RU64384U1

RU64384U1 - DEVICE FOR MEASURING SIGNAL PARAMETERS

Info

Publication number: RU64384U1
Application number: RU2007107642/22U
Authority: RU
Inventors: Олег Рудольфович Кузичкин; Алексей Вячеславович Цаплев
Original assignee: Олег Рудольфович Кузичкин; Алексей Вячеславович Цаплев
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2007-06-27

Abstract

Полезная модель относится к области радиоизмерительной техники. Устройство содержит измерительный преобразователь, подключенный к одному из входов первого коммутатора, выход этого коммутатора соединен с одним из входов управляемого сопротивления через линию для передачи сигнала, другой вход управляемого сопротивления подключен к входу второго коммутатора, один выход которого подключен ко входу измерительного прибора. Управляющие выводы коммутаторов соединены с первым выходом блока управления, а второй выход блока управления подсоединен к управляющему выводу управляемого сопротивления. Источник номинального напряжения подключен к другому входу второго коммутатора через эталонное сопротивление, при этом эталонное сопротивление также подключено к входам датчика тока, выход которого подключен к входу блока управления, а второй вход первого коммутатора соединен с общим проводом линии и измерительного преобразователя. К одному входу блока контроля ошибки подключено управляемое сопротивление, к другому входу подключен датчик тока, при этом выход блок контроля ошибки подключен к измеряемому прибору. Полезная модель позволяет повысить точность и надежность измерения параметров сигнала при передачи их по линиям связи. 1 ил.The utility model relates to the field of radio engineering. The device contains a measuring transducer connected to one of the inputs of the first switch, the output of this switch is connected to one of the inputs of the controlled resistance via a signal transmission line, the other input of the controlled resistance is connected to the input of the second switch, one output of which is connected to the input of the measuring device. The control terminals of the switches are connected to the first output of the control unit, and the second output of the control unit is connected to the control terminal of the controlled resistance. The nominal voltage source is connected to the other input of the second switch through the reference resistance, while the reference resistance is also connected to the inputs of the current sensor, the output of which is connected to the input of the control unit, and the second input of the first switch is connected to the common wire of the line and the measuring transducer. A controlled resistance is connected to one input of the error control unit, a current sensor is connected to the other input, while the output of the error control unit is connected to the measured device. The utility model allows to increase the accuracy and reliability of measuring signal parameters when transmitting them over communication lines. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области радиоизмерительной техники и может быть использована для измерения параметров слабых сигналов в телеметрических системах, измерительные датчики которых расположены на значительном расстоянии от регистрирующей аппаратуры. В связи с этим на регистрируемый сигнал оказывают влияние внешние (природные) факторы, которые могут значительно искажать зафиксированные значения слабых сигналов.The utility model relates to the field of radio engineering and can be used to measure the parameters of weak signals in telemetry systems, the measuring sensors of which are located at a considerable distance from the recording equipment. In this regard, the recorded signal is influenced by external (natural) factors that can significantly distort the recorded values of weak signals.

Измерительные датчики могут быть размещены на обширной территории для целей мониторинга технических объектов и соединяются с регистрирующей аппаратурой с помощью длинных проводных линий. Длины этих линий различны и могут достигать тысяч метров.Measuring sensors can be placed on a vast territory for monitoring technical objects and are connected to the recording equipment using long wire lines. The lengths of these lines are different and can reach thousands of meters.

Измеренные параметры слабых сигналов, их спектральный состав и максимальные значения отражают технические особенности и динамику развития наблюдаемого объекта. Анализ сигналов дает информацию о состоянии объекта и об аномалиях его развития, что позволяет принимать правильные и своевременные решения по его эксплуатации.The measured parameters of weak signals, their spectral composition and maximum values reflect the technical features and dynamics of the observed object. Signal analysis provides information on the condition of the object and on the anomalies of its development, which allows you to make the right and timely decisions on its operation.

Чем сложнее объект и чем больше его значимость, тем большие требования предъявляются к точности измерений и анализу параметров сигнала с целью выявления предпосылок к снижению надежности работы этого объекта. Важнейшим условием для обеспечения высокой точности измерений при мониторинге является стабильность параметров всех звеньев измерительной системы, учитывая долговременный характер мониторинговых работ. В этом случае важным является контроль параметров линий связи и устранение влияния данного фактора на сигналы измерительных датчиков.The more complex the object and the greater its significance, the greater requirements are placed on the accuracy of measurements and analysis of signal parameters in order to identify prerequisites for reducing the reliability of this object. The most important condition for ensuring high measurement accuracy during monitoring is the stability of the parameters of all parts of the measuring system, given the long-term nature of the monitoring work. In this case, it is important to control the parameters of communication lines and eliminate the influence of this factor on the signals of the measuring sensors.

При изменении температуры окружающей среды электрические характеристики линий связи варьируются в больших пределах. Поэтому в измерительных системах мониторинга используют устройства и методы компенсации изменения электрических параметров линий, позволяющие повысить точность измерения сигналов при передачи их по линиям большой длинны.When the ambient temperature changes, the electrical characteristics of the communication lines vary within wide limits. Therefore, in measuring monitoring systems, devices and methods for compensating for changes in the electrical parameters of the lines are used, which make it possible to increase the accuracy of measuring signals when transmitting them along long lines.

Известно устройство для измерения параметров сигнала [1], содержащее измерительный преобразователь и источник образцового сигнала, подключенные к входам коммутатора, линию передачи сигнала, второй коммутатор, управляемое сопротивление, измерительный прибор, блок управления, элемент сравнения и источник номинального напряжения. Выход первого коммутатора связан с последовательно соединенной линией передачи сигнала, управляемым сопротивлением и вторым коммутатором. Управляющие выводы коммутаторов соединены с первым выходом блока управления. Один выход второго коммутатора подключен к входу измерительного прибора, а другой - к одному из входов элемента сравнения. Ко второму входу элемента сравнения подключен источник номинального напряжения. Выход элемента сравнения соединен с входом блока управления, ко второму выходу которого подсоединен управляющий вывод управляемого сопротивления. В этом устройстве происходит суммарная коррекция сопротивления линии по результату сравнения номинального напряжения и напряжения источника сигнала, измеренного после второго коммутатора.A device for measuring signal parameters [1], comprising a measuring transducer and a reference signal source connected to the inputs of a switch, a signal transmission line, a second switch, a controlled resistance, a measuring device, a control unit, a comparison element and a source of nominal voltage. The output of the first switch is connected to a series-connected signal transmission line controlled by resistance and the second switch. The control terminals of the switches are connected to the first output of the control unit. One output of the second switch is connected to the input of the measuring device, and the other to one of the inputs of the comparison element. A source of rated voltage is connected to the second input of the comparison element. The output of the comparison element is connected to the input of the control unit, to the second output of which the control output of the controlled resistance is connected. In this device, a total correction of the line resistance occurs according to the result of comparing the nominal voltage and the voltage of the signal source measured after the second switch.

Недостатком этого устройства для измерения параметров сигнала является то, что при телеметрии затруднительно использовать удаленный источник образцового сигнала, а так же возникает необходимость в наличии средств контроля удаленного источника. Это необходимо для обеспечения точности и надежности измерений, что предъявляет очень жесткие требования к применению данного устройства и в случае использования пассивных датчиков в системе мониторинга эти требования трудновыполнимы. Кроме того, для уменьшения влияния температуры окружающей среды на результаты регистрации слабых сигналов необходимо использовать схему температурного контроля питания для источника образцового сигнала и для источника номинального напряжения, что обусловлено значительными изменениями температуры окружающей среды при мониторинге. Наличие двух независимых источников образцового и номинального The disadvantage of this device for measuring signal parameters is that when telemetry is difficult to use a remote source of a reference signal, as well as there is a need for means of monitoring a remote source. This is necessary to ensure the accuracy and reliability of measurements, which makes very stringent requirements for the use of this device and in the case of using passive sensors in the monitoring system, these requirements are difficult to fulfill. In addition, to reduce the influence of ambient temperature on the results of recording weak signals, it is necessary to use a temperature control circuit for the reference signal source and for the nominal voltage source, which is due to significant changes in the ambient temperature during monitoring. The presence of two independent sources of exemplary and nominal

напряжений приводит к погрешности измерений, связанной с возможной взаимной нестабильностью источников.voltages leads to measurement errors associated with possible mutual instability of sources.

Известно устройство для измерения параметров сигнала [2], которое берется за прототип, содержащее измерительный преобразователь, первый коммутатор, линию для передачи сигнала, последовательно соединенные управляемое сопротивление и второй коммутатор, блок управления, измерительный прибор, источник номинального напряжения, датчик тока и эталонное сопротивление. Измерительный преобразователь, подключен к одному из входов первого коммутатора, при этом выход этого коммутатора соединен с одним из входов управляемого сопротивления через линию для передачи сигнала, другой вход управляемого сопротивления подключен к входу второго коммутатора, один выход которого подключен ко входу измерительного прибора, причем управляющие выводы коммутаторов соединены с первым выходом блока управления, а второй выход блока управления подсоединен к управляющему выводу управляемого сопротивления, источник номинального напряжения подключен к другому входу второго коммутатора через эталонное сопротивление, при этом эталонное сопротивление также подключено к входам датчика тока, выход которого подключен к входу блока управления, а второй вход первого коммутатора соединен с общим проводом линии и измерительного преобразователя. Это устройство позволяет скомпенсировать изменение сопротивления линии и устранить соответствующие погрешности при измерении параметров сигнала.A device for measuring signal parameters [2], which is taken as a prototype, comprising a measuring transducer, a first switch, a signal transmission line, a controllable resistance and a second switch, a control unit, a measuring device, a nominal voltage source, a current sensor and a reference resistance, are connected in series . The measuring transducer is connected to one of the inputs of the first switch, while the output of this switch is connected to one of the inputs of the controlled resistance via a signal transmission line, the other input of the controlled resistance is connected to the input of the second switch, one output of which is connected to the input of the measuring device, the outputs of the switches are connected to the first output of the control unit, and the second output of the control unit is connected to the control output of the controlled resistance, the source is rated voltage is connected to another input of the second switch through the reference resistance, while the reference resistance is also connected to the inputs of the current sensor, the output of which is connected to the input of the control unit, and the second input of the first switch is connected to the common wire of the line and the measuring transducer. This device allows you to compensate for changes in line resistance and eliminate the corresponding errors in the measurement of signal parameters.

Недостатком этого устройства для измерения параметров сигнала является то, что управляющее сопротивление позволяет компенсировать изменение сопротивления линии и устранить соответствующие погрешности только в ограниченном диапазоне. При значительных изменениях сопротивления линии, превышающих пределы изменения сопротивления управления, возникает ошибка измерения. Такая ошибка в данном устройстве не контролируется, что может привести к серьезным нарушениям функционирования мониторинговых устройств. Также не существует контроля за обрывом провода, т.е. при обрыве измерение сигнала продолжается с ошибкой.The disadvantage of this device for measuring signal parameters is that the control resistance allows you to compensate for changes in line resistance and eliminate the corresponding errors only in a limited range. With significant changes in the line resistance exceeding the limits of the change in the control resistance, a measurement error occurs. Such an error in this device is not controlled, which can lead to serious malfunctions of the monitoring devices. There is also no control over wire breaks, i.e. in the event of a break, the signal measurement continues with an error.

Таким образом, в рассмотренном устройстве отсутствие средств контроля предельных значений управляемого сопротивления не позволяет с достаточной точностью и надежностью измерять параметры слабых сигналов передаваемых через проводные линии.Thus, in the device under consideration, the lack of means to control the limiting values of the controlled resistance does not allow with sufficient accuracy and reliability to measure the parameters of weak signals transmitted through wire lines.

Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, заключается в повышении точности и надежности измерения параметров сигнала, поступающего от измерительного датчика к регистрирующей аппаратуре, через проводную линию.The problem, which is aimed by the claimed device, is to increase the accuracy and reliability of measuring the parameters of the signal from the measuring sensor to the recording equipment through a wired line.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство для измерения параметров сигнала, содержащее измерительный преобразователь, подключенный к одному из входов первого коммутатора, при этом выход этого коммутатора соединен с одним из входов управляемого сопротивления через линию для передачи сигнала, другой вход управляемого сопротивления подключен к входу второго коммутатора, один выход которого подключен ко входу измерительного прибора, причем управляющие выводы коммутаторов соединены с первым выходом блока управления, а второй выход блока управления подсоединен к управляющему выводу управляемого сопротивления, эталонное сопротивление, через которое источник номинального напряжения подключен ко другому входу второго коммутатора, при этом эталонное сопротивление также подключено к входам датчика тока, выход которого подключен к входу блока управления, а второй вход первого коммутатора соединен с общим проводом линии и измерительного преобразователя дополнительно введен блок контроля ошибки, выход которого подключен к измерительному устройству, один вход блока контроля ошибки подключен к управляемому сопротивлению, а ко второму входу блока контроля ошибки подключен выход датчика тока.The essence of the invention lies in the fact that in the device for measuring signal parameters containing a measuring transducer connected to one of the inputs of the first switch, the output of this switch is connected to one of the inputs of the controlled resistance via a line for signal transmission, the other input of the controlled resistance is connected to the input of the second switch, one output of which is connected to the input of the measuring device, and the control outputs of the switches are connected to the first output of the control unit, and the output of the control unit is connected to the control output of the controlled resistance, the reference resistance through which the source of the rated voltage is connected to another input of the second switch, while the reference resistance is also connected to the inputs of the current sensor, the output of which is connected to the input of the control unit, and the second input of the first switch connected to the common wire of the line and the measuring transducer an additional error control unit is introduced, the output of which is connected to the measuring device, one input d block error control is connected to a controllable resistance, and to a second input of the current sensor error control unit connected to the output.

На фиг.1. изображена схема устройства для измерения параметров сигнала. Устройство содержит измерительный преобразователь 1, первый коммутатор 2, линию для передачи сигнала 3, последовательно соединенные управляемое сопротивление 4 и второй коммутатор 5, блок управления 6, измерительный прибор 7, источник номинального напряжения 8, датчик тока 9, эталонное сопротивление Rэ и блок контроля ошибки 10.In figure 1. shows a diagram of a device for measuring signal parameters. The device comprises a measuring transducer 1, a first switch 2, a signal transmission line 3, a controlled resistance 4 and a second switch 5 connected in series, a control unit 6, a measuring device 7, a rated voltage source 8, a current sensor 9, a reference resistance Re and an error control unit 10.

Устройство работает следующим образом. Тестовый контроль сопротивления линии 3 осуществляется при таких положениях коммутаторов 2 и 5, в которых они находятся, как изображено на фиг.1 согласно управляющему воздействию с блока управления 6. Если сопротивление линии изменится, то изменится и значение тока, создаваемого источником номинального напряжения 8. В соответствии с этим на выходе датчика тока 9 появится сигнал, пропорциональный изменению сопротивления линии, который используется для корректировки значения управляемого сопротивления 4 сигналом с выхода устройства управления 6. Благодаря этому суммарное сопротивление линии, включающее сопротивление линии и управляемое сопротивление, остается неизменным. Это позволяет исключить влияние нестабильности характеристик линий связи на результаты измерения параметров сигнала. Блок контроля ошибки 10 анализирует сигналы с датчика тока 9 и управляемого сопротивления 4 и выдает сигнал ошибки измерительному прибору при обрыве линии 3 или при достижении предельных значений управляемого сопротивления. Блок контроля ошибки вырабатывает сигнал ошибки при наличии сигнала перестройки управляемого сопротивления от датчика тока 9 в сторону превышающему предел подстройки. В случае обрыва линии управляемое сопротивление быстро встанет в нижнее свое предельное значение, что немедленно зафиксирует блок контроля ошибки.The device operates as follows. Test control of the resistance of line 3 is carried out at the positions of the switches 2 and 5 in which they are located, as shown in Fig. 1 according to the control action from the control unit 6. If the resistance of the line changes, the value of the current generated by the source of rated voltage 8 will also change. In accordance with this, a signal proportional to the change in the line resistance appears on the output of the current sensor 9, which is used to adjust the value of the controlled resistance 4 by the signal from the output of the control device 6. Due to this, the total line resistance, including line resistance and controlled resistance, remains unchanged. This eliminates the influence of instability of the characteristics of communication lines on the measurement results of signal parameters. The error control unit 10 analyzes the signals from the current sensor 9 and the controlled resistance 4 and generates an error signal to the measuring device when the line 3 is broken or when the limit values of the controlled resistance are reached. The error control unit generates an error signal in the presence of a signal for tuning the controlled resistance from the current sensor 9 to a side exceeding the tuning limit. In the event of a line break, the controlled resistance will quickly fall to its lower limit value, which will immediately fix the error control unit.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Патент РФ №2254580 С1, МПК G01R 17/02, Опубликован 20.06.2005 Бюл. №17.1. RF patent №2254580 C1, IPC G01R 17/02, published on June 20, 2005 Bull. Number 17.

2. Патент РФ №54206, МПК G01R 17/02, Опубликован 10.06.2006 Бюл. №16.2. RF patent No. 54206, IPC G01R 17/02, published on 06/10/2006 Bull. No. 16.

Claims

A device for measuring signal parameters, comprising a measuring transducer connected to one of the inputs of the first switch, the output of this switch being connected to one of the inputs of the controlled resistance via a signal transmission line, the other input of the controlled resistance connected to the input of the second switch, one output of which is connected to the input of the measuring device, and the control outputs of the switches are connected to the first output of the control unit, and the second output of the control unit is connected to to the output of the controlled resistance, the reference resistance through which the source of the rated voltage is connected to another input of the second switch, while the reference resistance is also connected to the inputs of the current sensor, the output of which is connected to the input of the control unit, and the second input of the first switch is connected to a common wire of the line and measuring transducer, characterized in that an error control unit is introduced, the output of which is connected to the measuring device, one input of the error control unit is connected to ravlyaetsya resistance, and to a second input of the current sensor error control unit connected to the output.