RU2540449C1 - Method to generate status of intelligent sensor measurement results - Google Patents

Method to generate status of intelligent sensor measurement results Download PDF

Info

Publication number
RU2540449C1
RU2540449C1 RU2013145407/28A RU2013145407A RU2540449C1 RU 2540449 C1 RU2540449 C1 RU 2540449C1 RU 2013145407/28 A RU2013145407/28 A RU 2013145407/28A RU 2013145407 A RU2013145407 A RU 2013145407A RU 2540449 C1 RU2540449 C1 RU 2540449C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
reference signal
value
signal
threshold values
Prior art date
Application number
RU2013145407/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Семенов
Александр Леонидович Шестаков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ))
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ))
Priority to RU2013145407/28A priority Critical patent/RU2540449C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2540449C1 publication Critical patent/RU2540449C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: upper and lower threshold values of a reference signal are generated, besides, the lower threshold value is less than one, and the upper one is higher. Values of the reference signal are compared with threshold values, besides, if the reference signal value is in the range between the upper and lower threshold values or is equal to them, the measurement is given the status of confirmed, and if it is out of the borders defined by the upper and lower threshold values - as invalid. To generate a reference signal, the sensor outlet signal is divided into two additive components, the first of which does not depend on a noise component at the sensor inlet, and the second one is directly proportionate to it. Energy of the second sensor component is registered, and the reference signal is the ratio of the current energy of the component to the value of its energy at the moment, when the sensor operability was guaranteed.
EFFECT: possibility to assess metrological condition of a sensor of physical value in the mode of continuous technological process.
3 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в приборостроении при разработке, изготовлении и диагностике интеллектуальных датчиков и измерительных систем различного типа.The invention relates to instrumentation and can be used in instrumentation in the development, manufacture and diagnosis of intelligent sensors and measuring systems of various types.

В настоящее время, в связи с повышением требований к надежности и эффективности систем управления различного вида, повышаются требования к их метрологическому обеспечению, т.е. к обеспечению необходимой достоверности измерительной информации. Основные проблемы обеспечения достоверности измерительной информации связаны с датчиками: их компоненты стареют, параметры со временем изменяются. Возникают и внезапные дефекты. Все это может приводить к ошибкам в управлении [R. Taymanov, K. Sapozhnikova, Metrological Self-Check and Evolution of Metrology, Measurement, 43, 2010, pp.869-877]. Основными путями решения проблемы обеспечения достоверности информации являются уменьшение межкалибровочного (межповерочного) интервала и различные способы резервирования и комплексирования датчиков. Ни один из этих методов нельзя признать оптимальным. Первый метод резко повышает затраты на эксплуатацию системы и он может быть просто не применим в силу особенностей ее эксплуатации. Кроме того, метод не дает гарантии сохранения параметров системы во время межповерочного интервала. Использование второго метода может быть ограничено конструктивными особенностями системы, ее тактико-техническими характеристиками и требованием независимости воздействия внешних условий на параметры датчика.Currently, due to the increasing requirements for the reliability and efficiency of various types of control systems, requirements for their metrological support are increasing, i.e. to ensure the necessary reliability of the measurement information. The main problems in ensuring the reliability of measurement information are associated with sensors: their components age, the parameters change over time. Sudden defects also occur. All this can lead to errors in control [R. Taymanov, K. Sapozhnikova, Metrological Self-Check and Evolution of Metrology, Measurement, 43, 2010, pp. 869-877]. The main ways to solve the problem of ensuring the reliability of information are to reduce the inter-calibration (inter-verification) interval and various methods of backup and integration of sensors. None of these methods can be considered optimal. The first method dramatically increases the cost of operating the system and it may simply not be applicable due to the peculiarities of its operation. In addition, the method does not guarantee the preservation of system parameters during the inter-verification interval. The use of the second method may be limited by the design features of the system, its tactical and technical characteristics and the requirement of independence of the influence of external conditions on the parameters of the sensor.

Согласно ГОСТ Р 8.673-2009. ГСИ. «Датчики интеллектуальные и системы измерительные интеллектуальные. Термины и определения», стр.4, пп.3.11 эту проблему для интеллектуальных датчиков предлагается решить за счет реализации в них функции самоконтроля. Там же, на стр.2-3, 7, функцию самоконтроля предлагается реализовать путем анализа опорной величины, получаемой в ходе эксплуатации датчика (измерительной системы). При этом результат анализа может быть выражен в статусе результата измерений.According to GOST R 8.673-2009. GSI. “Intelligent sensors and intelligent measuring systems. Terms and definitions ”, page 4, paragraphs 3.11. It is proposed to solve this problem for smart sensors by implementing the self-monitoring function in them. In the same place, on pages 2-3, 7, it is proposed to implement the self-monitoring function by analyzing the reference value obtained during the operation of the sensor (measuring system). In this case, the analysis result can be expressed in the status of the measurement result.

Главной проблемой при таком подходе является получение опорной величины. Обычно способ генерации опорной величины определяется после тщательного анализа источников погрешности и определения критической составляющей погрешности.The main problem with this approach is to obtain a reference value. Usually, the method for generating the reference value is determined after a thorough analysis of the sources of the error and determination of the critical component of the error.

Известен способ контроля метрологической исправности [патент RU №2321829 C2, МПК G01D 3/00, опубл. 20.10.2007, «Способ контроля метрологической исправности измерительного преобразователя неэлектрической величины и устройство для его осуществления»], при котором в чувствительном элементе выделяются (формируются) части, имеющие разную чувствительность к фактору, влияющему на исправность преобразователя. В процессе эксплуатации периодически измеряют значения от этих частей с чувствительностью, достаточной для выявления нарастания погрешности измерительного преобразователя, и по ним судят о его метрологической исправности, т.е. опорная величина формируется путем сравнения сигналов от частей первичного преобразователя, имеющих разую чувствительность к возмущающему фактору. Недостатком данного способа является отсутствие возможности непосредственно в процессе эксплуатации осуществлять коррекцию характеристики преобразователя, что связано с тем, что в указанном устройстве неизвестно соотношение между погрешностями, вызванными систематическими и случайными составляющими.A known method of monitoring metrological health [patent RU No. 2321829 C2, IPC G01D 3/00, publ. 10.20.2007, “A method for monitoring the metrological operability of a non-electric quantity measuring transducer and a device for its implementation”], in which parts having different sensitivity to the factor affecting the operability of the transducer are allocated (formed) in the sensitive element. During operation, values from these parts are periodically measured with a sensitivity sufficient to detect an increase in the error of the measuring transducer, and they are used to judge its metrological serviceability, i.e. the reference value is formed by comparing signals from parts of the primary transducer having different sensitivity to the disturbing factor. The disadvantage of this method is the lack of the ability to directly correct the characteristics of the converter during operation, which is due to the fact that in this device the ratio between the errors caused by systematic and random components is unknown.

Известен способ контроля метрологической исправности [патент RU №2444707, МПК G01D 3/00, опубл. 07.10.2010, «Измерительный преобразователь температуры с контролем метрологической исправности»], согласно которому для формирования опорного сигнала, как и в предыдущем способе, сравниваются значения показаний частей чувствительного элемента, имеющих разную зависимость от возмущающего фактора, в котором, однако, одна часть чувствительного элемента выполнена из нескольких, преимущественно двух, параллельно соединенных проводников, причем суммарные площади поперечных сечений чувствительных элементов соизмеримы друг с другом. Это повышает достоверность коррекции результата измерений температуры непосредственно в процессе эксплуатации и дает возможность увеличения межкалибровочного интервалаA known method of monitoring metrological health [patent RU No. 2444707, IPC G01D 3/00, publ. 10/07/2010, “Temperature measuring transducer with metrological operability control”], according to which, for the formation of the reference signal, as in the previous method, the values of the readings of the parts of the sensitive element, which have different dependence on the disturbing factor, in which, however, one part of the sensitive the element is made of several, mainly two, parallel-connected conductors, and the total cross-sectional areas of the sensitive elements are comparable with each other. This increases the reliability of the correction of the result of temperature measurements directly during operation and makes it possible to increase the calibration interval

Известен способ [Иванова Е.П., Курская Т.Н., Шрамко С.В. О некоторых аспектах применения самокалибрующихся датчиков температуры // ТЕМПЕРАТУРА-2011: 4-я Всероссийская и стран КООМЕТ конференция по проблемам термометрии. Тезисы (Санкт-Петербург, 19-21 апреля). Стр.63-65], основанный на использовании для самодиагностики датчиков температуры точки фазовых переходов (плавления) реперных металлов. Способ заключается в использовании дополнительного нагревателя и ампулы с реперным металлом. Для проверки метрологической исправности термопреобразователя включается дополнительный нагреватель, нагревающий ампулу и собственно термопреобразователь до температуры, превышающей точку плавления реперного металла. Возникающее в момент плавления реперного металла температурное «плато» использовалось как опорный сигнал для проверки работы основного первичного преобразователя. Недостатками способа являются ограниченное число контрольных точек и необходимость сложного подбора реперных металлов.The known method [Ivanova EP, Kurskaya T.N., Shramko S.V. About some aspects of the use of self-calibrating temperature sensors // TEMPERATURE-2011: 4th All-Russian and COOMET countries conference on thermometry problems. Abstracts (St. Petersburg, April 19-21). P.63-65], based on the use of reference points of phase transitions (melting) of reference metals for self-diagnosis of temperature sensors. The method consists in using an additional heater and ampoules with a reference metal. To check the metrological operability of the thermal converter, an additional heater is switched on, heating the ampoule and the thermal converter itself to a temperature exceeding the melting point of the reference metal. The temperature "plateau" arising at the time of the reference metal melting was used as a reference signal to verify the operation of the primary transducer. The disadvantages of the method are the limited number of control points and the need for a complex selection of reference metals.

Общим недостатком для всех указанных способов является ориентация на конкретный тип и конструкцию датчиков.A common disadvantage for all of these methods is the orientation to a specific type and design of sensors.

Наиболее близким к заявляемому решению является способ тестовых воздействий [Стрелкова О.В., Шестаков А.Л. Алгоритм оценки состояния термопреобразователя сопротивления с использованием тестовых воздействий. // ИЗМЕРЕНИЯ-2008: Международная научно-техническая конференция. Труды конференции (Пенза, 22-24 октября), стр.13-16], который заключается в том, что в процессе работы датчика периодически изменяют значение контролируемого датчиком параметра. В качестве опорной величины и основы формирования статуса измерения используется реакция датчика на эти изменения. Недостатками способа является то, что он требует разработки метода генерации воздействия, соответствующего изменения конструкции датчика, и не реализует полного контроля функции преобразования. При этом необходимо контролировать стабильность воздействия, что порождает очередной круг проблем.Closest to the claimed solution is a method of test effects [Strelkova O.V., Shestakov A.L. Algorithm for assessing the state of a resistance thermal converter using test influences. // MEASUREMENTS-2008: International scientific and technical conference. Conference proceedings (Penza, October 22-24), pp. 13-16], which consists in the fact that during the operation of the sensor periodically change the value of the parameter controlled by the sensor. The sensor response to these changes is used as a reference value and the basis for the formation of the measurement status. The disadvantages of the method is that it requires the development of a method for generating an impact, a corresponding change in the design of the sensor, and does not fully control the conversion function. In this case, it is necessary to control the stability of the impact, which causes another round of problems.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке универсального способа оценки метрологического состояния датчика физической величины в режиме непрерывного технологического процесса.The problem to which the invention is directed, is to develop a universal method for assessing the metrological state of a physical quantity sensor in a continuous process.

Указанная задача достигается тем, что в целях формирования статуса результата измерений интеллектуального датчика, формируют верхнее и нижнее пороговые значения опорного сигнала, причем нижнее пороговое значение меньше единицы, а верхнее больше, сравнивают значения опорного сигнала с пороговыми значениями, причем, если значение опорного сигнала находится в диапазоне между верхним и нижним пороговыми значениями или равно им, измерению присваивают статус - подтвержденное, а в случае выхода за границы, определяемые верхним и нижним пороговыми значениями, - недостоверное, согласно изобретению для формирования опорного сигнала выходной сигнал датчика разделяют на две аддитивные компоненты, первая из которых не зависит от шумовой компоненты на входе датчика, а вторая ей прямо пропорциональна, регистрируют энергию второй компоненты датчика и в качестве опорного сигнала принимают отношение текущей энергии компоненты к значению ее энергии в момент, когда датчик был гарантировано исправен.This task is achieved by the fact that, in order to formulate the status of the measurement results of the smart sensor, the upper and lower threshold values of the reference signal are formed, the lower threshold value being less than unity and the upper one being greater, comparing the values of the reference signal with threshold values, and if the value of the reference signal is in the range between the upper and lower threshold values or equal to them, the measurement is assigned the status - confirmed, and in case of exceeding the boundaries defined by the upper and lower threshold values, - unreliable, according to the invention, for generating a reference signal, the sensor output signal is divided into two additive components, the first of which is independent of the noise component at the sensor input, and the second is directly proportional to it, the energy of the second sensor component is recorded, and the reference signal is taken the ratio of the current energy of the component to the value of its energy at the time when the sensor was guaranteed to be in good working order.

Сущность изобретения поясняется следующими графическими материалами:The invention is illustrated by the following graphic materials:

Фиг.1 - общая блок-схема датчика физического параметра;Figure 1 is a General block diagram of a sensor of a physical parameter;

Фиг.2 - блок-схема датчика физической величины при отклонении функции преобразования сенсора от эталонной;Figure 2 is a block diagram of a physical quantity sensor with a deviation of the sensor conversion function from the reference;

Фиг.3 - пример реализации способа для аддитивной смеси узкополосного низкочастотного полезного сигнала и белого шума.Figure 3 is an example implementation of a method for an additive mixture of a narrow-band low-frequency useful signal and white noise.

Рассмотрим задачу оценки значения параметра, воздействующего на датчик в условиях возможного «дрейфа» характеристик датчика. В общем случае, блок-схему формирования выходного сигнала датчика можно представить в виде, показанном на фиг.1.Consider the task of evaluating the value of a parameter acting on a sensor under conditions of a possible “drift” of sensor characteristics. In the General case, the block diagram of the formation of the output signal of the sensor can be represented in the form shown in figure 1.

Исходя из представленной блок-схемы, сигнал Y(t) на выходе датчика будет иметь видBased on the presented block diagram, the signal Y (t) at the output of the sensor will have the form

Figure 00000001
Figure 00000001

Где Y(t) - регистрируемый сигнал на выходе датчика, S(i) - измеряемый сигнал на входе датчика, U(t) - сигнал на выходе первичного преобразователя, ξ(t), ς(t) - аддитивные помехи на входе и выходе датчика соответственно. F0(x), F1(u) - функции преобразования первичного преобразователя (ФППП) и линеаризующего электронного блока соответственно. Здесь и в дальнейшем подразумевается, что датчик можно считать безинерционным устройством в диапазоне частот измеряемого параметра.Where Y (t) is the detected signal at the sensor output, S (i) is the measured signal at the sensor input, U (t) is the signal at the output of the primary converter, ξ (t), ς (t) are the additive noise at the input and output sensor accordingly. F 0 (x), F 1 (u) are the conversion functions of the primary converter (FPPP) and the linearizing electronic unit, respectively. Hereinafter, it is understood that the sensor can be considered a non-inertia device in the frequency range of the measured parameter.

Если преобразование F0 однозначно и F 1 = F 0 1

Figure 00000002
, тоIf the transformation F 0 is unique and F one = F 0 - one
Figure 00000002
then

Figure 00000003
Figure 00000003

Формула 2 является основной формулой при использовании сигнала с датчика в расчетах систем управления и обработки информации.Formula 2 is the main formula when using the signal from the sensor in the calculations of control systems and information processing.

Однако это справедливо лишь при выполнении указанных выше условий:However, this is true only if the above conditions are met:

1. Преобразование F0 однозначно.1. The transformation F 0 is unique.

2. F 1 = F 0 1

Figure 00000004
.2. F one = F 0 - one
Figure 00000004
.

Рассмотрим случай, когда условие (2) не выполняется, т.е. ФППП искажена в силу каких-либо причин относительно исходной F0. Тогда можно принять, что F=F0+ΔF, где F - истинная функция преобразования, F0 - функция преобразования, принятая при расчетах, ΔF - вариация функции преобразования, удовлетворяющая условию близости функций F и F0, по крайней мере 1-го порядка.Consider the case when condition (2) is not satisfied, i.e. FPPP is distorted for any reason relative to the original F 0 . Then we can assume that F = F 0 + ΔF, where F is the true transformation function, F 0 is the transformation function adopted in the calculations, ΔF is the variation of the transformation function satisfying the proximity condition for the functions F and F 0 , at least order.

Тогда вариацию ΔF можно пересчитать к входу блок-схемы фиг.1 и она примет вид фиг.2. Отличием фиг.2 от фиг.1 является дополнительная помеха ΔS датчика. При этом заметим, что функция преобразования считается неизменной, т.е. соотношение (2) остается справедливым с соответствующей коррекцией ξ(t).Then the variation ΔF can be recounted to the input of the block diagram of figure 1 and it will take the form of figure 2. The difference between FIG. 2 and FIG. 1 is an additional interference ΔS of the sensor. Note that the conversion function is considered unchanged, i.e. relation (2) remains valid with the corresponding correction ξ (t).

Дополнительную помеху ΔS находим из условияThe additional interference ΔS is found from the condition

Figure 00000005
Figure 00000005

Условие (3) означает, что искажения сигнала на входе при неизменной функции преобразования аналогичны, с точки зрения дальнейшей обработки, искажениям функции преобразования при неизменном входном сигнале.Condition (3) means that the distortion of the input signal with a constant conversion function is similar, from the point of view of further processing, to the distortion of the conversion function with a constant input signal.

Принимая ΔS настолько малым, что оно обеспечивает малость ΔF (это надо будет рассматривать отдельно), можно записатьTaking ΔS so small that it provides a small ΔF (this will need to be considered separately), we can write

F0(x)+F'0(x)Δs=F0(x)+ΔF(x).F 0 (x) + F ' 0 (x) Δs = F 0 (x) + ΔF (x).

Отсюда получаем выражение для ΔS:Hence we obtain the expression for ΔS:

Figure 00000006
Figure 00000006

В (4) под x понимается суммарный сигнал, действующий на входе первичного преобразователя, т.е.

Figure 00000007
In (4), x is the total signal acting at the input of the primary transducer, i.e.
Figure 00000007

Учитывая (2), (4) и (5) и считая, что шумы на входе значительно превышают собственные шумы датчика (т.е. ς(t) можно пренебречь), будем иметьConsidering (2), (4) and (5) and assuming that the input noise significantly exceeds the sensor intrinsic noise (i.e., ς (t) can be neglected), we have

Figure 00000008
Figure 00000008

ИлиOr

Figure 00000009
Figure 00000009

Принимая, что ξ(t) также достаточно мало по отношению к полезному сигналу, получим выражение для выходного сигнала датчика с учетом искажения функции преобразования.Assuming that ξ (t) is also quite small with respect to the useful signal, we obtain an expression for the sensor output signal taking into account the distortion of the conversion function.

Таким образом, что можно считать, что отклонения фактической ФИНН относительно эталонной можно заменить введением дополнительной шумовой составляющей на входе эталонного сенсора.Thus, it can be considered that the deviations of the actual FINN with respect to the reference one can be replaced by the introduction of an additional noise component at the input of the reference sensor.

Figure 00000010
Figure 00000010

В выражении (8) можно выделить части, зависящие и не зависящие от ξIn expression (8), we can distinguish parts that depend on and are independent of ξ

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Если о характеристиках входного сигнала и помехи ничего не известно, то разделить сигнал (8) на компоненты (9)-(10) и оценить искажения функции преобразования не представляется возможным. Однако, как минимум, есть два случая, когда получение этой оценки реализовать достаточно просто:If nothing is known about the characteristics of the input signal and the interference, then it is not possible to separate the signal (8) into components (9) - (10) and evaluate the distortion of the conversion function. However, at least there are two cases where obtaining this estimate is easy to implement:

- метод тестовых воздействий (когда сами формируем ξ(t)),- test impact method (when we ourselves form ξ (t)),

- предположение о постоянном аддитивном белом шуме на входе, которое является обычной практикой при анализе информационных и управляющих систем.- The assumption of a constant additive white noise at the input, which is a common practice in the analysis of information and control systems.

В первом случае для разделения Y(t) на компоненты Ys(t) и Yξ(t) возможно использование методов выделения сигала известной формы ξ(t) на фоне неизвестной помехи, которой в этом случае является сигнал S(t), во втором можно использовать различные методы фильтрации, которые позволяют разделить сигналы с различными корреляционными функциями (у белого шума ξ(t) это δ - функция, у сигала S(t) - обычно корреляционная функция узкополосного процесса). В обоих случаях задача оценки ΔF сводится к решению системы дифференциальных уравнений (9-10) относительно неизвестных S(t) и ΔF(x).In the first case, to separate Y (t) into the components Y s (t) and Y ξ (t), it is possible to use methods for extracting a signal of a known shape ξ (t) against the background of an unknown noise, which in this case is the signal S (t), in second, you can use various filtering methods that allow you to separate signals with different correlation functions (for white noise, ξ (t) is δ is a function, for a signal S (t) is usually a correlation function of a narrow-band process). In both cases, the task of estimating ΔF reduces to solving the system of differential equations (9-10) with respect to the unknown S (t) and ΔF (x).

В случае, если стоит только задача обнаружения искажений F0, то можно просто контролировать отклонения Yξ(t) от постоянной величины при изменении сигнала. В первом случае это сводится к контролю постоянства амплитуды отклика на тестирующее воздействие, а во втором - к контролю постоянства дисперсии шумового сигнала в процессе работы. В зависимости от степени флуктуации сигнала Yξ(t) можно получить оценку достоверности измерения сигнала S(t).If the only task is to detect distortions F 0 , then you can simply control the deviations Y ξ (t) from a constant when the signal changes. In the first case, this boils down to controlling the constancy of the amplitude of the response to the testing effect, and in the second, to controlling the constancy of the dispersion of the noise signal during operation. Depending on the degree of fluctuation of the signal Y ξ (t), an estimate of the reliability of the measurement of the signal S (t) can be obtained.

Таким образом, для решения поставленной технической задачи предлагается для формирования опорной величины использовать отклонение амплитуды (дисперсии) компоненты сигнала Yξ(t) от постоянной величины в процессе работы.Thus, to solve the technical problem posed, it is proposed to use the deviation of the amplitude (dispersion) of the signal component Y ξ (t) from a constant value during operation to form the reference quantity.

В случае, если на вход датчика с нелинейной функцией преобразования воздействует узкополосный низкочастотный сигнал в смеси со стационарным белым шумом (фиг.3), тогда заявляемый способ можно реализовать следующим образом.If the input of the sensor with a nonlinear conversion function is affected by a narrow-band low-frequency signal mixed with stationary white noise (Fig. 3), then the claimed method can be implemented as follows.

Полезный сигнал S(t) в смеси с шумом ξ(t) поступает на вход датчика, первичный преобразователь 1 которого имеет нелинейную функцию преобразования. Так как полезный сигнал предполагается узкополосным низкочастотным, то, в простейшем случае, его можно выделить с помощью простейшего низкочастотного фильтра 3. Тогда разница сигнала на входе и выходе низкочастотного фильтра 3 позволяет оценить шумовую компоненту сигнала.The useful signal S (t) in a mixture with noise ξ (t) is fed to the input of the sensor, the primary transducer 1 of which has a nonlinear conversion function. Since the useful signal is assumed to be narrow-band low-pass, then, in the simplest case, it can be distinguished using the simplest low-pass filter 3. Then the difference in the signal at the input and output of the low-pass filter 3 allows us to estimate the noise component of the signal.

В случае, если электронный блок 2 датчика компенсирует нелинейность преобразователя 1 (датчик метрологически исправен) и собственным шумом датчика можно пренебречь, можно считать, что Ys(t)=S(t) и Yξ(t)=ξ(t) Тогда вычислитель дисперсии сигнала Yξ(t) выдаст величину σ ^

Figure 00000013
, близкую к априорному значению σ0, а решающее устройство - величину, близкую к единице.If the sensor electronic unit 2 compensates for the nonlinearity of the converter 1 (the sensor is metrologically sound) and the sensor's own noise can be neglected, we can assume that Y s (t) = S (t) and Y ξ (t) = ξ (t) Then the signal dispersion calculator Y ξ (t) will give the value σ ^
Figure 00000013
close to the a priori value of σ 0 , and the decisive device is a value close to unity.

В качестве априорного значения дисперсии можно использовать величину, полученную при гарантированно исправном состоянии датчика (начало его работы).As an a priori dispersion value, you can use the value obtained with a guaranteed good working condition of the sensor (the beginning of its operation).

Рассогласование характеристик первичного преобразователя 1 и электронного блока 2 (возникновение метрологической неисправности) относительно сигнала Yξ(t) вызовет два эффекта:The mismatch of the characteristics of the primary Converter 1 and the electronic unit 2 (the occurrence of a metrological malfunction) relative to the signal Y ξ (t) will cause two effects:

- смещение постоянной составляющей σ ^

Figure 00000014
относительно σ0,- displacement of the constant component σ ^
Figure 00000014
relative to σ 0 ,

- возникновение модуляции σ ^ ( t )

Figure 00000015
синхронно с изменением Ys(t).- occurrence of modulation σ ^ ( t )
Figure 00000015
synchronously with the change in Y s (t).

И тот и другой эффекты вызовут отклонение отношения σ ^ σ 0

Figure 00000016
от единицы. В этом случае выход отношения дисперсии за установленные значения минимального или максимального порога может служить индикатором появления метрологической неисправности.Both effects will cause a rejection of the relationship. σ ^ σ 0
Figure 00000016
from one. In this case, the dispersion ratio exceeding the set minimum or maximum threshold values can serve as an indicator of the appearance of a metrological malfunction.

Таким образом, приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления заявленного изобретения, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи.Thus, the above information confirms the possibility of implementing the claimed invention, achieving the specified technical result and solving the problem.

Claims (1)

Способ формирования статуса результата измерений интеллектуального датчика путем формирования опорного сигнала, определения его верхнего и нижнего пороговых значений, причем нижнее пороговое значение меньше единицы, а верхнее больше, сравнения текущего значения опорного сигнала с пороговыми значениями, причем, если значение опорного сигнала находится в диапазоне между верхним и нижним пороговыми значениями или равно им, измерению присваивают статус - подтвержденное, а в случае выхода за границы, определяемые верхним и нижним пороговыми значениями, - недостоверное, отличающийся тем, что для формирования опорного сигнала выходной сигнал датчика разделяют на две аддитивные компоненты, первая из которых не зависит от шумовой компоненты на входе датчика, а вторая ей прямо пропорциональна, регистрируют энергию второй компоненты датчика, и в качестве опорного сигнала принимают отношение текущей энергии компоненты к значению ее энергии в момент, когда датчик был гарантировано исправен. A method of forming the status of a measurement result of an intelligent sensor by generating a reference signal, determining its upper and lower threshold values, the lower threshold value being less than one and the upper one greater than comparing the current value of the reference signal with threshold values, and if the value of the reference signal is in the range between the upper and lower threshold values or equal to them, the measurement is assigned the status - confirmed, and in case of exceeding the boundaries defined by the upper and lower thresholds values, - unreliable, characterized in that for the formation of the reference signal, the sensor output signal is divided into two additive components, the first of which is independent of the noise component at the sensor input, and the second is directly proportional to it, the energy of the second sensor component is recorded, and as reference signal take the ratio of the current energy of the component to the value of its energy at the time when the sensor was guaranteed to be in good working order.
RU2013145407/28A 2013-10-09 2013-10-09 Method to generate status of intelligent sensor measurement results RU2540449C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145407/28A RU2540449C1 (en) 2013-10-09 2013-10-09 Method to generate status of intelligent sensor measurement results

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145407/28A RU2540449C1 (en) 2013-10-09 2013-10-09 Method to generate status of intelligent sensor measurement results

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2540449C1 true RU2540449C1 (en) 2015-02-10

Family

ID=53286868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013145407/28A RU2540449C1 (en) 2013-10-09 2013-10-09 Method to generate status of intelligent sensor measurement results

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2540449C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627984C1 (en) * 2016-05-05 2017-08-14 Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Device and method for controlling wireless sensor performability
RU2627976C1 (en) * 2016-05-05 2017-08-14 Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Device and method for controlling sensor performability
RU2714039C1 (en) * 2019-06-10 2020-02-11 Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") Smart sensor development system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5531115A (en) * 1995-06-29 1996-07-02 Erdley; Harold F. Self-calibrating three axis angular rate sensor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5531115A (en) * 1995-06-29 1996-07-02 Erdley; Harold F. Self-calibrating three axis angular rate sensor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Тайманов Р.Е., Сапожникова К.В., "Метрологический самоконтроль датчиков", Труды конференции "Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения", Москва, октябрь 2010. ШАБЛИЦКИЙ А.Ю., ДОЛЯ В.К., "МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ САМОКОНТРОЛЬ В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОМ АКУСТИЧЕСКОМ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ДАТЧИКЕ", Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки, N 3(23), 2012. Werthschutzky R. and Werner R. Sensor self-monitoring and fault-tolerance // Proceedings of ISMTII’;2009. Russia, St Petersburg, 2009, стр. 4-061-4-065. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627984C1 (en) * 2016-05-05 2017-08-14 Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Device and method for controlling wireless sensor performability
RU2627976C1 (en) * 2016-05-05 2017-08-14 Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Device and method for controlling sensor performability
RU2714039C1 (en) * 2019-06-10 2020-02-11 Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") Smart sensor development system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6564612B2 (en) Measuring instrument, and method for testing the measuring operation of a measuring instrument
Orazem A systematic approach toward error structure identification for impedance spectroscopy
EP3032230B1 (en) Flow meter and a method of calibration
US9599652B2 (en) System and method for detection of wire breakage
CN103969614B (en) A kind of calibration steps of digital multimeter
RU2540449C1 (en) Method to generate status of intelligent sensor measurement results
EP2508881A1 (en) Testing a humidity sensor
CN108801386A (en) Modified liquid level senses and diagnosis determines
CN106482868A (en) Temperature difference calibration steps and its system
CN103411699B (en) A kind of high precision measuring temperature instrument
CN109612607B (en) Temperature sensor reaction speed testing method
US10641642B2 (en) Method for operating a Coriolis mass flowmeter and Coriolis mass flowmeter
Polcar et al. Calibration and its use in measuring fuel consumption with the can-bus network
CN107607144B (en) Sensor baseline drift correction method and detection equipment
CN110044635A (en) A kind of thermal balance determination method based on real-time data analysis
Eichstädt et al. Dynamic measurement and its relation to metrology, mathematical theory and signal processing: A review
RU2430380C2 (en) Method of determining functional state of hemostasis system
RU2714612C1 (en) Method of identifying nonlinear systems
CN102680522B (en) Measurement apparatus
RU2714039C1 (en) Smart sensor development system
Zhang et al. On-line validation of the measurement uncertainty of a sensor using wavelet transforms
Poliarus et al. The Features Ofapplication of Normative Documents to Inverse Problemsof Measurement
EP0139638B1 (en) Insulation analyzer and method
RU143668U1 (en) ELECTROMAGNETIC FLOW METER
CN116007663A (en) Method and system for real-time calculation of proximity sensor for undercarriage retraction system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161010