Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  при неселективности первичных измерительных преобразователей к неинформированным компонентам физической величины. Физическую величину воспринимают последовательно или параллельно во времени с помощью блока или блоков соответственно из двух идентичных первичных измерительных преобразователей, один из которых в каждом блоке экранирует от одной или нескольких компонентов физической величины , а дл  последующей обработки запоминают разностные преобразованные физические величины с выходов первичных измерительных преобразователей блока или блоков, 3 ил. Ё

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  создани  автономных измерительных систем физических величин при отсутствии внутри систем мер и численного выражени  единиц измерени  этих величин, например, дл  очувствлени  робототехнических систем третьего поколени , функционирующих автономно от человека в космическом пространстве , глубинах океана и других отдаленных от человека средах

Цель изобретени  - повышение точности измерени  при неселективности первичных измерительных преобразователей к неинформативным компонентам физической величины.

На фиг. 1-3 показаны структурные схемы автономных измерительных систем, реализующих за вленный способ

Автономна  измерительна  система (фиг.1) интенсивности излучени  объектов 1 и 2 содержит две системы 3 и 4 наведени  и фокусировки, кажда  из которых подключена к соответствующим блокам 5 и 6 из двух идентичных одинаково направленных первичных измерительных преобразователей, соответственно 7 и 8. 9 и 10, в качестве которых использованы фотоприемные матрицы . Первичные измерительные преобра-г зователи 8 и 10 экранированы от излучени  видимого спектра. Первичные измерительные преобразователи 7 и 8 первого блока 5 через соответствующие измерительные преобразователи 11 и 12 подключены к первому блоку 13 вычитани , а первичные измерительные преобразователи 9 и 10 второго блока 6 через соответствующие измерительные преобразователи 14 и 15 подключены к

00

го

Јь

01

ю о

ю

второму блоку 16 вычитани . Выходы блоков 13 и 16 вычитани  подключены к соответствующим блокам 17 и 18 пам ти, выходы которых подключены соответственно к первым входам управл емых коммутаторов 19 и 20, подключенных своими выходами к входам третьего блока 21 вычитани , Выход блока 21 вычитани  подключен к второму входу управл емого коммутатора 19, через инвертор 22 - к второму входу управл емого коммутатора 20, аноду диода 23 и катоду диода 24, вторые электроды которых через соответствующие резисторы 25 и 26 подключены к общей точке схемы. Катод диода 23 подключен к входу формировател  27, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 19 и входу первого счетчика 28. Анод диода 24 подключен к входу формировател  29, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 20 и входу второго счетчика 30.

Автономна  измерительна  система (фиг.2) интенсивности излучени  объекта 31 содержит систему 32 наведени  и фокусировки , подключенную к блоку 33 из двух идентичных одинаково направленных первичных измерительных преобразователей 34 и 35, в качестве которых использованы фотоприемные матрицы. Первичный измерительный преобразователь 35 экранирован от излучени  видимого спектра. Первичные измерительные преобразователи 34 и 35 блока 33 через соответствующие измерительные преобразователи 36 и 37 подключены к первому блоку 38 вычитани , выход которого подключен к входу управл емого коммутатора 39, к управл ющему входу которого через формирователь 40 подключен генератор 41. Выходы коммутатора 39 подключены соответственно к входам первого и второго блоков 42 и 43 пам ти, выходы которых подключены соответственно к первым входам управл емых коммутаторов 44. 45, подключенных к второму блоку 46 вычитани . Выход блока 46 вычитани  подключен к второму входу управл емого коммутатора 44.через инвертор 47 - к второму входу управл емого коммута тора 45, аноду диода 48 и катоду диода 49, вторые электроды которых через соответствующие резисторы 50 и 51 подключены к общей точке схемы. Катод диода 48 подключен к входу формировател  52, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 44 и входу первого счетчика 53. Анод диода 49 подключен к входу формировател  54, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 45 и входу второго счетчика 55

Автономна  измерительна  система (фиг.З) интенсивности излучени  объектов 56 и 57 содержит две системы 58 и 59 наведени  и фокусировки, кажда  из которых

через соответствующие двухпозиционные диафрагмы 60 и 61 св зана с первичными измерительными преобразовател ми 62 и 63, подключенными через соответствующие измерительные преобразователи 64 и 65 к

входам управл емых коммутаторов 66 и 67. к управл ющим входам которых через формирователь 68 подключен генератор 69. Выход формировател  68 через усилитель 70 и привод 71 св зан с двухпозиционными диафрагмами 60 и 61, предназначенными дл  экранировани  первичных измерительных преобразователей 62 и 63 от излучени  видимого спектра в одном из тактов измерени . Выходы коммутатора 66 подключены

соответственно к входам первого и второго

блоков 72 и 73 пам ти, подключенных к входам первого блока 74 вычитани , а выходы коммутатора 67 подключены соответственно к входам третьего и четвертого блоков 75

и 76 пам ти, подключенных к входам второго блока 77 вычитани . Выходы блоков 74 и 77 вычитани  через соответствующие п тый и шестой блоки 78 и 79 пам ти подключены к первым входам управл емых коммутаторов 80 и 81, выходы которых подключены к входам третьего блока 82 вычитани . Выход блока 82 вычитани  подключен к второму входу управл емого коммутатора 80, через инвертор 83 - к второму входу управл емого

коммутатора 81, аноду диода 84 и катоду диода 85. вторые электроды которых через соответствующие резисторы 86 и 87 подключены к общей точке схемы. Катод диода 84 подключен к входу формировател  88,выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 80 и входу первого счет- чика 89. Анод диода 85 подключен к входу формировател  90, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 81

и входу второго счетчика 91.

Способ осуществл етс  следующим образом .

При работе автономной измерительной системы, представленной на фиг. 1. вследствие действи  системы 3 наведени  и фокусировки интенсивность излучени  объекта 1 видимого спектрального диапазона воспринимаетс  первичным измерительным пре- образователем 7, вход щим в блок 5. Кроме того, первичными избирательными преобразовател ми 7 и 8. которые составл ют блок 5. воспринимаютс  и другие виды излучени , проникающие через экран преобразовател  8 и не об зательно св занные с

объектом 1, например, жесткое излучение. Интенсивность излучени  видимого спектрального диапазона обьекта 1 первичным измерительным преобразователем 8 вследствие соответствующего его экранировани  не воспринимаетс . Сигналы с преобразователей 7 и 8 после соответствующего преобразовани  в измерительных преобразовател х 11 и 12 поступают на входы блока 13 вычитани , разностный сигнал на выходе которого несет информацию о значении интенсивности излучени  объекта 1 в видимом спектральном диапазоне. Другие компоненты излучени , от которых не экранирован преобразователь 8, например, жесткое излучение, не св занное с объектами 1 и 2. на точность измерени  не вли ют. Вследствие действи  системы 4 наведени  и фокусировки интенсивность излучени  обьекта 2 видимого спектрального диапазона воспринимаетс  первичным измерительным преобразователем 9 и первичным измерительным преобразователем 10, которые составл ют блок 6, воспринимаютс  и другие виды излучени , проникающие через экран преобразовател  10 и не об зательно св занные с объектом 2, например, жестко излучение. Интенсивность излучени  видимого спектрального диапазона объекта 2 первичным измерительным преобразователем 10 вследствие соответствующего его экранировани  не воспринимаютс . Сигналы с преобразователей 9 и 10 после соответствующего преобразовани  в измерительных преобразовател х 14 и 15 поступают на входы блока 16 вычитани , разностный сигнал на выходе которого несет информацию о значении интенсивности излучени  объекта 2 в видимом спектральном диапазоне. Другие компоненты излучени , от которых не экранирован преобразователь 10, на точность измерени  не вли ют. Первое и второе значени  сигналов с выходов блоков 13 и 16 вычитани  записываютс , соответственно, в блоки 17 и 18 пам ти, откуда через первые входы коммутаторов 19 и 20 поступают на входы третьего блока 21 вычитани . Положительный разностный сигнал с его выхода через диод 23 поступает на формирователь 27, с выхода которого бит информации записываетс  в первый счетчик 28. В данном случае мерой служит воспринимаемое значение интенсивности излучени  второго обьекта 2. Сигнал с формировател  27 поступает также на управл ющий вход коммутатора 19, отключа  от него блок 17 пам ти и подключа  к нему выход блока 21 вычитани , сигнал на выходе которого становитс  равным разности первого результата вычитани  и воспринимаемого значени  интенсивности излучени  второго объекта 2.

Положительный разностный сигнал через диод 23 поступает на формирователь 27, с выхода которого еще один бит информации записываетс  в первый счетчик 28. Процесс 5 продолжаетс  до n-го такта, когда результат вычитани  становитс  отрицательным. Запись информации в первый счетчик 28 прекращаетс , а результат, записанный в него, характеризует превышение воспринимае10 мой интенсивности излучени  первого объекта 1 над воспринимаемой интенсивностью излучени  второго объекта 2 более, чем в п- - 1 раз, но менее, чем в п раз. Сигнал с формировател  27 переключает коммутатор

15 19 в исходное состо ние. При отрицательном результате вычитани  содержимого первого и второго блоков 17 и 18 пам ти сигнал с выхода блока 21 вычитани  через диод 24 поступает на формирователь 29, с

0 выхода которого бит информации записываетс  во второй счетчик 30. Мерой в данном случае служит воспринимаемое значение интенсивности излучени  первого объекта 1. Сигнал с формировател  29 поступает так5 же на управл ющий вход коммутатора 20, отключа  от него блок 18 пам ти и подключа  к нему выход инвертора 22, подключенного к выходу блока 21 вычитани . В этом такте сигнал на выходе блока 21 вычитани 

0 равен сумме значени  интенсивности излучени  первого объекта 1 и первого результата на выходе блока 21, Отрицательный сигнал через диод 24 поступает на формиро- . ватель 29, с выхода которого еще один бит

5 информации записываетс  во второй счетчик 30. Далее в результате совместной работы инвертора 22 и блока 21 вычитани  процесс сложени  продолжаетс  до т-го такта, когда результат становитс  положи0 тельным. Запись информации во второй счетчик 30 прекращаетс , а результат, записанный в него, характеризует превышение воспринимаемого значени  интенсивности излучени  второго обьекта 2 над восприни5 маемым значением интенсивности излучени  первого объекта 1 более, чем в m - 1 раз, но менее, чем в m раз. Сигнал с формировател  29 переключает коммутатор 20 в исходное состо ние.

0 При работе автономной измерительной системы, представленной на фиг.2, вследствие действи  системы 32 наведени  и фокусировки интенсивность излучени  объекта 31 видимого сректрального диапазона вос5 принимаетс  первичным измерительным преобразователем 34, вход щим в блок 33. Кроме того, первичным измерительным преобразователем 34 и первичным измерительным преобразователем 35. которые составл ют блок 33, воспринимаютс  и другие виды излучени , проникающие через экран преобразовател  35 и не об зательно св занные с объектом 31. например, жесткое излучение. Интенсивность излучени  видимого спектрального диапазона объекта 31 первичным измерительным преобразователем 35 вследствие соответствующего его экранировани  не воспринимаетс . Сигнал ы с преобразователей 34 и 35 после соответствующего преобразовани  в измерительных преобразовател х 36 и 37 поступают на входы блока 38 вычитани , разностный сигнал на выходе которого несет информацию о значении интенсивности излучени  объекта 31 в видимом спектральном диапазоне. Другие компоненты излучени , от которых не экранирован преобразователь 35. например, жесткое излучение , не св занное с объектом 31, на точность измерени  не вли ют. Первое значение сигнала с выхода блока 38 вычитани  поступает на вход коммутатора 39, выход которого в данный момент времени подключен к первому блоку 42 пам ти. В результате в него записываетс  воспринимаемое значение интенсивности излучени  объекта 31 в данный момент времени. В следующий момент времени, определ емый частотой генератора 41, с формировател  40 на коммутатор 39 поступает сигнал, переключающий его выход на оход второго блока 43 пам ти. В результате в него записываетс  следующее воспринимаемое значение интенсивности излучени  объекта 31. Частота опроса может быть изменена изменением частоты генератора 41. Первое и второе значени  измеренных сигналов с блоков 42 и 43 пам ти через коммутаторы 44 и 45 поступают на вход блока 46 вычитани . Положительный разностный сигнал с его выхода через диод 48 поступает на формирователь 52, с выхода которого бит информации записываетс  в первый счетчик 53. В данном случае мерой служит второе воспринимаемое значение интенсивности излучени  объекта 31. Сигнал с формировател  52 поступает также на управл ющий вход коммутатора 44, отключает от его входа блок 42 пам ти и подключает к нему выход блока 46 вычитани , сигнал на выходе которого становитс  равным разности первого результата вычитани  и второго воспринимаемого значени  интенсивности излучени  объекта 31. При положительной разности сигнал через диод 48 поступает на формирователь 52, с выхода которого еще один бит информации записываетс  в первый счетчик 53. Процесс продолжаетс  до n-го такта, когда результат вычитани  становитс  отрицательным. Запись информации в первый счетчик 53 прекращаетс , а результат записанный в него.

характеризует уменьшение восгхринимае- мого значени  интенсивности излучени  объекта 31 более, чем в п - 1 раз, но менее чем в п раз, в течение вз того интервала

опроса. Сигнал с формировател  52 переключает коммутатор 44 в исходное состо ние. При отрицательном результате вычитани  содержимого первого и второго блоков 42 и 43 пам ти сигнал с выхода блока 46 вычитани 

0 через диод 49 поступает на формирователь 54. с выхода которого бит информации записываетс  во второй счетчик 55. Мерой в данном случае служит первое воспринимаемое значение интенсивности излучени  объекта

5 31. Сигнал с формировател  54 поступает также на управл ющий вход коммутатора 45, отключает от его входа блок 43 пам ти и подключает к нему выход инвертора 47, подключенного к выходу блока 46 вычитани . В

0 этом также сигнал на его выходе равен сумме первого воспринимаемого значени  интенсивности излучени  объекта 31 и первого результата на выходе блока 46. Отрицательный сигнал с выхода блока 46 через диод 49

5 поступает на формирователь 54, с выхода которого еще один бит информации записываетс  во второй счетчик 55. Далее в результате совместной работы инвертора 47 и блока 46 вычитани  процесс сложени  про0 должаетс  до т-го такта, когда результат становитс  положительным. Запись информации во второй счетчик 55 прекращаетс , а результат, записанный в него, характеризует увеличение воспринимаемого значе5 ни  интенсивности излучени  объекта 31 более, чем в m - 1 раз, но менее, чем в m раз, в течение вз того интервала опроса. Сигнал с формировател  54 переключает коммутатор 45 в исходное состо ние.

0 При работе автономной измерительной системы, представленной на фиг.З, оследст- вне действи  системы 58 наведени  и фокусировки комплексна  физическа  величина, включающа  компоненты излучени  как

5 св занные, так и не св занные с контролируемым объектом 56. через открытую диафрагму 60 поступает на первичный измерительный преобразователь 62 и далее через измерительный преобразователь 64 и управл емый

0 коммутатор 66 записываетс  в блок 72 пам ти . Одновременно вследствие действи  си- стемы 59 наведени  и фокусировки комплексна  физическа  величина, включающа  компоненты излучени  как св зан5 ные, так и не св занные с контролируемым объектом 57, через открытую диафрагму 61 поступает на первичный измерительный преобразователь 63 и далее через измерительный преобразователь 65 и управл емый коммутатор 67 записываетс  в блок 75 пам ти . Затем в результате работы генератора 69 сигнал с формировател  68. поданный на управл ющие входы коммутаторов 66 и 67, переключает их выходы с входов первого и третьего блоков 72 и 75 пам ти на входы второго и четвертого блоков 73 и 76 пам ти соответственно. Одновременно сигнал с формировател  68 после усилени  в усилителе 70 поступает на вход привода 71, который переводит диафрагмы 60 и 61 во второе положение. В результате излучение видимого спектрального диапазона обьектов 56 и 57 на соответствующие первичные измерительные преобразователи 62 и 63 не поступает . Компоненты излучени , проникающие через диафрагму 60, поступают на первичный измерительный преобразователь 62 л далее через измерительный преобразователь 64 и управл емый коммутатор 66 записываетс  в блок 73 пам ти. Одновременно компоненты излучени , проникающие через диафрагму 61, поступают на первичный измерительный преобразователь 63 и далее через измерительный преобразователь 65 и управл емый коммутатор 67 записываютс  в блок 76 пам ти.

Сигналы с блоков 72 и 73 пам ти поступают на входы блока 74 вычитани , разностный сигнал на выходе которого несет информацию о компонентах излучени  объекта 56. которые экранировались диафрагмой 60. Сигналы с блоков 75 и 76 пам ти поступают на входы блока 77 вычитани , разностный сигнал на выходе которого несет информацию о компонентах излучени  объекта 57, которые экранировались диафрагмой 61. Жесткое излучение, не св занное с обьектами 56 и 57, на точность измерени  не вли ет. Сигналы с выходов блоков 74 и 77 вычитани  после записи в соответствующие блоки 78 и 79 пам ти через коммутаторы 80 и 81 поступают на входы блока вычитани , При положительном результате сигнал с его выхода через диод 84 поступает на формирователь 88, с выхода которого бит информации записываетс  в первый счетчик 89. Мерой в данном случае служит воспринимаемое значение интенсивности излучени  второго объекта 57, Сигнал с формировател  88 поступает также на управл ющий вход коммутатора 80, отключает от его входа блок 78 пам ти и подключает к нему выход блока 82 вычитани , сигнал на выходе которого становитс  равным разности первого результата вычитани  и воспринимаемого значени  интенсивности излучени  второго объекта 57. При положительной разности сигнал через диод 84 поступает на формирователь 88, с выхода которого еще один бит информации записываетс  в первый счетчик 89 Процесс продолжаетс  до n-го такта, когда результат вычитани  становитс  отрицательным. Запись информации в первый счетчик 89 пре- 5 кращаетс , а результат, записанный в него, характеризует превышение воспринимаемого значени  интенсивности излучени  второго объекта 57 более, чем в п - 1 раз, но менее, чем в п раз. Сигнал с формировател 

0 88 переключает коммутатор 80 в исходное состо ние. При отрицательном результате вычитани  содержимого п того и шестого блоков 78 и 79 пам ти сигнал с выхода блока 82 вычитани  через Диод 85 поступает на

5 формирователь 90, с выхода которого бит информации записываетс  во второй счетчик 91. Мерой в данном случае служит воспринимаемое значение интенсивности излучени  первого объекта 56. Сигнал с фор0 мировател  90 поступает также на управл ющий вход коммутатора 81 и переключает его вход с выхода блока 79 пам ти на выход инвертора 83, подключенного к выходу блока 82 вычитани . В этом такте сигнал на

5 выходе блока 82 вычитани  равен сумме врспринимаемого значени  интенсивности излучени  первого обьекта 56 и первого результата на выходе блока 82. Отрицательный сигнал через диод 85 поступает на

0 формирователь 90, с выхода которого еще один бит информации записываетс  во второй счетчик 91. Далее в результате совместной работы инвертора 83 и блока 85 вычитани  процесс сложени  воспринимае5 мого значени  интенсивности излучени  первого объекта 56 и предшествующего результата сложени  на выходе блока 82 продолжаетс  до m-го такта, когда результат становитс  положительным. Запись инфор0 мации во второй счетчик 91 прекращаетс , а результат, записанный в него, характеризует превышение воспринимаемого значени  интенсивности излучени  второго объекта 57 над воспринимаемым значением

5 интенсивности излучени  первого объекта 56 более, чем m - 1 раз. Далее сигнал с формировател  90 переключает коммутатор 81 в исходное состо ние.

Использование данного изобретени 

0 позвол ет строить информационно-измерительные системы физических величин без предварительного создани  и хранени  эталонов или мер этих величин и повышает точность измерени  при неселективности

5 первичных измерительных преобразователей к неинформативным компонентам измер емой физической величины.

Claims (1)

1. Формула и з обретени  Способ автономных измерений физических величин по авт.св. № 1755052, о т л и ч аю щ и и с   тем. что с целью повышени  точности измерений, физическую величину воспринимают последовательно или параллельно во времени с помощью блока или блоков соответственно из двух идентичных первичных измерительных преобразователей , один из которых в каждом блоке экранирует от одной или нескольких компонентов физической величины, а дл  последующей обработки запоминают разностные преобразованные физические величины первичных измерительных преобразователей блока или блоков.

   Фиг.1.

   Фиг. L

   s.°

   VO / I