RU2082099C1 - Device for measurement of physical quantities - Google Patents
Device for measurement of physical quantities Download PDFInfo
- Publication number
- RU2082099C1 RU2082099C1 RU94038993A RU94038993A RU2082099C1 RU 2082099 C1 RU2082099 C1 RU 2082099C1 RU 94038993 A RU94038993 A RU 94038993A RU 94038993 A RU94038993 A RU 94038993A RU 2082099 C1 RU2082099 C1 RU 2082099C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- unit
- division
- block
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в бортовых и наземных информационно-измерительных системах для эксплуатации и испытания летательных аппаратов и их силовых установок. The invention relates to the field of measurement technology and can be used in airborne and ground-based information-measuring systems for the operation and testing of aircraft and their power plants.
Известно устройство для измерения физической величины, содержащее три датчика сигналов, три блока вычитания, двенадцать блоков умножения, три источника опорного сигнала, пять блоков сложения, три квадратора, шесть блоков деления. Принцип действия устройства основан на вычислении разностных величин выходных сигналов и последующего вычисления коэффициентов усреднения. Выходным сигналом устройства является сумма произведений сигналов датчиков на соответствующие коэффициенты [1] Недостатком известного устройства является невозможность идентификации метрологического отказа. A device for measuring a physical quantity is known, comprising three signal sensors, three subtraction blocks, twelve multiplication blocks, three sources of a reference signal, five addition blocks, three quadrants, six division blocks. The principle of operation of the device is based on the calculation of the differential values of the output signals and the subsequent calculation of the averaging coefficients. The output signal of the device is the sum of the products of the sensor signals by the corresponding coefficients [1] A disadvantage of the known device is the inability to identify a metrological failure.
Известно также устройство для измерения физической величины, использующее N компонентов, осуществляющих параллельное измерение сигнала X(t). Выходные сигналы компонентов Y1(t).Yn(t) суммируются с весами λ1, λ2 ... λN образуя выходной сигнал [2]
Недостатком рассмотренного устройства является то, что оно не позволяет обнаружить событие метрологчиеского отказа всех датчиков, а в момент метрологического отказа всех датчиков провести измерение с требуемой точностью невозможно.Also known is a device for measuring a physical quantity using N components performing parallel measurement of the signal X (t). The output signals of the components Y 1 (t). Y n (t) are summed with the weights λ 1 , λ 2 ... λ N forming the output signal [2]
The disadvantage of the considered device is that it does not allow to detect the event of metrological failure of all sensors, and at the time of the metrological failure of all sensors it is impossible to measure with the required accuracy.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение повышение точности оценки измеряемой физической величины, за счет введения оперативного контроля средней мощности погрешности измерений и парирования отказа путем изменения структуры устройства и перевода его в режим памяти. The problem to which the invention is aimed is to increase the accuracy of the estimation of the measured physical quantity by introducing operational control of the average power of the measurement error and parry the failure by changing the structure of the device and putting it into memory mode.
Поставленная задача решается тем, что предлагается устройство, состоящее из первого, второго и третьего датчиков сигналов и первого блока сложения, отличающееся тем, что в устройство введены второй, третий, четвертый блоки сложения, первый, второй, третий источники постоянного опорного сигнала, с первого по седьмой блоки деления, первый, второй, третий блоки вычитания, первый, второй, третий квадраторы, первый, второй, третий блоки умножения, первый блок сравнения, первый элемент памяти, первый блок задержки, первый ключ. The problem is solved in that a device is proposed that consists of a first, second and third signal sensors and a first addition unit, characterized in that a second, third, fourth addition unit, a first, second, third source of a constant reference signal are introduced into the device, from the first according to the seventh division blocks, the first, second, third subtraction blocks, the first, second, third quadrators, the first, second, third multiplication blocks, the first comparison block, the first memory element, the first delay block, the first key.
Достигаемый технический результат обосновывается следующим образом. При измерении физической величины однородными или построенными на различных физических принципах датчиками их выходные электрические сигналы после масштабирования, приводящего сигналы к одному уровню равны
где x(t) сигнал, отражающий истинное значение измеряемой физической величины;
xi(t) выходной электрический сигнал i-го датчика, i 1.N;
ni(t) случайная погрешность измерения i-го датчика, некоррелированная с погрешностями других датчиков;
N количество комплексируемых датчиков.The achieved technical result is justified as follows. When measuring physical quantities with sensors that are homogeneous or built on various physical principles, their output electrical signals after scaling, leading the signals to one level are equal
where x (t) is a signal reflecting the true value of the measured physical quantity;
x i (t) output electrical signal of the i-th sensor, i 1.N;
n i (t) random measurement error of the i-th sensor, uncorrelated with the errors of other sensors;
N number of sensors to be integrated.
Оценка текущей погрешности измерений производится путем нахождения разностного сигнала, где:
Необходимо отметить, что в измерительном канале погрешность может быть нормальной, обусловленной инструментальной погрешностью функциональных преобразователей и квантованием сигналов, и аномальной, обусловленной сбоями в работе аппаратуры из-за влияния электромагнитных помех на линии связи и цепи питания.Estimation of the current measurement error produced by finding the difference signal, where:
It should be noted that in the measuring channel the error can be normal, due to the instrumental error of the functional converters and the quantization of signals, and anomalous, due to malfunctioning of the equipment due to the influence of electromagnetic interference on the communication line and power supply circuit.
Оценка суммарной мощности помех, действующей в измерительном канале, может быть вычислена в соответствии с выражением
Для нормальной погрешности плотность распределения суммарной мощности помех может быть априорно установлена по результатам метрологической аттестации измерительных каналов. Ее среднее значение соответствует суммарной средней квадратической погрешности измерения по всем измерительным каналам. Текущее значение суммарной мощности помехи доступно для наблюдения и может быть использовано для обнаружения метрологического отказа комплексного измерительного канала при действии случайной нестационарной помехи в каждом измерительном канале.An estimate of the total interference power operating in the measuring channel can be calculated in accordance with the expression
For a normal error, the distribution density of the total interference power can be a priori determined by the results of metrological certification of the measuring channels. Its average value corresponds to the total mean square error of the measurement for all measuring channels. The current value of the total interference power is available for observation and can be used to detect the metrological failure of a complex measuring channel under the influence of random non-stationary interference in each measuring channel.
Устанавливая закон распределения квадрата суммарной мощности помехи и задавая доверительную вероятность PДОВ, определяется пороговое значение EДОП. При введении текущей оперативной оценки суммарной мощности помехи канала и сравнении ее с допусковыми значениями в интервале [O.EДОП] принимается решение о наличии нормальных, либо аномальных помех в комплексном измерительном канале.By establishing the distribution law of the square of the total interference power and setting the confidence probability P DOV , the threshold value E ADP is determined. When introducing the current operational estimate of the total channel interference power and comparing it with the tolerance values in the interval [OE DOP ], a decision is made about the presence of normal or abnormal interference in the complex measuring channel.
Если вычисленное значение мощности помехи попадает в интервал [O. EДОП] то помеха считается нормальной. Тогда оценка измеряемой физической величины производится в следующей последовательности. Вычисляются коэффициенты весового усреднения
находится значение
и формируется окончательный результат
Если значение превышает допустимый интервал [O.EДОП] то помеха аномальна и провести измерение с требуемой точностью в данный момент времени не представляется возможным. Принимается решение, что данное измерение сбойное, оно пропускается и заменяется оценкой, полученной в момент времени t τ
Таким образом, в период действия помехи оптимальная оценка не производится, а устройство работает в режиме "память".If the calculated interference power value falls into the interval [O. E DOP ] then the interference is considered normal. Then the measured physical quantity is estimated in the following sequence. Weighting averaging coefficients are calculated.
is the value
and the final result is formed
If the value exceeds the permissible interval [OE DOP ], then the interference is abnormal and it is not possible to measure with the required accuracy at a given time. It is decided that this measurement is unsuccessful, it is skipped and replaced by the estimate obtained at time t τ
Thus, during the period of interference, the optimal estimate not performed, and the device operates in the "memory" mode.
Это позволяет повысить точность оценки измеряемой физической величины за счет оперативного обнаружения и парирования аномальной помехи, измерения на период ее кратковременного действия. This makes it possible to increase the accuracy of the estimation of the measured physical quantity due to the operational detection and counteraction of abnormal interference, measurements for the period of its short-term operation.
Существо устройства поясняется чертежом. The essence of the device is illustrated in the drawing.
Блок-схема устройства изображена на фиг. 1. A block diagram of the device is shown in FIG. one.
Устройство содержит первый, второй, третий датчики 1 3 сигналов, выходы которых подсоединяются в первому, второму и третьему входам первого блока сложения 4 соответственно, выход первого источника 5 постоянного сигнала соединен со входом делителя первого блока деления 6, а вход делимого соединен с выходом первого блока сложения 4, входы уменьшаемого первого 7, второго 8 и третьего 9 блоков вычитания соединены с выходом первого блока деления 6, а вход вычитаемого первого блока вычитания 7 с выходом первого датчика 1, вход вычитаемого второго блока вычитания 8 с выходом второго датчика 2, вход вычитаемого третьего блока вычитания 9 с выходом третьего датчика 3, вход первого квадратора 10 связан с выходом первого блока вычитания 7, вход второго квадратора 11 с выходом второго блока вычитания 8 и вход третьего квадратора 12 с выходом третьего блока вычитания 9, выходы с первого по третий квадраторов 10 12 подсоединяются ко входам второго блока сложения 13, выход второго источника постоянного сигнала 14 связан со входами делимого второго 15, третьего 16 и четвертого 17 блоков деления, а вход делителя второго блока деления 15 связан с выходом первого квадратора 10, вход делителя третьего блока деления 16 связан с выходом второго квадратора 11, вход делителя четвертого блока деления 17 связан с выходом третьего квадратора 12, выход второго блока деления 15 связан с первым входом третьего блока сложения 18 и со входом делимого пятого блока деления 19, выход третьего блока деления 16 связан со вторым входом третьего блока сложения 18 и со входом делимого шестого блока деления 20, выход четвертого блока деления 17 связан с третьим входом третьего блока сложения 18 и со входом делимого седьмого блока деления 21, ко входу первого сомножителя первого блока умножения 22 подсоединен выход пятого блока деления 19, а ко входу второго сомножителя подсоединен выход первого датчика 1, ко входу первого сомножителя второго блока умножения 23 подсоединен выход шестого блока деления 20, а ко входу второго сомножителя выход второго датчика 2, ко входу первого сомножителя третьего блока умножения 24 подсоединен выход седьмого блока деления 21, а ко входу второго сомножителя подключен выход третьего датчика 3, входами четвертого блока сложения 25 являются выходы первого 22, второго 23 и третьего 24 блоков умножения а его выход соединен со входом первого элемента памяти 26, выход которого связан со входами первого блока задержки 27 и первого ключа 28, первый вход первого блока сравнения 29 соединен с выходом второго блока сложения 13, а второй его вход является выходом третьего источника постоянного сигнала 30, выход первого блока сравнения 29 соединен с информационным входом первого ключа 28, выход которого является выходом всего устройства. The device contains first, second, third sensors 1 3 signals whose outputs are connected to the first, second and third inputs of the first addition unit 4, respectively, the output of the first constant signal source 5 is connected to the input of the divider of the first division unit 6, and the input of the dividend is connected to the output of the first addition block 4, the inputs of the reduced first 7, second 8 and third 9 subtraction blocks are connected to the output of the first division block 6, and the input of the subtracted first subtraction block 7 with the output of the first sensor 1, the input of the subtracted second block and subtracting 8 with the output of the second sensor 2, the input of the subtracted third block of subtraction 9 with the output of the third sensor 3, the input of the first quad 10 connected to the output of the first subtraction 7, the input of the second quad 11 with the output of the second subtraction 8 and the input of the third quad 12 with the output the third block of subtraction 9, the outputs from the first to the third quadrants 10 12 are connected to the inputs of the second block of addition 13, the output of the second source of constant signal 14 is connected to the inputs of the dividend second 15, third 16 and fourth 17 of the division blocks, and the input of the divider the second division unit 15 is connected to the output of the first quadrator 10, the input of the divider of the third division unit 16 is connected to the output of the second quadrator 11, the input of the divider of the fourth division unit 17 is connected to the output of the third quadrator 12, the output of the second division unit 15 is connected to the first input of the third addition unit 18 and with the input of the divisible fifth division block 19, the output of the third division block 16 is connected with the second input of the third addition block 18 and with the input of the divisible sixth division block 20, the output of the fourth division block 17 is connected with the third input of the third block addition 18 and with the input of the divisible seventh division unit 21, the output of the fifth division unit 19 is connected to the input of the first factor of the first multiplication unit 22, and the output of the first sensor 1 is connected to the input of the second factor, the output of the sixth division unit is connected to the input of the first factor of the second multiplication unit 23 20, and the output of the second sensor 2 is connected to the input of the second factor, the output of the seventh division unit 21 is connected to the input of the first factor of the third multiplication unit 24, and the output of the third sensor 3 is connected to the input of the second factor, The odes of the fourth addition unit 25 are the outputs of the first 22, second 23, and third 24 multiplication units and its output is connected to the input of the first memory element 26, the output of which is connected to the inputs of the first delay unit 27 and the first key 28, the first input of the first comparison unit 29 is connected to the output of the second addition unit 13, and its second input is the output of the third constant signal source 30, the output of the first comparison unit 29 is connected to the information input of the first key 28, the output of which is the output of the entire device.
Величины выходных сигналов источников 5, 14, 30 постоянных опорных сигналов являются вполне определенными и неменяющимися в процессе работы числами. Выходной сигнал первого источника 5 постоянного сигнала численно равен трем. Выходной сигнал второго источника 14 постоянного опорного сигнала численно равен единице. Выходной сигнал третьего источника 30 постоянного сигнала численно равен 0,8. The values of the output signals of sources 5, 14, 30 of the constant reference signals are quite definite and unchanged in the process of working numbers. The output signal of the first constant signal source 5 is numerically equal to three. The output signal of the second source 14 of the constant reference signal is numerically equal to unity. The output signal of the third constant signal source 30 is numerically equal to 0.8.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Выходные сигналы датчиков 1, 2, 3, равные x1, x2, x3 соответственно, суммируются в блоке сложения 4, выходной сигнал которого поступает на первый вход блока деления 6, а на второй его вход поступает на первый вход блока деления 6, а на второй его вход поступает выходной сигнал источника постоянного сигнала 5. На первый входы блоков 7 9 вычитания поступает выходной сигнал блока деления 6, являющийся средним значением измеряемой физической величины и на вторые входы выходные сигналы датчиков 1 3. Выходными сигналами блоков 7 9 вычитания являются оценки текущей погрешности измерения каждого из каналов, равные
Квадраторами 10 12 осуществляется возведение в квадрат выходных сигналов блоков 7 9 вычитания, а выходные сигналы квадраторов 10 12 поступают на вход блока сложения 13, выходным сигналом которого является средняя мощность помехи, вычисляемая по формуле
Выходной сигнал блока сложения 13 поступает на первый вход блока сравнения 29, а сигнал от источника постоянного сигнала 30 поступает на его второй вход. Величина средней мощности помехи в блоке сравнения 29 сравнивается с задаваемой при помощи источника постоянного сигнала 30 величиной допустимого значения средней мощности Eдоп.The output signals of the sensors 1, 2, 3, equal to x 1 , x 2 , x 3, respectively, are summed in the addition unit 4, the output signal of which is supplied to the first input of the division unit 6, and to its second input goes to the first input of the division unit 6, and its second input receives the output signal of the constant signal source 5. The first inputs of the subtraction units 7 9 receive the output signal of the division unit 6, which is the average value of the measured physical quantity and to the second inputs, the output signals of the sensors 1 3. The output signals of blocks 7 9 subtraction are estimates of the current measurement error of each channel, equal to
Squared 10 12 is the squaring of the output signals of blocks 7 9 subtraction, and the output signals of the squares 10 12 arrive at the input of addition unit 13, the output signal of which is the average interference power calculated by the formula
The output signal of the addition unit 13 is supplied to the first input of the comparison unit 29, and the signal from the constant signal source 30 is fed to its second input. The value of the average interference power in the comparison unit 29 is compared with the value of the allowable value of the average power E add given by a constant signal source 30.
При выполнении условия E<Eдоп блоком сравнения вырабатывается управляющий сигнал, открывающий ключ 28. На первые входы блоков деления 15 - 17 поступают выходные сигналы квадраторов 10 12, а на вторые входы блоков деления поступает выходной сигнал источника постоянного сигнала 14. Выходными сигналами блоков деления 14 17 являются коэффициенты которые суммируются в блоке сложения 18. В блоках 19 21 деления выходные сигналы блоков деления 14 17 делятся на выходной сигнал блока сложения 18. Выходные сигналы блоков 19 21 являются коэффициентами весового усреднения. Выходные сигналы блоков умножения 22 24, которые равны произведениями выходных сигналов датчиков x1, x2, x3 на соответствующий в блоке 25 сложения, на выходе которого имеют сигнал равный
Сигнал является оценкой измеряемой физической величины. Выходной сигнал блока сложения 25 запоминается в элементе памяти 26 и проходя открытый ключ 28 является выходным сигналом всего устройства.When the condition E <E is met, an additional comparison unit generates a control signal that opens the key 28. The output signals of the quadrants 10 12 are supplied to the first inputs of the division blocks 15–17, and the output signal of the constant signal source 14 is output to the second inputs of the division blocks. The output signals of the division blocks 14 17 are the odds which are summed in addition block 18. In division blocks 19 21, the output signals of division blocks 14 17 are divided by the output signal of addition block 18. The output signals of blocks 19 21 are weighted averaging coefficients. The output signals of the multiplication blocks 22 24, which are equal to the products of the output signals of the sensors x 1 , x 2 , x 3 by the corresponding in block 25 addition, the output of which have a signal equal
Signal is an estimate of a measured physical quantity. The output signal of the addition unit 25 is stored in the memory element 26 and passing the public key 28 is the output signal of the entire device.
Если условие E<Eдоп не выполняется, то блоком сравнения вырабатывается управляющий сигнал, закрывающий ключ 28. Проведенное измерение считается сбойным. Производится парирование отказа путем изменения структуры устройства и перевода его в режим памяти. Оценка измеряемой физической величины, полученная в предыдущий момент времени, проходит блок задержки 27, ключ 28 и является выходным сигналом всего устройства. Следовательно, обновления информации не происходит.If the condition E <E add is not satisfied, then the control unit generates a control signal that closes the key 28. The measurement is considered to be failed. Failure is parried by changing the structure of the device and putting it into memory mode. The evaluation of the measured physical quantity obtained at the previous time passes the delay unit 27, key 28, and is the output signal of the entire device. Therefore, information updates do not occur.
Таким образом, повышается точность оценки измеряемой физической величины за счет введения оперативного контроля средней мощности погрешности измерений и парирования отказа путем изменения структуры устройства и перевода его в режим памяти. Thus, the accuracy of the estimation of the measured physical quantity is improved by introducing operational control of the average power of the measurement error and parrying the failure by changing the structure of the device and putting it into memory mode.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94038993A RU2082099C1 (en) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Device for measurement of physical quantities |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94038993A RU2082099C1 (en) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Device for measurement of physical quantities |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94038993A RU94038993A (en) | 1996-08-20 |
RU2082099C1 true RU2082099C1 (en) | 1997-06-20 |
Family
ID=20161809
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94038993A RU2082099C1 (en) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Device for measurement of physical quantities |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2082099C1 (en) |
-
1994
- 1994-10-07 RU RU94038993A patent/RU2082099C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1691685, кл. G 01D 21/00, 1991. 2. Браславский Д.А., Петров В.B. Точность измери- тельных устройств. - M.: Машиностроение, 1976, с.183. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94038993A (en) | 1996-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Clements et al. | Multiple bad data detectability and identifiability: a geometric approach | |
KR960704260A (en) | ASSURED-INTEGRITY MONITORED EXTRAPOLATION NAVIGATION APPARATUS | |
Root | Radar resolution of closely spaced targets | |
CN110287537A (en) | Anti- outlier method for adaptive kalman filtering for frequency marking output transition detection | |
CN106932793A (en) | A kind of real-time cycle-slip detection and repair method of Big Dipper three frequency signal | |
Savova-Stoynov et al. | Four-dimensional estimation of the instantaneous impedance | |
RU2082099C1 (en) | Device for measurement of physical quantities | |
RU2302655C1 (en) | Method for finding abnormal measurements without evaluation of trend function and device for realization of said method | |
Geng et al. | Bayesian quickest detection with unknown post-change parameter | |
RU2132594C1 (en) | Method and device for testing equipment of digital information transmission systems | |
Betta et al. | Uncertainty evaluation in algorithms with conditional statement | |
Palmqvist | Integrity monitoring of integrated satellite/inertial navigation systems using the likelihood ratio | |
Bernieri et al. | Measurement problems arising from the use of a recursive algorithm for model identification of electrical systems | |
Herasimov et al. | Method for Assessing Meter Error Characteristics of Random Signals | |
RU2117954C1 (en) | Signal-to-noise ratio meter | |
Ilewicz et al. | Estimation of uncertainty of imu module measurement results | |
JP2842473B2 (en) | Signal frequency tracking method | |
CN113381910B (en) | Multi-star coarse timing integrity analysis method and device, computer equipment and medium | |
CN113567366B (en) | Calculation method for spectral measurement ring-down time based on light intensity time integral | |
RU200424U1 (en) | Device for evaluating the reliability of technical systems based on the results of observations of the flow of failures | |
Kumar et al. | Simple technique for placement of meters for estimation of harmonics in electric power system | |
Belkov et al. | On methods for detecting interference traces in accepted M-sequences | |
RU2301445C1 (en) | Device for finding and eliminating abnormal measurements | |
SU1250979A1 (en) | Acoustical-optical device for measuring frequency of radio signal | |
Herscher et al. | Optimal use of redundant information in multiport reflectometers by statistical methods |