RU2035697C1

RU2035697C1 - Method of carrying combined measurement out

Info

Publication number: RU2035697C1
Authority: RU
Inventors: А.М. Онищенко
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "ДиСиДи"
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1995-05-20

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: method is based upon multiple measurements of each m input values where data converters are used, as well as determination of average values. Values being connected together stochastically are used as m input values, for example intensity of radiation at peak point and at wings of spectrum. M-channel amplitude analyzer is used as data converter. Average values are determined by simultaneous integration during specific period of time. Conversion coefficient of amplitude a analyzer is changed according to relation of two average values for standard sample till reaching specific value of relation determined a priori. After that average values of m input values are measured for sample with unknown value of parameter checked. Value of parameter is determined from these values. EFFECT: improved precision of measurement; increased speed of measurements. 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к способам и устройствам комплексного контроля качества продукции по совокупности нескольких входных величин, и может быть использовано, например, для контроля качества продукции химических и горных производств, контроля качества композитных и полупроводниковых материалов и т.п. The invention relates to measuring equipment, and more specifically to methods and devices for integrated product quality control over a combination of several input quantities, and can be used, for example, to control the quality of products of chemical and mining industries, quality control of composite and semiconductor materials, etc.

Известен способ комплексирования измерений, включающий измерение m входных величин в m отдельных каналах из последовательно соединенных блока обработки с накоплением и порогового блока и получение результата с помощью решающего блока, в котором входные величины сравниваются с опорными сигналами, а сигналы с выходов блоков обработки с накоплением поступают также на входы счетчиков импульсов, причем блоки обработки с накоплением выполнены в виде последовательно соединенных коррелятора, бинарного квантователя и счетчика-накопителя [1]
Недостатками известного способа являются низкая точность определения результата и сложность его аппаратурной реализации.A known method of integrating measurements, including measuring m input values in m individual channels from a series-connected processing unit with accumulation and a threshold unit and obtaining a result using a decision unit in which input values are compared with reference signals, and the signals from the outputs of processing units with accumulation also to the inputs of the pulse counters, and the processing units with accumulation are made in the form of series-connected correlator, binary quantizer and drive counter [1]
The disadvantages of this method are the low accuracy of determining the result and the complexity of its hardware implementation.

Известен способ комплексирования измерений, включающий многократное каждой из m входных величин с использованием преобразователей информации и определение средних значений и исключение из результата вычисленных значений, отличающихся от среднего на величину, большую допустимой, в котором к каждому входному датчику подключают поочередно каждый из преобразователей, на преобразователи, не подключенные к датчикам, подают эталонные или нулевые сигналы, а при появлении на выходе преобразователя результата, отличающегося от среднего значения на величину, большую допустимой, этот преобразователь исключают из процесса подключения к входным датчикам, причем одновременно с процессом измерений сигналы с выхода каждого датчика дифференцируют, результаты дифференцирования сравнивают с априорно установленной максимальной скоростью изменения входной величины и в случае превышения сигналом этого уровня соответствующий датчик исключают из процесса измерений, а полученные с него результаты не учитывают [2]
Недостатками известного способа являются низкая точность, связанная с использованием произвольных входных величин и с несовершенным способом обработки информации, низкая экспрессность контроля из-за поочередного подключения датчиков к преобразователям информации, и большое количество требуемой аппаратуры.A known method for integrating measurements, including multiple of each of the m input values using information converters and determining average values and excluding from the result the calculated values that differ from the average by an amount greater than the allowable one, in which each of the converters are connected to each of the converters to the converters not connected to the sensors, give reference or zero signals, and when a result appears on the output of the converter, which differs from the average value by a value greater than the permissible one, this converter is excluded from the process of connecting to input sensors, and simultaneously with the measurement process, the signals from the output of each sensor are differentiated, the differentiation results are compared with the a priori established maximum rate of change of the input value, and if the signal exceeds this level, the corresponding sensor is excluded from the measurement process, and the results obtained from it are not taken into account [2]
The disadvantages of this method are the low accuracy associated with the use of arbitrary input values and an imperfect way of processing information, low expressivity of control due to the alternate connection of sensors to information converters, and a large number of required equipment.

Целью изобретения является повышение точности измерений при одновременном повышении экспрессности. The aim of the invention is to increase the accuracy of measurements while increasing the expressness.

Цель достигается тем, что по способу комплексирования измерений, включающему многократное измерение каждой из m входных величин с использованием преобразователей информации и определение средних значений, в качестве m входных величин используют стохастически связанные между собой величины, например, интенсивности излучения в пике и на крыльях спектра, в качестве преобразователей информации используют m-канальный амплитудный анализатор, средние значения определяют интегрированием за заданное время, по отношению двух средних значений входных величин для стандартного образца изменяют коэффициент преобразования амплитудного анализатора до получения априорно установленного значения отношения, после чего измеряют средние значения m входных величин для пробы с неизвестным значением контролируемого параметра, по которым определяют значение параметра. The goal is achieved by the fact that, according to the method of complexing measurements, which includes multiple measurements of each of m input values using information converters and determination of average values, stochastically related values are used as m input values, for example, the radiation intensity in the peak and on the wings of the spectrum, m-channel amplitude analyzer is used as information converters, average values are determined by integration over a given time, in relation to two average values the input values for the standard sample change the conversion coefficient of the amplitude analyzer to obtain an a priori set value of the ratio, and then measure the average values of m input values for the sample with an unknown value of the controlled parameter, which determine the value of the parameter.

Изобретательский акт при создании способа заключается в преодолении технического противоречия, сущность которого состоит в следующем. При обычном инженерном проектировании (в отличие от изобретательства) для повышения точности измерений прибегают к усложнению аппаратуры для получения большего количества и более точных сигналов и для обеспечения более сложных алгоритмов обработки сигналов. При этом неизбежно увеличивается количество требуемой аппаратуры и падает экспрессность измерений, так как используют много датчиков, много преобразователей информации и периодическое подключение отдельных датчиков к разным преобразователям информации. В этом смысле классическим примером инженерного проектирования является прототип, где повышение точности достигнуто уменьшением экспрессности и увеличением количества требуемой аппаратуры. В предлагаемом способе комплексирования это техническое противоречие преодолено повышение точности измерений достигнуто при одновременном повышении экспрессности измерений и уменьшении количества требуемой аппаратуры. Для преодолении этого технического противоречия необходимы следующие отличительные признаки способа: в качестве m входных величин используют стохастически связанные между собой величины, например, интенсивности в пике и на крыльях спектра, в качестве m преобразователей информации используют m-канальный амплитудный анализатор, средние значения m входных величин определяют одновременным их интегрированием за заданное время, по отношению двух средних значений входных величин для стандартного образца изменяют коэффициент преобразования амплитудного анализатора до получения априорно установленного значения отношения, после этого измеряют средние значения m входных величин для пробы с неизвестным значением контролируемого параметра, по средним значениям m входных величин определяют значение контролируемого параметра. Если заменить на эквивалентный или исключить любой из этих шести отличительных признаков способа, то техническое противоречие не будет преодолено. Второй, четвертый и пятый признаки способа по отдельности сами по себе являются известными, хотя ни один из них не служил ранее для преодоления указанного технического противоречия. Остальные три отличительных признака способа неизвестны даже по отдельности и тем более не могли служить для преодоления упомянутого технического противоречия. Поэтому совокупность шести отличительных признаков способа подтверждает его изобретательский уровень и соответствует критерию "новизна" и "существенные отличия". An inventive act in creating a method consists in overcoming a technical contradiction, the essence of which is as follows. In conventional engineering design (as opposed to invention), to increase the accuracy of measurements, they resort to complicating the equipment to obtain more and more accurate signals and to provide more complex signal processing algorithms. At the same time, the amount of required equipment inevitably increases and the expressivity of measurements decreases, since they use many sensors, many information converters and periodically connect individual sensors to different information converters. In this sense, a classic example of engineering design is a prototype, where an increase in accuracy is achieved by reducing expressivity and increasing the number of required equipment. In the proposed method of integration, this technical contradiction is overcome. An increase in the accuracy of measurements is achieved while increasing the expressness of measurements and reducing the number of required equipment. To overcome this technical contradiction, the following distinctive features of the method are needed: as m input values, stochastically related values are used, for example, intensities in the peak and on the wings of the spectrum, m-channel amplitude analyzer is used as m information converters, average values of m input values determined by their simultaneous integration over a given time, the conversion coefficient is changed according to the two average values of the input values for the standard sample amplitude analyzer to obtain a priori set value relationship, then the average values of measured input values m for the sample with an unknown value of the controlled parameter on the average values of m input variables is determined value of the monitored parameter. If you replace with an equivalent or exclude any of these six distinctive features of the method, the technical contradiction will not be overcome. The second, fourth and fifth features of the method individually are known per se, although not one of them has previously served to overcome this technical contradiction. The remaining three distinguishing features of the method are not even known individually and, moreover, could not serve to overcome the mentioned technical contradiction. Therefore, the combination of six distinctive features of the method confirms its inventive step and meets the criteria of "novelty" and "significant differences".

На фиг.1 приведен аппаратурный спектр рассеянного от источника из ²⁴¹Am углем гамма-излучения и показаны измеряемые участки интенсивностей рассеянного угла гамма-излучения в пике аппаратурного спектра и на крыльях спектра; на фиг. 2 приведена функциональная схема устройства для реализации способа комплексирования измерений.Figure 1 shows the instrumental spectrum of gamma radiation scattered from a ²⁴¹ Am source by coal and shows the measured intensities of the scattered angle of gamma radiation at the peak of the instrument spectrum and on the wings of the spectrum; in FIG. 2 shows a functional diagram of a device for implementing a method for integrating measurements.

Способ комплексирования измерений реализуется следующей последовательностью операций. The method of integrating measurements is implemented by the following sequence of operations.

Измеряют многократно m входных стохастически связанных друг с другом величин, например, m интенсивностей излучения в пике и на крыльях аппаратурного спектра и преобразуют m интенсивностей с помощью m-канального амплитудного анализатора. Средние значения m входных величин определяют интегрированием за заданное время с помощью счетчиков импульсов. По отношению двух средних значений входных величин для стандартного образца изменяют коэффициент преобразования m-канального амплитудного анализатора до получения априорно установленного значения отношения. После этого измеряют средние значения m входных величин для пробы с неизвестным значением контролируемого параметра. По m средним значениям входных величин определяют неизвестное значение контролируемого параметра. Multiple m inputs are measured stochastically related to each other, for example, m radiation intensities at the peak and on the wings of the instrument spectrum and m intensities are converted using an m-channel amplitude analyzer. The average values of m input values are determined by integration over a given time using pulse counters. With respect to the ratio of two average values of the input values for the standard sample, the conversion coefficient of the m-channel amplitude analyzer is changed to obtain an a priori established ratio value. After that, the average values of m input values for the sample with an unknown value of the controlled parameter are measured. The m average values of the input quantities determine the unknown value of the monitored parameter.

Устройство для комплексирования измерений на приеме контроля качества транспортируемого лентой 1 конвейера угля 2 показано на фиг.2. Над слоем угля 2 установлены контейнеры-коллиматоры 3 и 4. В первом контейнере-коллиматоре 3 смонтирован источник 5 гамма-излучения из ²⁴¹Am. Во втором контейнере-коллиматоре 4 закреплен сцинтиллятор 6, сочлененный с фотоумножителем 7. Выход фотоумножителя соединен с входом пятиканального амплитудного анализатора 8. Высокое напряжение на фотоумножитель 7 подается с выхода регулируемого высоковольтного выпрямителя 9, управляющий вход которого соединен с выходом блока 10 сравнения. Выходы пятиканального амплитудного анализатора 8 соединены с входами счетчиков 11-15, выходы которых соединены с входами блока 16 вычисления расстояний. Выходы второго и четвертого счетчиков, кроме того, соединены с входами измерителя 17 отношений, выход которого соединен с первым входом блока 10 сравнения,второй вход которого соединен с выходом блока 18 памяти, а управляющий вход с выходом генератора 19 управляющих импульсов. Второй выход генератора управляющих импульсов соединен с управляющими входами блока 16 вычисления расстояний и блока 18 памяти. Третий выход генератора управляющих импульсов соединен с управляющим входом исполнительного механизма 20, с помощью которого стандартный образец 21 может устанавливаться над потоком угля 2 между источником 5 гамма-излучения и сцинтиллятором 6. Выход блока 16 вычисления расстояний соединен с входом блока 22 индикации и регистрации. Лента 1 конвейера может перемещаться в показанном на фиг.2 направлении по поддерживающим роликам 23 и 24.A device for integrating measurements at the reception of the quality control of the coal conveyor 2 transported by tape 1 is shown in FIG. 2. Collimator containers 3 and 4 are installed above the coal layer 2. In the first container-collimator 3, a gamma radiation source 5 of ²⁴¹ Am is mounted. In the second container-collimator 4, a scintillator 6 is coupled to the photomultiplier 7. The output of the photomultiplier is connected to the input of a five-channel amplitude analyzer 8. High voltage is applied to the photomultiplier 7 from the output of the adjustable high-voltage rectifier 9, the control input of which is connected to the output of the comparison unit 10. The outputs of the five-channel amplitude analyzer 8 are connected to the inputs of the counters 11-15, the outputs of which are connected to the inputs of the distance calculation unit 16. The outputs of the second and fourth counters, in addition, are connected to the inputs of the relationship meter 17, the output of which is connected to the first input of the comparison unit 10, the second input of which is connected to the output of the memory unit 18, and the control input with the output of the control pulse generator 19. The second output of the control pulse generator is connected to the control inputs of the distance calculation unit 16 and the memory unit 18. The third output of the control pulse generator is connected to the control input of the actuator 20, with which a standard sample 21 can be installed above the coal stream 2 between the gamma radiation source 5 and the scintillator 6. The output of the distance calculation unit 16 is connected to the input of the indication and registration unit 22. The conveyor belt 1 can be moved in the direction shown in FIG. 2 along the support rollers 23 and 24.

Работает устройство для комплексирования измерений следующим образом. A device for integrating measurements as follows.

Перед началом измерений с третьего выхода генератора 19 управляющих импульсов на исполнительный механизм 20 поступает управляющий импульс, под действием которого исполнительный механизм устанавливает над слоем угля 2 между источником 5 и сцинтиллятором 6 стандартный образец 21. В данном случае в качестве стандартного образца используется пластина из листов стеклопластика, спектр рассеивания гамма-излучения от которой близок к спектру рассеивания гамма-излучения от угля среднего значения измеряемой зольности. При этом стандартный образец облучается потоком гамма-излучения от источника 5. Часть падающих на стандартный образец гамма-квантов рассеивается образцом в направлении сцинтиллятора 6 (пути прямых гамма-квантов от источника 5 до угля или стандартного образца и от стандартного образца или угля до сцинтиллятора показаны сплошными линиями со стрелками на фиг.2). Before starting the measurement, from the third output of the control pulse generator 19, a control pulse is supplied to the actuator 20, by means of which the actuator sets a standard sample 21 above the coal layer 2 between the source 5 and the scintillator 6. In this case, a plate of fiberglass sheets is used as a standard sample , the gamma-ray scattering spectrum from which is close to the gamma-ray scattering spectrum from coal of the average value of the measured ash content. In this case, the standard sample is irradiated by a gamma-ray flux from source 5. Some of the gamma rays incident on the standard sample are scattered by the sample in the direction of scintillator 6 (direct gamma-ray paths from source 5 to coal or a standard sample and from a standard sample or coal to a scintillator are shown solid lines with arrows in figure 2).

Как только стандартный образец 21 установится между источником 5 и сцинтиллятором 6, с второго выхода генератора 19 управляющих импульсов на управляющие входы измерителя 16 расстояний и блока 18 памяти поступают управляющие импульсы, под действием которых измеритель расстояний перестает функционировать, а с выхода блока памяти на второй вход блока 10 сравнения поступит сигнал об априорно установленном в блоке памяти значении отношения двух средних значений входных величин для стандартного образца. В это же время поток гамма-излучения от источника 5 облучает стандартный образец. Часть рассеянного в стандартном образце гамма-излучения попадает в сцинтиллятор 6, где превращается в последовательность световых вспышек, частота которых пропорциональна интенсивности падающего на сцинтиллятор гамма-излучения, а интенсивность каждой отдельной вспышки пропорционально энергии гамма-кванта, вызвавшего вспышку. Фотоумножитель 7 преобразует вспышки света в электрические сигналы так, что частота электрических сигналов пропорциональна частоте световых вспышек, а амплитуда электрических сигналов пропорциональна интенсивности соответствующих световых вспышек. Эти электрические сигналы поступают на вход пятиканального амплитудного анализатора 8. Анализатор выделяет на пяти выходах импульсы напряжения, которые соответствуют гамма-квантам с энергиями соответственно в I-, II-, III-, IV- и V-м диапазонах энергий, показанных на фиг.1, где эти диапазоны энергий для быстрого узнавания показаны в виде вертикальных заштрихованных полос. Первый диапазон энергий I, соответствующий первой измеряемой физической величине Х₁, находится в пике спектра рассеянного углем гамма-излучения. Второй и третий диапазоны энергий II и III находятся симметрично пику спектра и соответствуют второй и третьей измеряемым величинам Х₂ и Х₃ соответственно. Четвертый и пятый диапазоны энергий IV и V находятся по разные стороны пика и соответствуют четвертой и пятой измеряемым величинам Х₄ и Х₅. Амплитудный анализатор на пяти выходах выделяет соответствующие сигналы (измеряемые величины) Х₁, Х₂, Х₃, Х₄ и Х₅. Эти сигналы поступают на входы счетчиков 11,12,13,14 и 15, которые за заданное время просчитывают количества поступающих на их входы импульсов и по истечении заданного времени выдают на своих выходах средние (интегральные) значения измеряемых величин

,

и

С второго и четвертого выходов счетчиков 12 и 14 сигналы о средних значениях физических величин

и

поступают на входы измерителя 17 отношений 17, в котором определяется отношение средних значений входных величин для стандартного образца η=

/

, которое подается на первый вход блока 10 сравнения. На второй вход блока сравнения из блока 18 памяти подается значение априорно установленного значения отношения η_а В блоке сравнения (а он на время нахождения стандартного образца 21 между источником 5 и сцинтиллятором 6 открыт сигналом с выхода генератора управляющих импульсов) значения ηиη_a сравниваются между собой, и на выходе формируется сигнал, величина и знак которого пропорционален разности величин на входах η-η_a⇒K(η-η_a)=c.As soon as a standard sample 21 is installed between the source 5 and the scintillator 6, from the second output of the control pulse generator 19, the control pulses arrive at the control inputs of the distance meter 16 and the memory unit 18, under which the distance meter stops functioning, and from the output of the memory unit to the second input unit 10 comparison will receive a signal about the a priori set in the memory unit, the ratio of the two average values of the input values for the standard sample. At the same time, the gamma radiation flux from source 5 irradiates a standard sample. Part of the gamma radiation scattered in the standard sample falls into scintillator 6, where it turns into a sequence of light flashes, the frequency of which is proportional to the intensity of the gamma radiation incident on the scintillator, and the intensity of each individual flash is proportional to the energy of the gamma ray that caused the flash. The photomultiplier 7 converts the flashes of light into electrical signals so that the frequency of the electrical signals is proportional to the frequency of the light flashes, and the amplitude of the electrical signals is proportional to the intensity of the corresponding light flashes. These electrical signals are fed to the input of a five-channel amplitude analyzer 8. The analyzer emits voltage pulses at five outputs that correspond to gamma rays with energies in the I, II, III, IV, and V energy ranges shown in FIG. 1, where these energy ranges for quick recognition are shown as vertical shaded stripes. The first energy range I, corresponding to the first measured physical quantity X ₁ , is at the peak of the spectrum of gamma radiation scattered by coal. The second and third energy ranges II and III are located symmetrically to the peak of the spectrum and correspond to the second and third measured values of X ₂ and X _3, respectively. The fourth and fifth energy ranges IV and V are on opposite sides of the peak and correspond to the fourth and fifth measured values of X ₄ and X ₅ . The amplitude analyzer at five outputs selects the corresponding signals (measured values) X ₁ , X ₂ , X ₃ , X ₄ and X ₅ . These signals are fed to the inputs of the

counters

11,12,13,14 and 15, which for a given time calculate the number of pulses arriving at their inputs and, after a specified time, give the average (integral) values of the measured values at their outputs

,

and

From the second and fourth outputs of the

counters

12 and 14 signals about the average values of physical quantities

and

arrive at the inputs of the meter 17 of relations 17, in which the ratio of the average values of the input values for the standard sample is determined η =

/

which is supplied to the first input of the comparison unit 10. The second input of the comparator from the block 18 the memory is supplied value priori set value ratio η _and in comparison block (and it is at the time of finding the standard sample 21 between the source 5 and the scintillator 6 is open from the oscillator output pulses of control signal) values ηiη _a are compared with each other, and a signal is generated at the output, the magnitude and sign of which is proportional to the difference in values at the inputs η-η _a ⇒K (η-η _a ) = c.

Сигнал с выхода блока 10 сравнения поступает на вход регулируемого высоковольтного выпрямителя 9, который формирует на выходе высокое напряжение, пропорциональное сигналу на своем входе, так, что высокое напряжение уменьшается при поступлении на вход положительного сигнала пропорционально его абсолютной величине, а высокое напряжение на выходе увеличивается при поступлении на вход отрицательного сигнала также пропорционально его абсолютной величине. Это позволяет воздействовать на фотоумножитель так, чтобы при изменениях параметров окружающей среды или используемой аппаратуры всегда вывести пик спектра (т.е. его на участок I) на прежний уровень при использовании в качестве рассеивателя гамма-излучения стандартного образца 21. Изменения на выходе регулируемого высоковольтного выпрямителя 9 происходит до тех пор, пока значение разности η-η_а измеренного и априорно заданного отношений не станет равным нулю, т.е. пока сигнал на выходе блока сравнения не станет равным нулю.The signal from the output of the comparison unit 10 is fed to the input of an adjustable high-voltage rectifier 9, which generates a high voltage proportional to the signal at its input, so that the high voltage decreases when a positive signal is received at the input in proportion to its absolute value, and the high voltage at the output increases when a negative signal is input, it is also proportional to its absolute value. This allows you to act on the photomultiplier in such a way that, when changing the environment or the equipment used, always bring the peak of the spectrum (i.e., to section I) to the previous level when using gamma radiation as a standard specimen 21. Changes in the output of the adjustable high-voltage rectifier 9 occurs until the value of the difference η-η _{a of the} measured and a priori given relations becomes equal to zero, i.e. until the signal at the output of the comparison unit becomes equal to zero.

После этого с второго выхода генератора 19 управляющих импульсов на управляющие входы измерителя 16 расстояний и блока 18 поступают сигналы, под действием которых измеритель расстояний начинает функционировать, а сигнал на второй вход блока 10 сравнения с выхода блока памяти не поступает. Одновременно сигнал на исполнительный механизм 20 с генератора 19 управляющих импульсов перестает поступать и исполнительный механизм отводит стандартный образец в показанное на фиг.2 положение. Гамма-излучение от источника 5 падает на контролируемый уголь 2, и часть рассеянного углем гамма-излучения падает на сцинтиллятор 6. Как видно из фиг.1, интенсивность гамма-излучения на сцинтиллятор в любом из пяти участков спектра I, II, III, IV или V обратно пропорциональна зольности угля (на фиг.1 показаны спектры рассеянного углем гамма-излучения при зольностях, равных нулю (чистый углерод) спектр А, равной 3% спектр Б и равной 11- спектр В). Таким образом, все пять входных величин Х₁, Х₂, Х₃, Х₄ и Х₅ положительно стохастически связаны друг с другом так, что любая из входных величин уменьшается с ростом значения контролируемого параметра в нашем примере зольности угля. При этом такте измерения средних значений входных величин напряжение с выхода регулируемого высоковольтного выпрямителя 9 остается оптимальным и неизменным, установленным ранее. Сигналом с выхода генератора 19 управляющих импульсов блок 10 сравнения выключен. При этом подающие на сцинтиллятор 6 гамма-кванты вызывают в нем световые вспышки, яркость каждой из которых пропорциональна энергии вызвавшего ее гамма-кванта, а частота вспышек пропорциональна интенсивности падающих на сцинтиллятор гамма-квантов. Световые вспышки в сцинтилляторе приводят к появлению на выходе фотоумножителя 7 импульсов напряжения, частота которых пропорциональна частоте вспышек, а амплитуда импульса напряжения пропорциональна яркости соответствующей световой вспышки, вызвавшей соответствующий импульс напряжения. Пятиканальный амплитудный анализатор 8 на пяти выходах формирует сигналы Х₁, Х₂, Х₃, Х₄ и Х₅, соответствующие интенсивности гамма-излучения в диапазонах I, II, III, IV и V соответственно. Эти сигналы поступают соответственно на входы счетчиков 11, 12, 13, 14 и 15 импульсов, которые за заданное время считывают эти сигналы и на выходах формируют средние за заданное время измерений сигналы

,

и

, которые поступают на входы блока 16 измерения расстояний.After that, signals are received from the second output of the control pulse generator 19 to the control inputs of the distance meter 16 and block 18, under the influence of which the distance meter starts to function, and the signal does not arrive at the second input of the comparison unit 10 from the output of the memory block. At the same time, the signal to the actuator 20 from the control pulse generator 19 ceases to be received and the actuator diverts the standard sample to the position shown in FIG. 2. Gamma radiation from source 5 falls on the controlled coal 2, and part of the gamma radiation scattered by coal falls on the scintillator 6. As can be seen from figure 1, the intensity of gamma radiation on the scintillator in any of the five sections of the spectrum I, II, III, IV or V is inversely proportional to the ash content of coal (Fig. 1 shows the spectra of gamma radiation scattered by coal with ash equal to zero (pure carbon) spectrum A equal to 3% spectrum B and equal to 11-spectrum C). Thus, all five input quantities X ₁ , X ₂ , X ₃ , X ₄ and X _{5 are} positively stochastically related to each other so that any of the input values decreases with increasing value of the controlled parameter in our example of coal ash. In this measure of measuring the average values of the input values, the voltage from the output of the adjustable high-voltage rectifier 9 remains optimal and unchanged, as previously established. The signal from the output of the generator 19 control pulses block 10 comparison is turned off. At the same time, gamma quanta that are supplied to scintillator 6 cause light flashes in it, the brightness of each of which is proportional to the energy of the gamma quantum that caused it, and the frequency of the flashes is proportional to the intensity of gamma quanta incident on the scintillator. Light flashes in the scintillator lead to the appearance of 7 voltage pulses at the output of the photomultiplier, the frequency of which is proportional to the frequency of the flashes, and the amplitude of the voltage pulse is proportional to the brightness of the corresponding light flash, which caused the corresponding voltage pulse. The five-channel amplitude analyzer 8 at five outputs generates signals X ₁ , X ₂ , X ₃ , X ₄ and X ₅ corresponding to the intensity of gamma radiation in the ranges I, II, III, IV and V, respectively. These signals are respectively supplied to the inputs of the

counters

11, 12, 13, 14 and 15 pulses, which read these signals in a given time and at the outputs form the signals average over a given measurement time

,

and

that go to the inputs of the block 16 measuring distances.

В блоке 18 памяти заранее при градуировке заложены значения совокупностей всех входных величин, соответствующих нескольким значениям контролируемого параметра. Эта процедура называется градуировкой и может быть проведена любым известным способом. Так, например, для градуировки можно взять пять групп угля таких, чтобы во всех n пробах каждой группы зольность была одинаковой, а состав золы и плотность проб были различными для разных проб. Для каждой из n проб каждой группы измеряют значения всех входных величин и определяют средние значения всех входных величин для каждой группы проб. Эти средние значения всех входных величин закладывают по окончании градуировки в блок 18 памяти. Для получения приемлемой точности достаточно взять пять групп проб, которые по значениям контролируемого параметра равномерно заполняют весь диапазон измерения контролируемого параметра. Например, первая группа проб готовится для минимального значения контролируемого параметра, вторая для максимального значения, третья для среднего значения, четвертая для среднего между минимальным и средним значением и пятая группа проб готовится для значения контролируемого параметра, лежащего посередине между средним и максимальным значениями. Это уже позволяет с помощью четырех прямых линий между соответствующими значениями параметра аппроксимировать практически любую зависимость параметра от входных величин. Совокупность пяти сигналов для пяти групп проб Х₁₁, Х₂₁, Х₃₁,Х₄₁, Х₅₁; Х₁₂, Х₂₂, Х₃₂, Х₄₂, Х₅₂; Х₁₃, Х₂₃, Х₃₃, Х₄₃, Х₅₃; Х₁₄, Х₂₄,Х₃₄, Х₄₄, Х₅₄; Х₁₅, Х₂₅, Х₃₅, Х₄₅, Х₅₅ заносят в блок 18 памяти.In the block 18 of the memory in advance, when calibrating, the values of the sets of all input values corresponding to several values of the controlled parameter are stored. This procedure is called calibration and can be carried out in any known manner. So, for example, for grading, you can take five coal groups such that in all n samples of each group the ash content is the same, and the ash composition and density of the samples are different for different samples. For each of the n samples of each group, the values of all input values are measured and the average values of all input values for each group of samples are determined. These average values of all input values are laid at the end of calibration in block 18 of the memory. To obtain acceptable accuracy, it is enough to take five groups of samples that, according to the values of the controlled parameter, uniformly fill the entire measurement range of the controlled parameter. For example, the first group of samples is prepared for the minimum value of the controlled parameter, the second for the maximum value, the third for the average value, the fourth for the average between the minimum and average values and the fifth group of samples is prepared for the value of the controlled parameter lying in the middle between the average and maximum values. This already allows using four straight lines between the corresponding parameter values to approximate almost any dependence of the parameter on the input values. The set of five signals for five groups of samples X ₁₁ , X ₂₁ , X ₃₁ , X ₄₁ , X ₅₁ ; X ₁₂ , X ₂₂ , X ₃₂ , X ₄₂ , X ₅₂ ; X ₁₃ , X ₂₃ , X ₃₃ , X ₄₃ , X ₅₃ ; X ₁₄ , X ₂₄ , X ₃₄ , X ₄₄ , X ₅₄ ; X ₁₅ , X ₂₅ , X ₃₅ , X ₄₅ , X ₅₅ are entered into the memory unit 18.

По истечении заданного времени измерения с генератора 19 управляющих импульсов на измеритель 16 расстояний и блок 18 памяти поступают управляющие сигналы, под действием которых с блока памяти в блок 16 измерения расстояний поступают пять групп средних значений входных величин. При этом в блоке 16 рассчитываются все пять расстояний от совокупности пяти измеренных входных величин Х₁, Х₂, Х₃, Х₄ и Х₅ до пяти совокупностей градуировочных значений входных величин:
P₁= [(

-X₁₁)²+(

-X₂₁)²+(

-X₃₁)²+(

-X₄₁)²+(

-X₅₁)²]

P₂= [(

-X₁₂)²+(

-X₂₂)²+(

-X₃₂)²+(

-X₄₂)²+(

-X₅₂)²]

P₃= [(

-X₁₃)²+(

-X₂₃)²+(

-X₃₃)²+(

-X₄₃)²+(

-X₅₃)²]

P₄= [(

-X₁₄)²+(

-X₂₄)²+(

-X₃₄)²+(

-X₄₄)²+(

-X₅₄)²]

P₅= [(

-X₁₅)²+(

-X₂₅)²+(

-X₃₅)²+(

-X₄₅)²+(

-X₅₅)²]

Теперь в блоке 16 определяются два наименьших значения расстояний из пяти рассчитанных. Пусть, например, это будут расстояния Р₂ и Р₃. По двум наименьшим значениям расстояний и по соответствующим значениям контролируемого параметра П₃ и П₂ рассчитывают неизвестное значение соответствующего контролируемого параметра
П= (Р₂П₃+Р₃П₂)(Р₂+Р₃)^-1, где П₁, П₂, П₃, П₄ или П₅ значения параметра для соответствующих групп проб при градуировке.After a predetermined measurement time, control signals are sent from the control pulse generator 19 to the distance meter 16 and the memory unit 18, and five groups of average values of input values are received from the memory unit to the distance measurement unit 16. In this case, in block 16, all five distances are calculated from the set of five measured input quantities X ₁ , X ₂ , X ₃ , X ₄ and X ₅ to five sets of calibration values of the input quantities:
P ₁ = [(

-X ₁₁ ) ² + (

-X ₂₁ ) ² + (

-X ₃₁ ) ² + (

-X ₄₁ ) ² + (

-X ₅₁ ) ² ]

P ₂ = [(

-X ₁₂ ) ² + (

-X ₂₂ ) ² + (

-X ₃₂ ) ² + (

-X ₄₂ ) ² + (

-X ₅₂ ) ² ]

P ₃ = [(

-X ₁₃ ) ² + (

-X ₂₃ ) ² + (

-X ₃₃ ) ² + (

-X ₄₃ ) ² + (

-X ₅₃ ) ² ]

P ₄ = [(

-X ₁₄ ) ² + (

-X ₂₄ ) ² + (

-X ₃₄ ) ² + (

-X ₄₄ ) ² + (

-X ₅₄ ) ² ]

P ₅ = [(

-X ₁₅ ) ² + (

-X ₂₅ ) ² + (

-X ₃₅ ) ² + (

-X ₄₅ ) ² + (

-X ₅₅ ) ² ]

Now, in block 16, the two smallest distances out of five calculated are determined. Let, for example, it be the distances P ₂ and P ₃ . For the two smallest values of distances and the corresponding values of the controlled parameter P ₃ and P ₂ calculate the unknown value of the corresponding controlled parameter
P = (P ₂ P ₃ + P ₃ P ₂ ) (P ₂ + P ₃ ) ^-1 , where P ₁ , P ₂ , P ₃ , P ₄ or P ₅ are the parameter values for the corresponding sample groups during graduation.

По окончании расчета неизвестного значения параметра П это значение передается в блок 22 индикации и регистрации, где оно выдается на цифровое или индикаторное табло и регистрируется на ленте самописца или в цифровой форме печатающим блоком. Upon completion of the calculation of the unknown value of the parameter P, this value is transmitted to the display and registration unit 22, where it is displayed on a digital or indicator board and is recorded on the chart recorder or in digital form by the printing unit.

По окончании измерения снова на исполнительный механизм 20 с генератора 19 управляющих импульсов поступает сигнал, под действием которого исполнительный механизм устанавливает между источником 5 и сцинтиллятором 6 стандартный образец 21 и все продолжается в описанной выше последовательности. At the end of the measurement, a signal is again sent to the actuator 20 from the control pulse generator 19, by which the actuator establishes a standard sample 21 between the source 5 and the scintillator 6 and everything continues in the sequence described above.

Если в качестве входных величин выбрать некоррелированные друг с другом величины, то погрешность определения неизвестного значения контролируемого параметра увеличивается примерно обратно пропорционально кубу абсолютного значения коэффициента множественной корреляции между входными величинами. Так, например, при уменьшении коэффициента множественной корреляции между значениями входных величин от 0,95 до 0,5 погрешность уменьшается примерно в 0,95³ (0,5³ 0,857375)0,125 6,859 раз. Если же, например, коэффициент множественной корреляции уменьшается от 0,95 до 0,2, то погрешность увеличится в 0,95³ (0,2³ 0,857375) 0,008 107,17 раз. Поэтому для повышения точности результата используют входные величины, по возможности более тесно стохастически связанные друг с другом.If we select uncorrelated values as input values, then the error in determining the unknown value of the controlled parameter increases approximately inversely with the cube of the absolute value of the multiple correlation coefficient between the input values. So, for example, when the coefficient of multiple correlation between the values of the input values decreases from 0.95 to 0.5, the error decreases by about 0.95 ³ (0.5 ³ 0.857375) 0.125 6.859 times. If, for example, the coefficient of multiple correlation decreases from 0.95 to 0.2, then the error will increase by 0.95 ³ (0.2 ³ 0.857375) 0.008 107.17 times. Therefore, to increase the accuracy of the result, input values are used that are as closely as possible stochastically related to each other.

Техническими преимуществами способа комплексирования измерений по сравнению с прототипом являются высокая точность определения неизвестного значения контролируемого параметра за счет использования стохастически связанных друг с другом входных величин и за счет интегрирования значений входных величин за заданное время при определении средних значений входных величин; высокая экспрессность контроля за счет одновременного измерения и усреднения входных величин; высокая достоверность полученного результата за счет определения результата по значениям нескольких входных величин одновременно; малое количество требуемой аппаратуры из-за применения m-канального амплитудного анализатора и применения m-канального комплексного датчика, а также из-за отсутствия переключателей для поочередного подключения разных датчиков к разным преобразователям информации. Если заменить на эквивалентный или исключить любой из шести указанных выше отличительных признаков, то техническое противоречие, заключающееся в одновременном повышении точности и экспрессности и упрощении используемой аппаратуры, не будет преодолено. Так, например, при замене любого из отличительных признаков на соответствующий эквивалентный признак прототипа неизбежно ухудшается хотя бы одно из трех существенных преимуществ способа комплексирования измерений. Поэтому совокупность шести отличительных признаков носит устойчивый характер и "расшатать" эту систему взаимосвязанных отличительных признаков принципиально нельзя. The technical advantages of the method for integrating measurements in comparison with the prototype are the high accuracy of determining the unknown value of the controlled parameter by using stochastically connected input quantities and by integrating the values of the input values for a given time when determining the average values of the input values; high expressivity of control due to the simultaneous measurement and averaging of input values; high reliability of the result obtained by determining the result by the values of several input values simultaneously; the small amount of equipment required due to the use of the m-channel amplitude analyzer and the use of the m-channel integrated sensor, as well as due to the lack of switches for alternately connecting different sensors to different information converters. If we replace it with an equivalent or exclude any of the six distinctive features mentioned above, the technical contradiction, which consists in simultaneously increasing accuracy and expressness and simplifying the equipment used, will not be overcome. So, for example, when replacing any of the distinguishing features with the corresponding equivalent feature of the prototype, at least one of the three significant advantages of the method of integrating measurements inevitably worsens. Therefore, the combination of six distinctive features is sustainable and it is fundamentally impossible to “undermine” this system of interconnected distinctive features.

Указанные технические преимущества обеспечивают экономический эффект в основном за счет повышения точности и экспрессности. Эффект за счет удешевления аппаратуры для реализации способа является второстепенным. These technical advantages provide an economic effect mainly due to increased accuracy and expressness. The effect of cheaper equipment for implementing the method is secondary.

Claims

METHOD OF COMPLETING MEASUREMENTS, including multiple measurement of each of m input values using information converters and determination of average values, characterized in that the radiation intensities at the peak and on the wings of the spectrum are used as m input values, the average values of m input values are determined by integration over a given time , in relation to two average values of input values for a standard sample, the conversion coefficient of the amplitude analyzer is changed until a priori the value of the ratio, and then measure the average values of m input values for the sample with an unknown value of the controlled parameter, which determine the value of the parameter.