SE413115B

SE413115B - SET AND INSTRUMENTS FOR DETERMINATION AND REGISTRATION OF THE FREQUENCY DISTRIBUTION OF PAIRS OF EXCEEDING INTERVAL LIMITS AS A FUNCTION OF THE MAXIMUM AND MINIMUM WORLD IN AN ELECTRIC SIGNAL, WHICH AMPLIED VARIES WITH ...

Info

Publication number: SE413115B
Application number: SE7404809A
Authority: SE
Inventors: L E Doherty; A K Patterson
Original assignee: Commw Of Australia
Priority date: 1973-04-10
Filing date: 1974-04-09
Publication date: 1980-04-14
Also published as: FR2225789B1; GB1470071A; FR2225789A1

Description

7404809-1 antalet gånger, som flygplanets normala acceleration överskrider vart och ett av ett antal på förhand bestämda tröskelvärden. Infor- mationen från detta instrument tillåter icke någon noggrann uppskatt- ning av utmattningen. Även mera komplicerade instrument har använts, som kontinuerligt inregistrerar rörelse och läge för flygplan i alla frihetsgrader, samt några andra relevanta upplysningar. Denna infor- mation används sedan i en matematisk modell för strukturen för att- framräkna pâkänningarna i vilken del som helst. Denna metod erford- rar en flygburen inregistreringsapparat, som inregistrerar på magnet- band, ett stort antal givare samt en omfattande markstation med data- behandlingsmöjligheter. Precisionen i den slutliga utmattningsberäk- ningen beror på giltigheten av den komplicerade matematiska modell, som behövs för att bestämma pâkänningarna. 7404809-1 the number of times that the aircraft's normal acceleration exceeds each of a number of predetermined threshold values. Infor- information from this instrument does not allow any accurate exhaustion. Even more complicated instruments have been used, which continuously records the movement and position of aircraft in all degrees of freedom, as well as some other relevant information. This information mation is then used in a mathematical model of the structure for calculate the stresses in any part. This method requires an airborne recording apparatus, which records on magnetic bands, a large number of sensors and an extensive ground station with data treatment options. The precision of the final fatigue calculation depends on the validity of the complex mathematical model, needed to determine the stresses.

Ett idealt övervakningsinstrument för beräkning av graden av utmattning borde i första hand arbeta med givare, som ger en direkt angivelse av påkänningarna, som t.ex. trådtöjningsgivare. För det andra bör signalerna från dessa givare behandlas för att därifrån få ut alla upplysningar, som är relevanta för utmattningen och lagra blott dessa data. Det första av dessa krav kan uppfyllas med hjälp av känd teknik. Den beskrivna uppfinningen innebär ett sätt att till- fredsställa det andra kravet.An ideal monitoring tool for calculating the degree of Exhaustion should primarily work with sensors, which provide a direct indication of the stresses, such as wire strain gauge. For it others, the signals from these sensors should be processed to get from there out all the information, which is relevant to the exhaustion and store only this data. The first of these requirements can be met with the help of known technology. The described invention provides a method of satisfy the second requirement.

Det innebär en god approximation att antaga, att utmattnings- skador ej beror på ändringshastigheten för påkänningar. Detta låter antyda, att i en följd av belastningar blott maximi- och minimivärde- na i belastningshistorien är av vikt. En jämförelse med fallet med belastningscykler med konstant amplitud leder till att dessa maxima och minima bör paras för att ge cykler på sådant sätt, att varje cy- kel ger samma skada som en cykel med samma amplitud och medelvärde ger vid provning med konstant amplitud. Resultaten av utmattningsprov, som utförts med cyklisk.he1astning med konstant amplitud kan därefter användas, med hjälp av en lämplig teori för utmattning, för att be- räkna den utmattningsskada, som alstrats under ett godtyckligt belast- ningsförlopp. j ,Det finns många möjliga sätt att para maxima och minima för att få fram utmattningscykler. Följande sätt uppfyller de fordringar, som ges av teorin för utmattning: a) Haximivärde mot minimivärde.It is a good approximation to assume that fatigue damage does not depend on the rate of change of stresses. This sounds suggest that, as a result of loads, only the maximum and minimum in the load history are important. A comparison with the case of load cycles with constant amplitude lead to these maxima and minima should be paired to provide cycles in such a way that each cycle kel gives the same damage as a cycle with the same amplitude and mean value gives when testing at constant amplitude. The results of fatigue tests, performed with constant amplitude cyclic loading can then be used, using an appropriate fatigue theory, to calculate the fatigue damage generated under an arbitrary load progression. j, There are many possible ways to pair maxima and minima for to produce fatigue cycles. The following methods meet the requirements given by the theory of fatigue: a) Maximum value versus minimum value.

De största maximi paras med de lägsta minima för att bilda en cykel, de näst största maximi paras med de näst lägs- 7404809-1 ta minima för att bilda nästa cykel osv. bl Nivågränscykler. Överföring av ett tidigare förlopp till nivågränspar kan betraktas som en löpande utjämningsprocess, där den minsta störningen först uppletas, värdena för de två vändpunkterna därefter noteras för att definiera det första nivågränspa- ret, varefter störningen utbytes mot en jämn kurva. Denna procedur upprepas därpå, tills alla vändpunkter inräknats. c) Nivåintervallräkning mellan på varandra följande maxima och minima. Två lika nivåintervall, som genomgàs åt motsatta håll, avparas för att bilda en cykel.The largest maxi are paired with the lowest minima to form one cycle, the second largest maximums are paired with the second lowest 7404809-1 take minima to form the next cycle, etc. bl Level levels cycles. Transfer of a previous process to level limit pairs can considered as an ongoing equalization process, where the smallest the disturbance is first detected, the values of the two turning points then noted to define the first level limit after which the disturbance is replaced by a smooth curve. This procedure is then repeated, until all turning points are included. c) Level interval calculation between successive maxima and minimum. Two equal level intervals, which are reviewed for opposite hold, paired to form a cycle.

När flera olika typer av tidigare belastningshistorier skall överföras till ekvivalenta cykler av konstant amplitud genom någon av de tre ovannämnda metoderna, år det tydligt, att metoden med ni- vàgränscykler är den enda, där varken stora eller små belastningar förblir oräknade eller stora ändringar räknas för ofta. Från teoretisk synpunkt är denna metod alltså bäst, och i den mån utmattningscykler är ett giltigt begrepp, synes den vara den lämpligaste och allmännas- te definitionen. Emellertid har denna metod använts föga i praktiken, delvis på grund av avsaknad av en praktisk metod för att detektera och registrera nivâgränspar. Den mest direkta metoden för att få fram u nivågränspar genom den ovan angivna utjämningsmetoden erfordrar en inregistrering av värdet för varje maximi- och minimivärde, samt den ordning, i vilken dessa extremvärden uppträder. Den erfordrade mäng- den data är så stor, att inregistering på magnetband eller med hjälp av System med motsvarande minneskapacitet erfordras. Uppgiften att behandla dessa data är sådan, att en mindre dator eller motsvarande erfordras. En sådan lösning är i allmänhet alltför besvärlig vid flyg- planstillämpningar, där utrymme, vikt och tillförlitlighet är vikti- ga faktorer, så att magnetbandssystem verkar ofördelaktiga, inte minst därigenom, att de bryter mot principen, att blott väsentliga data skall inregistreras.When several different types of previous load histories should transmitted to equivalent cycles of constant amplitude by someone of the three methods mentioned above, it is clear that the road limits cycles are the only ones where neither large nor small loads remain uncounted or major changes are counted too often. From theoretical point of view, this method is thus best, and to the extent that fatigue cycles is a valid concept, it seems to be the most appropriate and public te definition. However, this method has been little used in practice, partly due to the lack of a practical method of detection and register level limit pairs. The most direct method of obtaining u level limit pairs through the above leveling method require one registration of the value for each maximum and minimum value, and the order in which these extreme values occur. The required quantity the data is so large, that registration on magnetic tape or with the help of Systems with equivalent memory capacity are required. The task of process this data is such that a smaller computer or equivalent required. Such a solution is generally too cumbersome in aviation plan applications, where space, weight and reliability are important factors, so that magnetic tape systems seem disadvantageous, not least in that they violate the principle that only essential data shall be registered.

Ehuru diskussionen ovan isynnerhet hänför sig till problemet med beräkning av utmattningsskador, är det klart, att metoden med ni- vågränscykler är ett giltigt sätt att beskriva varje icke-determinis- tisk process. ' Det framgår alltså, att ändamålet med uppfinningen är att an- ge ett enkelt och praktiskt instrument, som använder en förbättrad -7404809-1 metod för att registrera frekvensfördelningen för nivägränspar i en kontinuerlig process.Although the discussion above relates in particular to the problem with the calculation of fatigue injuries, it is clear that the wave boundary cycles is a valid way of describing any non-deterministic process. ' It is thus apparent that the object of the invention is to provide a simple and practical instrument, which uses an improved -7404809-1 method for registering the frequency distribution for level limit pairs in a continuous process.

Enligt uppfinningen tillfredsställes detta och andra ändamål, som framgår av den fortsatta beskrivningen, genom ett sätt i enlig- het med kännetecknen i patentkrav 1. För uppfinningens realiserande utnyttjas företrädesvis ett instrument i enlighet med patentkrav 7.According to the invention, this and other objects are satisfied, as can be seen from the following description, by means of a method according to the features of claim 1. For the realization of the invention an instrument according to claim 7 is preferably used.

Det är därvid lämpligt om ett första avkänningsmedel instäl- ler ett indikatortillstånd, och ett andra avkänningsmedel borttar detta, samtidigt som registrering sker. Närmare bestämt finns därvid en räknare för övervakning av utmattning i strukturer, inklusive me- del för avkänning av en signal från en givare, vilken signal avges, när en första belastningsnivå passeras under belastningens stigan- de, medel för avkännande av en signal från den nämnda eller någon annan givare, vilken signal representerar ett passerande genom en andra belastningsnivâ under minskning, varvid de tvâ nämnda belast- ningsnivåerna definierar en belastningsskillnad, samt slutligen me- del för pâverkande av en räknare eller någon annan registrerande an- ordning som svar på avkännandet av de båda signalerna. Det kan mär- kas, att medan belastningar definieras, andra parametrar kan utbyta o dessa.It is then appropriate if a first sensing means is set. an indicator state, and a second sensing means removes this, at the same time as registration takes place. More specifically, there is a calculator for monitoring fatigue in structures, including part for sensing a signal from a sensor, which signal is emitted, when a first load level is passed during the loading of the load they, means for sensing a signal from said or someone another sensor, which signal represents a passing through one second load level during reduction, whereby the two mentioned load levels define a load difference, and finally part for the influence of a counter or any other registering order in response to the detection of the two signals. It can be kas, that while loads are defined, other parameters can exchange o these.

Som kommer att framgå av följande beskrivning, medför ovan- nämnda avkänning av signaler registrering blott av överskridande av nivågränspar under den belastningshistoria, som avkännes av givarna.As will be apparent from the following description, the above said sensing of signals recording only by exceeding level limit pairs during the load history sensed by the sensors.

Med andra ord kan ovannämnda aspekt av uppfinningen betrak- tas-som ett sätt att ordna medel för avkänning av uppträdandet av ni- vâpar i form av sådana nivåpar, vilkas område täcker ett eller flera. av ett antal i förväg inställda områden samt räknande av antalet sådana uppträdanden för att i praktiken ange den sammanslagﬂä fördel- ningen av nivåpar i den tvådimensionella rymden, som definieras av område och medelvärde. Sådana nivåpar kommer hädanefter att omtalas som nivåparsöverskridanden.In other words, the above aspect of the invention may be considered. taken as a means of arranging means for sensing the occurrence of weapons in the form of such level pairs, the area of which covers one or more. of a number of preset areas and counting of the number such behaviors in order to indicate in practice the merger the level pair in the two-dimensional space, defined by area and mean. Such level pairs will henceforth be discussed as level pair crossings.

Avkännandet av niväpar utföres lämpligen som en tvâstegspro- cess, varvid början av ett nivåparsöverskridande inställer ett indi- katortillstånd eller en bistabil vippa, samt fullbordandet av nivå- parsöverskridandet nollställer detta tillstånd eller denna vippa.The detection of level pairs is suitably performed as a two-step process. cess, whereby the beginning of a level crossing sets an indi- permit or a bistable rocker, as well as the completion of the pair crossing resets this state or this rocker.

Påbörjande och avslutning av nivâparsöverskridandet bestämes genom avkänning av passerandet av två nivåer. En övergång i stigande av den högre nivån får ange påbörjande av ett nivåparsöverskridande, .J s 7404809-1 och ett nedåtgående passerande av den undre nivån får ange avslut- ning av nivåparsöverskridandet. Som emellertid kommer att framgå av det följande, finns ett antal ekvivalenta par av nivåpasseranden, som kan användas. Räknare eller andra registreringsanordningar fin- nes, som registrerar varje övergång av indikatortillstånd från in- ställning till nollställning.The beginning and end of the level pairing is determined by sensing the passage of two levels. A transition in the rise of the higher level may indicate the beginning of a level pair crossing, .J s 7404809-1 and a downward pass of the lower level may indicate the end exceeding the level pair. As will be seen, however the following, there are a number of equivalent pairs of level passers-by, that can be used. Counters or other recording devices which registers each transition of indicator state from the position to zero.

Som kommer att framgå av den fortsatta beskrivningen, får ovannämnda avkänning av nivåpasseringar den effekten, att de regist- -rerar endast nivåparsöverskridanden, samtidigt som alla sådana under registrerad tid inregistreras.As will be apparent from the following description, may the above-mentioned sensing of level crossings has the effect that the -reys only level pair crossings, at the same time as all such sub registered time is registered.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas både förenklat i prin- cip och i form av föredragna utföringsexempel i anslutning till rit- ningarna, varvid det sålunda förklaringsvis och i exempelform utlag- da givetvis ej skall tolkas såsom inskränkande för uppfinningens skyddsomfång. _ Fig. 1 - 4 utgör grafer av förenklade funktioner, som visar belastningars variation med tiden och används för förklaring av de i sättet och apparaturen använda metoderna.The invention will now be described both in simplified form in principle. and in the form of preferred embodiments in connection with the drawing the explanatory memorandum, which is thus explanatory and exemplary. then of course should not be construed as restricting the invention scope of protection. _ Figs. 1 - 4 are graphs of simplified functions, which show load variation over time and is used to explain them in the method and apparatus use the methods.

I Fig. 5 är ett blockschema för en särskilt lämplig form av räk- nare enligt uppfinningenß ' Fig.6 visar en lämplig matrisform för indikatortillstånd för räknaren i fig. 5.In Fig. 5 is a block diagram of a particularly suitable form of calculation. according to the invention Fig. 6 shows a suitable matrix form for indicator states for the counter in Fig. 5.

Fig. 7 är ett mera detaljerat blockschema för räknaren i fig. s. _' Fig. 8 är ett flödesschema, som förklarar den process, som utföres av räknaren.Fig. 7 is a more detailed block diagram of the counter of Figs. s. _ ' Fig. 8 is a flow chart explaining the process which performed by the counter.

Fig. 9 är ett blockschema för en alternativ form av räknare.Fig. 9 is a block diagram of an alternative form of counter.

Fig. 10 är ett blockschema över tidgivningsgeneratorn i fig. 9.Fig. 10 is a block diagram of the timing generator of Figs. 9.

Fig. ll är ett blockschema över sektionerna för nivâdetektion och kanaluppdelning i fig. 9.Fig. 11 is a block diagram of the level detection sections and channel division in Fig. 9.

Fig. 12 är ett blockschema över logiken i fig. 9 för framräk- ning av nivâparsöverskridanden. .Fig. 12 is a block diagram of the logic of Fig. 9 for level pair crossings. .

Fig. 13 är ett flödesschema för den process, som utföres av räknaren i fig. 9.Fig. 13 is a flow chart of the process performed by the counter in Fig. 9.

Fig. 14, slutligen, är en grafisk framställning av hur proces- sen utföres på ett förenklat förlopp.Fig. 14, finally, is a graphical representation of how the process then performed in a simplified process.

Som ovan angivits består de värdefullaste utgångsdata för en beräkning av utmattningsskador av frekvensfördelningen av nivågräns- par för belastning. Som ovan beskrivits, definieras ett nivåtl , 74048994 gränspar som ett par vändpunkter och beskrives av variabelns värde vid dessa två vändpunkter. Ett nivågränspar, som erhållits genom avparning av vändpunkter med värdena a och b betecknas nedan som R.P. (a,b). För att R.P. (a,b) skall inträffa, måste variabeln först passera nivån b i riktning mot nivån a, ha en vändpunkt vid a, följd av en vändpunkt vid b, samt slutligen passera nivån a. Inträffandet av alla dessa fyra händelser är nödvändigt och tillräckligt för upp- trädandet av ett nivågränspar. Ett system för detektion av uppträdan- det av nivågränspar måste sålunda tillförsäkra, att alla fyra händel- serna har inträffat, innan ett nivågränspar registreras. Fig. l visar tre olika förlopp, med nivågränsparet R-P. (a,b): A, där a)-b, B, där a< b, samt C, där nivågränsparet har överlagrade, mindre nivågränspar.As stated above, the most valuable output data for one calculation of fatigue injuries from the frequency distribution of the level limit pair for load. As described above, a level 1 is defined , 74048994 boundary pair as a pair of turning points and is described by the value of the variable at these two turning points. A level limit pair, obtained through pairing of turning points with values a and b is referred to below as R.P. (a, b). In order for R.P. (a, b) is to occur, the variable must first pass level b in the direction of level a, have a turning point at a, sequence of a turning point at b, and finally pass level a. The occurrence of all these four events is necessary and sufficient to the entry of a level boundary pair. A system for detecting behavior the level limit pair must thus ensure that all four events have occurred, before a level limit pair is registered. Fig. 1 shows three different processes, with the level boundary pair R-P. (a, b): A, where a) -b, B, where a <b, and C, where the level boundary pair has superimposed, smaller level boundary pairs.

En registrering för värdena för alla nivågränspar, som uppträtt under ett tidsförlopp med påkänningan ger tillräcklig information för beräkning med precision av utmattningsskador. Eftersom emellertid normalt ett mycket stort antal sådana händelser skulle få uppträda, innan någon väsentlig skada uppkommer, föredrar man en approximation av histogramtyp av den kontinuerliga frekvensdistributionen för nivå- gränsparen, eftersom både räknearbetet och det erforderliga minnesut- rymmet reduceras till ett mera praktiskt omfång utan väsentlig precisionsförlust i beräkningens resultat. Överföringen .till histo- gramform kan lämpligen utföras vid själva detektionen av nivågränsparen genom att grovt kvantisera ingångssignalerna genom uppdelning av nivå- omfånget i ett antal band, skilda åt av ett antal nivåer. Ett nivå- gränspar med vändpunkter vid värdena b, c U>)c) registreras då som R.P. (ai, aj), där ai antal nivåer, som erfordras för att få en någorlunda noggrann approxi- mation av nivågränsparens fördelning någonstans mellan 6 och 12.A registration for the values for all level limit pairs, which have occurred during a period of time with the stress provides sufficient information for calculation with precision of fatigue injuries. Because, however normally a very large number of such events would occur, before any significant damage occurs, an approximation is preferred of the histogram type of the continuous frequency distribution for level the boundary pair, since both the counting work and the required memory space is reduced to a more practical scope without significant loss of precision in the results of the calculation. The transfer .to histo- gram form can be conveniently performed in the actual detection of the level boundary pairs by roughly quantizing the input signals by dividing the level the range of a number of bands, separated by a number of levels. A level boundary pair with turning points at the values b, c U>) c) is then registered as R.P. (ai, aj), where ai number of levels required to obtain a reasonably accurate approximation mation of the level limit pair distribution somewhere between 6 and 12.

Frekvensfördelningen för nivågränsparen är likaledes väl definie- rad av antalet nivåparsöverskridanden. Ett nivåparsöverskridande för nivåerna a, b inträffar närhelst ett nivågränspar inträffar med vänd- punkter, som ligger utanför intervallet (a,b). Ett sådant nivåpars- överskridande betecknas R.P.E. (a,b). Sålunda alstrar R.P. (c,d) ett nivåparsöverskridande R.P,E. (a,b), om intervallet (a,b) i sin helhet befinner sig inom intervallet (c,d).The frequency distribution of the level limit pairs is also well defined. row of the number of level pair crossings. A level crossing for levels a, b occur whenever a level boundary pair occurs with reversal points, which are outside the range (a, b). Such a level pair excessively designated R.P.E. (a, b). Thus, R.P. (c, d) a cross-pair R.P, E. (a, b), about the interval (a, b) in its entirety is within the range (c, d).

För att R.P.E. (a,b) skall uppträda, måste signalen korsa båda nivåerna a och b tre gånger, som visas i fig. 3. Emellertid är den ena i paret a? och al, samt den ena av paret bl, och bT överflödiga, eftersom den ena av uppsättningarna av fyra nivåpassager, som är över J efter borttagande av en i varje par med nödvändighet implicerar uppträdandet av de borttagna nivåpassagerna; Vilken som helst av tänkbara uppsättningar av fyra nivåpassager kvarstående efter bort- tagandet kan sålunda användas för att ange uppträdandet av en R.P.E. (a,b). Fig. 3 visar ett nivåparsöverskridande bestående av ett maximum, följt av ett minimum. Motsvarande resonemang kan till- lämpas på ett nivåparsöverskridande bestående av ett minimum följt av ett maximum.In order for R.P.E. (a, b) must occur, the signal must cross both levels a and b three times, as shown in Fig. 3. However, it is ena i paret a? and al, and one of the pair bl, and bT superfluous, because one of the sets of four level passages, which is over J after removal of one in each pair necessarily implies the behavior of the deleted level passages; Any of possible sets of four level passages remaining after removal the take can thus be used to indicate the behavior of a R.P.E. (a, b). Fig. 3 shows a level pair crossing consisting of a maximum, followed by a minimum. Corresponding reasoning can be applied to a level crossing consisting of a minimum followed of a maximum.

Detektionen av nivåparsöverskridanden kan förenklas, om det antages, att i begynnelsen processen börjar vid det lägsta möjliga värdet samt slutligen fortsätter till det största möjliga värdet.The detection of level pair crossings can be simplified, if so it is assumed that in the beginning the process begins at the lowest possible value and finally proceeds to the largest possible value.

Alternativt kan det motsatta antagandet göras. Vart och ett av dessa antaganden implicerar, att två av de fyra nivåöverskridanden, som erfordras för ett nivåparsöverskridande,alltid måste uppträda, så att det blott är nödvändigt att detektera de återstående två nivåöver- skridandena. Denna situation illustreras i fig. 3, där det antages, att signalen börjar på den lägsta nivån och fortsätter till det högsta möjliga värdet. I fig. 3(a) alstras nivåpasserandena 1, 2, 3, 4 av R.P. (c,d), men överskridandena 1 och 4 impliceras av de antagna begynnelse- och sluttillstånden. I fig. 3(b) alstras nivåpassagerna 3, 4, 5 och 6 av R.P. (c,d), men R.P. (e,f) alstrar också nivåpassa- gerna 3 och 4, så att nivåpassagerna 5 och 6 är tillräckliga för att detektera R.P. E. (a,b), som alstras av R.P. (c,d). Det är sålunda tydligt, att för att detektera alla R.P.E. (a,b) är det tillräckligt att detektera uppträdandet av en uppåtgående passage av nivån a, följd av en nedåtgående passage genom nivån b. Passeranden av nivån a, följande en tidigare passage av nivån a utan mellankommande korsning av b måste bortses ifrån, och passage: av nivån b följande på en tidigare passage av nivån b utan mellankommande passage av nivån a måste likaså bli obeaktade. Det framgår av det ovanstående, att alla R.P.E. (a,b) med denna procedur kommer att detekteras oavsett i vilken ordning maxima och minima uppträder i ett nivågränspar.Alternatively, the opposite assumption can be made. Each of these assumptions imply that two of the four level crossings, which required for a level crossing, must always occur, so that it is only necessary to detect the remaining two level the slips. This situation is illustrated in Fig. 3, where it is assumed that that the signal starts at the lowest level and continues to the highest possible value. In Fig. 3 (a), the level passes 1, 2, 3, 4 are generated R.P. (c, d), but the overruns 1 and 4 are implied by the assumed ones start and end states. In Fig. 3 (b) the level passages are generated 3, 4, 5 and 6 by R.P. (c, d), but R.P. (e, f) also generates level 3 and 4, so that level passages 5 and 6 are sufficient to detect R.P. E. (a, b), generated by R.P. (c, d). It is so clearly, that in order to detect all R.P.E. (a, b) it is sufficient to detect the occurrence of an upward passage of level a, sequence of a downward passage through level b. The passage of level a, following a previous passage of level a without intermediate intersection of b must be disregarded, and passage: of level b following on a previous passage of level b without intermediate passage of level a must also be disregarded. It appears from the above, that all R.P.E. (a, b) with this procedure will be detected regardless of which order maxima and minima appear in a level limit pair.

I ovanstående exempel har ett bestämt par av nivåpassager an- vänts för att detektera nivåparsöverskridanden. Ett motsvarande resonemang kan emellertid tillämpas för vilket som helst av de fyra möjliga paren av nivåpassager, som visas i fig. 4. Ett motsvarande resonemang kan också användas, om det antages, att variabeln börjar på det högsta värdet och slutligen går till det lägsta möjliga värdet.In the above example, a particular pair of level passages have been used. turned to detect level pair crossings. An equivalent reasoning can, however, be applied to any of the four possible pairs of level passages, as shown in Fig. 4. A corresponding reasoning can also be used, assuming the variable begins at the highest value and finally goes to the lowest possible value.

I praktiken ger antagandena rörande begynnelse- och slutvärden icke några svårigheter. Antagandet om slutvärdet är alltid giltigt, 7404809-1 ¿ _7uo4ao9-1 eftersom i alla sannolikhetsprocesser sannolikheten för att variabeln skall uppnå ett av extremvärdena vid någon tidpunkt i framtiden all- tid är ett. Antagandet för begynnelsevärdet är fullständigt realistiskt för strukturer, som utsättes för belastningar i blott en riktning, men detta gäller i mindre grad för belastningar, som kan gå åt båda hållen. Emellertid är effekten försumbar i den långa följd av belastningar, som erfordras för att alstra någon väsentlig utmattningsskada. Om det är nödvändigt, kan korrektioner utföras, om det verkliga begynnelsetillståndet är känt.In practice, the assumptions provide initial and final values no difficulties. The assumption of the final value is always valid, 7404809-1 ¿ _7uo4ao9-1 because in all probability processes the probability of the variable shall reach one of the extreme values at some point in the future time is one. The assumption for the initial value is complete realistic for structures that are subjected to loads in only one direction, but this applies to a lesser extent to loads, which can go both ways. However, the effect is negligible in the long run resulting from loads, which are required to generate any significant fatigue injury. If necessary, corrections can be made, if the true initial state is known.

Ovanstående beskrivning ger vid handen en enkel metod för räkning av nivåparsöverskridanden. Dennåvisas i blockschemaform i fig. 5 för R.P.E. (a,b), a)b. Två detektorkretsar 1 och 2 för nivå- passage används för att detektera uppåtgående passage av nivån a (krets 1) och nedåtgående passage av nivå b (krets 2). En uppåt- gående passage av nivå a inställer en vippa 3 till ett 1-tillstånd, och nästa nedåtgående passage av nivån b återställer vippan 3 till ett 0-tillstånd. Av det ovanstående framgår, att varje övergång från l-tillstånd till O-tillstånd anger uppträdandet av ett nivåpars- överskridande R-P.E. (a,b). Varje sådan övergång ökar med en enhet det tal, som lagras i en räknare 4, som sålunda vid varje tidpunkt innehåller det totala antalet nivåparsöverskridanden R-P.E. (a,b), som har uppträtt intill denna tidpunkt.The above description provides at hand a simple method for count of level pair crossings. This is shown in block diagram form in Fig. 5 for R.P.E. (a, b), a) b. Two detector circuits 1 and 2 for level passage is used to detect upward passage of level a (circuit 1) and downward passage of level b (circuit 2). An upward current passage of level a sets a flip-flop 3 to a 1 state, and the next downward passage of level b resets flip-flop 3 to a 0 state. From the above, it appears that each transition from 1 state to 0 state indicates the occurrence of a level pair exceeding R-P.E. (a, b). Each such transition increases by one unit the number stored in a counter 4, which is thus at any given time contains the total number of level pair crossings R-P.E. (a, b), which has appeared up to this time.

Om det möjliga omfånget för ingångssignalen delas i n+1 band av n nivåer, finns det ett totalantal om nz klasser av nivågränspar.If the possible range of the input signal is divided into n + 1 bands of n levels, there is a total of nz classes of level limit pairs.

Om ordningen för uppträdandet av maximum och minimum är ovidkommande, som är fallet vid övervakning av utmattning, minskas detta antal till n(n+1)/2, vilket erfordrar en uppsättning om n(n+1)/2 vippor.If the order of conduct of maximum and minimum is irrelevant, as is the case with fatigue monitoring, this number is reduced to n (n + 1) / 2, which requires a set of n (n + 1) / 2 flip-flops.

Motsvarande indikatortillstånd kan lämpligen arrangeras i en triangu- lär matris, med tillståndet för R-P.E. (ai, ajg, utgörande elementet (i,j) i matrisen. Vid en uppåtgående nivåpassage av nivån ai in- ställes alla tillstånden i rad i till ett l-tillstånd, och vid en nedåtgående passage av nivån aj inställes alla indikatortillstånd i spalten j till O-tillstånd. En indikatortillståndsmatris för ett system med fem nivåer visas i fig. 6. Ovanstående diskussion om- fattar fallet med nivåparsöverskridanden av formen R.P.E. (ai, ai), vilkas vändpunkter blott behöver ligga i intill varandra liggande band, och vilka detekteras genom nivåpassager för samma nivå i mot- satta riktningar. Eftersom i gränsfallet ett nivåparsöverskridande R.P.E. (ai, ai) kan alstras av ett nivågränspar mellan nivåer på J '74048Û9'1 É nollavstånd, beskrives sådana nivåparsöverskridanden som degenererade, och nivågränspar, vilkas vändpunkter ligger i intilliggande band, be- tecknas som degenererade nivågränspar. Antalet sådana skulle i praktiken bli mycket stort, och många av dessa skulle då ha sin orsak i små vibrationer eller små fluktuationer, som icke orsakar någon nämnvärd utmattningsskada. Det registrerade antalet kan vidare tänkas ökas av räkning på grund av elektriskt brus eller drift i avkännings- anordningarna. Följaktligen är det inte i normala fall nödvändigt att räkna degenererade nívåparsöverskridanden. Detta reducerar då antalet klasser av nivågränspar till n(n-1)/2, och detta är ekvivalent med ett borttagande av diagonalelementen från matrisen för indikator- tillstånden.Corresponding indicator states can be conveniently arranged in a triangular learn matrix, with the state of R-P.E. (ai, ajg, constituting the element (i, j) in the matrix. In the case of an upward level crossing of level a in all states in a row are set to an l state, and at one downward passage of level aj all indicator states are set in column j to O state. An indicator state matrix for one five-level system is shown in Fig. 6. The above discussion of understands the case of level pair transgressions of the form R.P.E. (ai, ai), whose turning points only need to be adjacent to each other bands, and which are detected by level passes for the same level in set directions. Because in the borderline case a level crossing R.P.E. (ai, ai) can be generated by a level boundary pair between levels of J '74048Û9'1 É zero spacing, such level pair crossings are described as degenerate, and level boundary pairs, the turning points of which lie in adjacent bands, drawn as degenerate level limit pairs. The number of such would be in the practice would be very large, and many of these would then have their cause in small vibrations or small fluctuations, which do not cause any significant fatigue damage. The registered number is also conceivable increased due to electrical noise or sensing operation the devices. Consequently, it is not normally necessary to count degenerate level crossings. This then reduces the number of classes of level limit pairs to n (n-1) / 2, and this is equivalent with a removal of the diagonal elements from the matrix for indicator conditions.

Den enklaste formen av en räknare för nivåparsöverskridanden kan tänkas bestå av en uppsättning av detektorer för nivåöverskridan- den, en matris för indikatortillstånd samt en uppsättning räknare, varvid en fullständig uppsättning finnes för varje belastning eller annan signal, som önskas övervakád. Ett brett område av olika tekniska metoder finnes för utförande av var och en av ovannämnda funktioner, från rent mekaniska via elektromekaniska och till rent elektroniska, medan upplagringsfunktionen till och med kan utföras medelst en elektrokemisk cell. Emellertid gör det ingående antalet räknare denna direkta metod utrymmeskrävande och dyr. Ett system med 8 nivåer, som registrerar signaler från 8 olika givare erfordrar 224 räknare, och ett system med 12 nivåer och 12 givare erfordrar 792 räknare, var och en med en minneskapacitet om åtminstone fyra dekader. Så stora räknarantal är alltför stora för manuell avläsning och gör det absolut nödvändigt att använda elektroniska eller magnetiska upplag- ringssystem, utom för mycket små räknarapparater. En annan bevekelse- grund, som påverkar valet av upplagringsmedium, är kravet att upp- lagrade data skall finnas kvar, när yttre elektriska kraftkällor av- kopplas från instrumentet, antingen med avsikt eller av olyckshändelse.The simplest form of a calculator for level pair crossings may consist of a set of detectors for level crossing it, an indicator state matrix and a set of counters, whereby a complete set exists for each load or other signal, which is desired to be monitored. A wide range of different technical methods exist for performing each of the above functions, from purely mechanical via electromechanical and to purely electronic, while the storage function can even be performed by means of a electrochemical cell. However, the included number of counters does this direct method space consuming and expensive. A system with 8 levels, which registers signals from 8 different sensors requires 224 counters, and a system with 12 levels and 12 sensors requires 792 counters, each with a memory capacity of at least four decades. So large number of counters are too large for manual reading and do so absolutely necessary to use electronic or magnetic storage except for very small calculators. Another movement- basis, which affects the choice of storage medium, the requirement to stored data shall remain when external electrical power sources disconnected from the instrument, either intentionally or by accident.

Detta leder till magnetisk upplagring, t.ex. i form av ett magnetiskt kärnminne, eller användning av inbyggda batterier.This leads to magnetic storage, e.g. in the form of a magnetic nuclear memory, or the use of built-in batteries.

En praktisk lösning för räknar- och minnesfordringarna är ett centralt minne för upplagring av räknesignaler samt ett enda räknar- register, till vilket vad som räknats för varje klass av nivåpars- överskridanden kan utläsas från minnet, vederbörligen ökat och åter- sänt till minnet efter behov. Om mer än ett nivåparsöverskridande fullbordas i samma ögonblick, måste räkningen av båda ske i följd.A practical solution for the calculator and memory requirements is one central memory for storing counting signals and a single counting register, to which what is counted for each class of level excesses can be read from the memory, duly increased and sent to memory as needed. If more than one level crossing completed at the same moment, the counting of both must take place in succession.

J '7404809-1- 10 Ett ytterligare krav är att instrumentet automatiskt måste uppfylla antagandet, att ingångssignalen startar på det utvalda extremvärdet. Intervall mellan övervakningsperioder kompenseras på bästa sätt genom att fordra, att instrumentet räknar nivågränspar som om ingångssignalen hade fortsatt monotont från dess värde vid avslagstiden till värdet vid den tidpunkt, då räkning börjar på nytt.J '7404809-1- 10 An additional requirement is that the instrument must automatically fulfill the assumption that the input signal starts at the selected one the extreme value. Intervals between monitoring periods are compensated in the best way by requiring the instrument to count level limit pairs as if the input signal had continued monotonically from its value at the rejection period to the value at the time when counting starts again.

För att begränsa storleken av detektorsektionen för nivåpasse- ring är det praktiskt att använda en gemensam uppsättning nivåer för varje signalingång, så att en gemensam uppsättning nivådetektorer kan användas för alla ingångar. Om det är nödvändigt, kan förskjut- ningar i skala och nollpunkt införas via konstruktionen av förstärkare eller andra signalbehandlingsmedel, som normalt erfordras mellan givaren och räknarens ingång.To limit the size of the level pass detector section ring, it is convenient to use a common set of levels for each signal input, so that a common set of level detectors can be used for all inputs. If necessary, offset scales and zero points are introduced via the design of amplifiers or other signal processing means, which are normally required between the sensor and the input of the counter.

Ett särskilt lämpligt utföringsexempel för en räknare baserad på ovanstående resonemang visas i blockschema i fig. 7. Instrumentet innehåller: (i) Ett magnetiskt kärnminne, i vilket all information upp- lagras, inklusive räknarnas inställning, alla elementen i matrisen för indikatortillstånden samt all information erforderlig för detek- tion av nivåpassager och lutningen vid dessa. Minnet är på lämpligt sätt skyddat mot förlust av data vid bortfall av elektrisk kraft. (ii) Ett antal minnen samt tillhörande logiska kretsar, i vilka operationerna för detektering av nivåpassager samt deras lutning, inställning av indikatortillstånd samt stegning av räknarna utföres.A particularly suitable embodiment for a calculator based on the above reasoning is shown in the block diagram in Fig. 7. The instrument contains: (i) A magnetic core memory, in which all information is all elements of the array are stored, including the calculator setting for the indicator conditions as well as all the information required for level passages and the slope at these. The memory is on appropriate way protected against data loss in the event of loss of electrical power. (ii) A number of memories and associated logic circuits, i which the operations for detecting level passages and their slope, setting of indicator state and stepping of the counters is performed.

Dessa minnen kommunicerar direkt med det centrala kärnminnet. (iii) En styrenhet, som styr operationsföljden för de olika operationerna och överföringen av information mellan minnena och det centrala kärnminnet. (iv) En kanalfördelana som låter nivågränspar räknas på flera kanaler. Uppdelning i tidskanaler har använts, så att datakanaler undersöks i bestämd följd för att söka uppträdandet av nivåparsöver- skridanden. Alla nya nivåparsöverskridanden i en bestämd kanal detek- teras och adderas till vad som tidigare räknats i denna kanal, innan kanaldelaren stegar till nästa kanal. Samplingshastigheten måste alldeles tydligt vara mycket större än maximifrekvensen i ingångs- signalen. Emellertid kan samplingsfrekvenser av storleksordningen i en kilohertz lätt uppnås, varför denna begränsning icke ger någon svårighet. (v) En uppsättning spänningskomparatorer, som fungerar som o J ll ß vuoueosq š _,__ ___._2 nivådetektorer genom att bestämma läget av den av kanalväljaren utvalda variabeln i förhållande till en uppsättning fasta nivåer. Nivåöver- skridanden detekteras genom jämförelse av rådande läge med läget vid föregående samplingstillfälle. (vi) En utläsningsanordning, med vilken de upplagrade nivåpars- överskridandena kan uttas efter behag. De data, som upplagrats i det centrala minnet, återföres efter utläsning för att minska effekten av förlust av de utlästa data. Data utläses normalt till en liten, portabel bandspelare för senare inmatning till en dator. Alternativt kan data uttryckas på en liten uttryckningsmaskin.These memories communicate directly with the central core memory. (iii) A control unit, which controls the sequence of operations for the various operations and the transfer of information between memories and it central core memory. (iv) A channel advantage that allows level limit pairs to be counted on several channels. Division into time channels has been used, so that data channels examined in a specific sequence in order to seek the behavior of the slip. All new level pair crossings in a given channel are detected and added to what was previously counted in this channel, before the channel divider steps to the next channel. The sampling rate must quite clearly be much greater than the maximum frequency in the input the signal. However, sampling frequencies can be of the order of magnitude in a kilohertz is easily achieved, so this limitation does not give anyone difficulty. (v) A set of voltage comparators, which act as o J ll ß vuoueosq š _, __ ___._ 2 level detectors by determining the position of the channel selector selected by the channel selector the variable in relation to a set of fixed levels. Level- the slip is detected by comparing the prevailing position with the position at previous sampling opportunity. (vi) A reading device with which the stored level pairs the exceedances can be taken at will. The data stored in the central memory, is returned after reading to reduce the effect of loss of the read data. Data is normally read to a small, portable tape recorder for later input to a computer. Alternatively data can be expressed on a small expression machine.

Ett flödesdiagram för nivågränsparsräknaren visas i fig. 8.A flow chart for the level limit pair counter is shown in Fig. 8.

Detta visar den grundläggande operationsföljd, som erfordras för ett instrument av ovanstående form och innehåller procedurerna för igång- É sättning och avslag, när den elektriska kraften anbringas och borttages.i Likaså tar den hänsyn till möjlighden av mer än ett nivåöverskridande mellan olika samplingar, som t.ex. kan inträffa under ett intervall mellan avslag och påslag, samt är försett med möjligheter för utläsning under styrning av nivågränsparsräknaren.This shows the basic sequence of operations required for one instruments of the above form and contains the procedures for starting- É setting and rejection, when the electric force is applied and removed.i It also takes into account the possibility of more than one level crossing between different samples, such as can occur during an interval between rejection and surcharge, and is provided with opportunities for reading under the control of the level limit pair counter.

Ovanstående instrument är i första hand tänkt som ett instrument för övervakning av signaler från givare för påkänningar. Andra möjlig- heter inom utmattningsområdet är för det första möjligheten att över- vaka nåàon funktion av ett antal påkännings- eller belastningssignaler, där en sådan funktion kan tänkas representera påkänningar eller be- lastningar i någon oåtkomlig del av en struktur, samt för det andra att låta tröskelnivåerna vara någon funktion av tidigare historia och sålunda räkna nivågränspar för någon annars oåtkomlig kvantitet, som är linjärt beroende av utmattningsskador.The above instrument is primarily intended as an instrument for monitoring signals from sensors for stresses. Other possibilities in the field of fatigue is, firstly, the possibility of monitor any function of a number of stress or strain signals, where such a function is likely to represent stresses or loads in any inaccessible part of a structure, and secondly to allow the threshold levels to be a function of past history and thus count level limit pairs for any otherwise inaccessible quantity, which is linearly dependent on fatigue injuries.

Andra tillämpningsomrâden finnes, överallt där aleatoriska eller pseudoaleatoriska processer uppträder. Räkning av nivågränspar bör vara en giltig metod för att beskriva många sådana processer, ehuru föga teoretiskt arbete nedlagts på denna aspekt. Särskilda exepel är meteorologiska processer, elektriskt brus och akustiskt buller, många industriella processer samt kvalitetskontroll.Other areas of application exist, everywhere aleatory or pseudoaleatory processes occur. Counting of level limit pairs should be a valid method of describing many such processes, although little theoretical work has been done on this aspect. Special Examples are meteorological processes, electrical noise and acoustic noise, many industrial processes and quality control.

Vid ett alternativt utföringsexempel av uppfinningen registreras _ nivågränspar snarare än nivåparsöverskridanden. Med detta system registreras minimum- och maximumnivåkorsningar, som uppträder mellan vändpunkter för ingångssignalen i ett minne, och när signalen uppnår samma nivå som antingen ett registrerat maximum eller minimum, som utgör den näst senaste registreringen i minnet, registreras ett nivå- ﬂ nu I II I J gränspar. Ett nivagranspar, som registrerats på detta satt, innehåller aa. _ 7404809-1 ' 12 icke blott det nivåparsöverskridande, som svarar mot minimum och maxi- mum, utan även alla överskridanden, som representeras av de mellan- liggande nivåerna. Innan denna räknare beskrives, kan det vara tjänligt att ge en allmän beskrivning av den använda processen.In an alternative embodiment of the invention is registered _ level limit pairs rather than level pair crossings. With this system minimum and maximum level crossings are registered, which occur between turning points of the input signal in a memory, and when the signal reaches the same level as either a registered maximum or minimum, which constitutes the penultimate entry in the memory, a level ﬂ nu I II I J border pair. A level branch pair, registered in this way, contains aa. _ 7404809-1 '12 not only the cross-level pair, which corresponds to the minimum and maximum mum, but also any excesses, represented by the intermediate lying levels. Before describing this calculator, it may be useful to give a general description of the process used.

Av praktiska skäl är det icke lämpligt att använda reella eller analoga tal för att representera signalnivåer, och det är bekvämare att använda en serie enkla tal för att representera ett intervall av ingångsnivåer. I den räknare, som nedan beskrives, finnes 15 sådana tal, betecknade O till 14, vilka vart och ett representerar ett segment En signal överföres därför till En vändpunkt detekteras, när en ändring från ökande till minskande följd av intervallet för ingångssignalen. en serie tal, och dessa tal analyseras för att söka nivågränspar. eller från minskande till ökande följd detekteras, t.ex. i första fallet 1, 2, 1, i andra fallet 3, minnet såsom det tal, som kom.omedelbart före föreliggande tal ("2" 'z r, 3. Vändpunkten registreras i i båda de ovanstående exemplen).For practical reasons, it is not appropriate to use real or analog numbers to represent signal levels, and it is more convenient to use a series of simple numbers to represent a range of input levels. In the counter described below, there are 15 such numbers, denoted 0 to 14, each representing a segment A signal is therefore transmitted to One turning point is detected, when a change from increasing to decreasing sequence of the range of the input signal. a series of numbers, and these numbers are analyzed to search for level limit pairs. or from decreasing to increasing sequence is detected, e.g. in the first case 1, 2, 1, in the second case 3, memory as the number that came immediately before the present number ("2" 'z r, 3. The turning point is registered in in both of the above examples).

Ett nivågränspar detekteras, när det närvarande talet är iden- tiskt med ett registrerat tal för en vändpunkt. Nivågränsparet ligger mellan de två senaste vändpunkterna i minnet. Tag t.ex. följden O! 13 23 33 9 53 43 3! å! å! 23 33 43 5' ingen vändpunkt tidigare finnes registrerad, kommer, när följden andra När följden Nästa tal åter 2,och detta betyder, att 3 utgör en vändpunkt, 2 och 3 borttages 4 Under antagande av att gången zippnår 4,- talet 5 att registreras som vändpunkt. uppnår 3 för andra gången, registreras 2 som vändpunkt. i följden är samt att ett från vändpunktsminnet, och nivågränsparet (2,3) inräknas i vederbörligt , nivågränspar (2,3) har detekterats. minne. Nästa tal innebär en ändring frﬁn minskning till ökning, och sålunda är 2 en vändpunkt. rad vändpunkt, och sålunda detekteras ett nivågränspar (2,5), varefter Följden slutar på 5, som är en inregistre- 2 och 5 borttages från vändpunktsminnet, varefter nivågränsparet (2,5) räknas. nedan.A level limit pair is detected when the present number is identical. with a registered number for a turning point. The level limit pair is located between the last two turning points in memory. Take e.g. the consequence O! 13 23 33 9 53 43 3! oh! oh! 23 33 43 5 ' no turning point is previously registered, will, when the consequence other When the consequence Next speech again 2, and this means that 3 is a turning point, 2 and 3 are removed 4 Assuming that the time zips reaches 4, - the number 5 to be registered as a turning point. reaches 3 for the second time, 2 is registered as a turning point. in consequence is and that one from the turning point memory, and the level limit pair (2,3) is included in the appropriate, level limit pair (2,3) has been detected. memory. The next number means a change from decrease to increase, and thus 2 is a turning point. row turning point, and thus a level boundary pair (2,5) is detected, after which The sequence ends at 5, which is a registered 2 and 5 are removed from the turning point memory, after which the level boundary pair (2.5) is counted. below.

Denna process kommer att beskrivas i närmare detalj De viktigaste delarna i en räknare för utförande av denna process visas i.fig. 9 och består av ingångsförstärkarna 10 för tråd- töjningsgivare eller andra givare ll, en nivådetektor 12, en logisk krets 13 för identifiering av nivågränspar, en multiplexenhet 14 för utsändning på tidskanaler samt en multiplexenhet l5 för mottagning, kopplad till denna, samt ett minne 16. En alstrare av tidssignaler 17 samt strömaggregat 18 finns dessutom. Eftersom i utföringsexemplet finns tolv ingående kanaler, kan varje kanal behandlas antingen obe- 13 7uo4s09~1 9 I roende (parallelloperation) eller i följd (serieoperation). Eftersom serieoperation erbjuder en mindre omfångsrik och billigare lösning än parallelloperation, kommer den till användning i denna alternativ- form.This process will be described in more detail The most important parts of a calculator for performing this process is shown in fig. 9 and consists of the input amplifiers 10 for wire strain gauges or other sensors ll, a level detector 12, a logic circuit 13 for identifying level boundary pairs, a multiplexer 14 for transmission on time channels and a multiplex unit l5 for reception, connected to this, and a memory 16. A generator of time signals 17 and power supply 18 are also available. Because in the working example there are twelve input channels, each channel can be processed either 13 7uo4s09 ~ 1 9 IN rowing (parallel operation) or in succession (series operation). Since serial operation offers a less extensive and cheaper solution than parallel operation, it will be used in this alternative form.

Tolv ingångsförstärkare 10 finnes, som kan användas antingen som förstärkare till trådtöjningsgivare eller till accelerometergivare.Twelve input amplifiers 10 are available, which can be used either as amplifiers for wire strain gauges or for accelerometer sensors.

Totalt finns tolv ingångar till nivågränspardetektorn 12, varav sex är direkt Sex summerande förstärkare, som icke utritats, finnes också. kopplade till utgångarna på ingångsförstärkarna 10 samt sex är koppla- de till utgångarna till summerande förstärkare. Varje summerande förstärkare har tolv ingångar, till vilka kan inkopplas något viktat É värde för utgångssignalerna från ingångsförstärkarna.In total there are twelve inputs to the level limit detector 12, of which six are direct Six summing amplifiers, which have not been drawn, are also available. connected to the outputs of the input amplifiers 10 and six are connected those to the outputs of summing amplifiers. Each summing up amplifiers have twelve inputs, to which a weighted É can be connected value for the output signals from the input amplifiers.

Alstraren av tidssignaler 17 (i fig. 10 utritad i blockdiagram- form) styr både logiken för uttagning av nivågränspar 13 och tids- kanalssystemen 14, 15 samt består av en multivibrator 18, som fungerar vid ungefär 600 megahertz och levererar tidsintervall om 1,5 mikro- sekunder, samt en räknare 19, som ordnar klockperioderna i en följd av fyra intervall om 1,5 mikrosekunder, betecknade Il, T2, T3 och I4, vilka används i logiken 13. Intervallet T3 används också för att stega fram en nivåföljdsräknare, som skall närmare beskrivas och be- ; finner sig i nivåräknaren 12. En ytterligare räknare 20 alstrar en I startpuls S för vart 25:e intervall. Startpulsen styr den kanal- styrande räknaren samt logikkretsen 13. Behandlingen är normalt full-- bordad inom det givna tidsintervallet om 300 mikrosekunder, men det kan förekomma tillfällen, då signalen vid slutet av en samplings- period i en viss kanal skiljer sig mycket från den signal, som finns vid början av nästa period i samma kanal, t.ex. efter apparatens på- slagning, vilket orsakar att apparaturen tillfälligt kan ligga efter med behandlingen. Vid dessa fall ges en signal om att logikkretsarna är upptagna, vilket hindrar startpulsen och orsakar, att den fördröjes med nominellt 400 mikrosekunder. En 4-bits räknare 21 är så kopplad, att den igångsättes av startpulsen, och från denna alstras en följd av tolv perioder om 300 mikrosekunder, en för varje kanal i tidsmultiplex- serien. Tidgivningen är så anordnad, att medan en signalkanal be- handlas av den digitaliserande nivådetektorn 12, den signalkanal, som É ligger omedelbart före i multiplexföljden, behandlas av logiken 13 för Z uttagning av nivågränspar. Detta betyder, att en ny nivå mätes och .tals-H a... upplagras, innan den behandlas. Det tal på fyra bitar, som alstras av multíplexräknaren, användes för att utvälja en lämplig komparator .,. .-.L-_ \.....,._-_._«.».._~,... .vw-a . »las vßoaabe-1 då då ill ¿ 14 I __ mer i nivådetektorn samt medledning av kanalen utvälja lämplig del i min- net.The generator of time signals 17 (in Fig. 10 drawn in block diagrams) form) controls both the logic for selecting level limit pairs 13 and time channel systems 14, 15 and consists of a multivibrator 18, which operates at approximately 600 megahertz and delivers time intervals of 1.5 micro- seconds, and a counter 19, which arranges the clock periods in sequence of four 1.5 microsecond intervals, designated I1, T2, T3 and I4, which are used in logic 13. The interval T3 is also used to step up a level sequence counter, which will be described in more detail and be-; is located in the level counter 12. An additional counter 20 generates an I start pulse S for every 25 intervals. The start pulse controls the channel controlling counter and logic circuit 13. The processing is normally full-- boarded within the given time interval of 300 microseconds, but it there may be times when the signal at the end of a sampling period in a given channel is very different from the existing signal at the beginning of the next period in the same channel, e.g. after the appliance has been hitting, causing the equipment to temporarily lag behind with the treatment. In these cases, a signal is given that the logic circuits are busy, which prevents the starting pulse and causes it to be delayed with a nominal 400 microseconds. A 4-bit counter 21 is so connected, that it is initiated by the starting pulse, and from this a sequence of is generated twelve periods of 300 microseconds, one for each channel in time division multiplex series. The timing is arranged so that while a signal channel is is traded by the digitizing level detector 12, the signal channel, which É is immediately ahead in the multiplex sequence, is processed by the logic 13 of Z selection of level limit pairs. This means that a new level is measured and .tals-H a ... stored, before being processed. The number of four pieces, which is generated by the multiplexer, was used to select a suitable comparator .,. .-. L-_ \ ....., ._-_._ «.» .._ ~, ... .vw-a. »Las vßoaabe-1 then then ill ¿ 14 In more in the level detector and guidance of the channel select the appropriate part of the net.

Nivådetektorn 12 och multiplexenheten 14 visas mera fullstän- digt i blockschemaform i fig. ll. Den består av en alstrare 22 av en trappstegsformad spänning, en nivåföljdsräknare 23 och en anord- ning 24 för överföring av nivådetektorernas information i tidsföljds- multiplex. Alstraren av den trappstegsformade spänningen 22 består av en åttabits räknare och analogöverförare DAC, som överför en serie binära tal till en trappstegsformad spänning, som ger en följd av referensnivåer. Stegen i den trappstegsformade spänningen inställes till bestämda spänningar genom inkoppling av åttabits binära koder till ingången på anordningen, och dessa koder utväljes från ett programmerbart, endast utläsande minne ROM under styrning av nivå- följdsräknaren 23. Nivåföljdsräknaren 23 är en fyrbits räknare, som igångsättes av tidgivningspulser T3 och används för att i följd ut- välja tolv binära tal betecknande nivåamplituder, och som befinner sig i minnet ROM. Följden kan hejdas genom en stoppsignal ST. När den trappstegsformade spänningen och ingångssignalen är lika, utsände: nivådetektorn 24 en stoppsignal till nivåföljdsräknaren, så att det binärtal, som representerar den undre nivån för vederbörligt steg kan inläsas i minnet 16. När det binära talets behandling har av- slutats, återställer en omstartssignal från logikkretsen nivåföljds- 5 räknaren till den högsta nivån, varefter den fortsätter sin normala 5 arbetsföljd genom avtagande tal, tills den antingen ånyo stoppas av nivådetektorerna 24 eller uppnår noll, då den automatiskt stannar.The level detector 12 and the multiplexer 14 are shown more fully. poem in block diagram form in Fig. 11. It consists of a generator 22 of a step-shaped voltage, a level sequence counter 23 and a device 24 for the transmission of the level detectors' information in multiplex. The generator of the stepped voltage 22 consists of an eight-bit counter and analog transmitter DAC, which transmits a series binary numbers to a stepped voltage, which gives a consequence of reference levels. The steps in the step-shaped voltage are set to certain voltages by connecting eight-bit binary codes to the input of the device, and these codes are selected from one programmable, read-only memory ROM under the control of the sequence counter 23. The level sequence counter 23 is a four bit counter, which is triggered by timing pulses T3 and is used to sequentially select twelve binary numbers denoting level amplitudes, and which are located in memory ROM. The sequence can be stopped by a stop signal ST. When it the stepped voltage and the input signal are equal, emitted: the level detector 24 sends a stop signal to the level sequence counter, so that it binary number, which represents the lower level of the appropriate step can be read into memory 16. When the processing of the binary number has completed, resets a restart signal from the logic circuit level sequence- 5 the counter to the highest level, after which it continues its normal 5 sequence of work through decreasing numbers, until it is either stopped again the level detectors 24 or reach zero, when it automatically stops.

Tidsmultiplexanordningen 24 har en särskild nivådetektor för varje kanal. Ingångssignalen från 10 anbringas till den icke-ínver- terande ingången till en komparator 25, medan den trappstegsformade t spänningen är ansluten till den inverterande ingången. Eftersom den trappstegsformade spänningen startar på det steg, som motsvarar den högsta analoga nivån och avtar monotont, är komparatorns utgång noll, tills överkorsning uppträder, då utgången blir en 1-signal.The time division multiplexer 24 has a special level detector for each channel. The input signal from 10 is applied to the non-inverted the input to a comparator 25, while the stepped t the voltage is connected to the inverting input. Since the step-shaped voltage starts at the corresponding step the highest analog level and decreases monotonically, is the output of the comparator zero, until crossover occurs, when the output becomes a 1-signal.

Denna signal, som betyder detektion av en nivå, används för att stanna nivåföljdsräknaren på beskrivet sätt, vilket låter det binära tal, som motsvarar detta steg, att utläsas. En utgång från tids- multiplexräknaren 21 används för att kanalidentifiera denna signal, som därefter behandlas av logiken för bestämning av nivågränspar 13. Ändamålet med logikkretsen 13 är att behandla de detekterade signalnivåerna i deras binärform och därifrån ta ut nivågränspar.This signal, which means detection of a level, is used to stop the level sequence counter as described, which sounds binary numbers corresponding to this step to be read. An output from time the multiplex counter 21 is used to channel identify this signal, which is then processed by the logic for determining level limit pairs 13. The purpose of the logic circuit 13 is to process the detected ones the signal levels in their binary form and extract level pairs from there.

J 15 7404809-1 E ,s , D . 1 .ef~__«_-1 Som visas i fig. 12 består den logiska kretsen 13 av en digital komparator 26, en följdalstrare 27, tillståndslogik 28, D & E-minnen 29, gränsskikt för minnesingång 30 samt minnesadresslogik 31.J 15 7404809-1 E , s, D. 1 .ef ~ __ «_- 1 As shown in Fig. 12, the logic circuit 13 consists of a digital one comparator 26, a sequence generator 27, state logic 28, D&E memories 29, boundary layer for memory input 30 and memory address logic 31.

I den digitala komparatorn 26 lagras de föregående nivåerna hos alla kanaler i ett elektroniskt minne för korttidslagring, och en kontroll av ändringar i nivåer för en viss kanal utföres.The previous levels are stored in the digital comparator 26 in all channels in an electronic memory for short-term storage, and a check of changes in levels for a particular channel is performed.

Nya nivåer och tidigare nivåer jämföres, och om den nya nivån är högre, minskas den nya nivån med en enhet. Blott om skillnad upp- träder mellan en ny nivå och den tidigare i det elektroniska minnet upplagrade, tillåts startpulsen nå fram till den logiska följdgenera- torn 27. logikkretsen men fortsätter att stega räknaren för tidsmultiplex.New levels and previous levels are compared, and if the new level is higher, the new level is reduced by one unit. Only if the difference enters between a new level and the previous one in the electronic memory stored, the starting pulse is allowed to reach the logical sequence torn 27. logic circuit but continues to step the time division multiplexer.

Om ingen skillnad finnes, hindras startpulsen från att nå En digital adderare för fyra bitar, som är gemensam med tillstånds- logiken, används för att kontrollera de två talen. Ett skiftregister- minne om 12 x 4 används för att upplagra varje ny ingångssignal i tur och ordning, och den stegas fram ett steg vid slutet av start- pulsen. Jämförelse göres mellan den nya nivån och talet vid änden av skiftregistret. Konstruktionen och operationssättet för följdgene- ratorn 27 framgår av följande beskrivning av den process, som utföres av logiken 13 för uttagning av nivågränspar. Den ordning, i vilken följderna omhändertages, är alltid densamma, och systemet tillåter att vilken som helst av dem överhoppas, och det faktiska tal, som ut- föres under någon cykel, bestämmes av tillståndet hos ett antal bistabila vippor och tillhörande ingångslogikkretsar. På samma gång framgår funktionssätt och konstruktion för tillståndslogiken 28, D & E-minnena 29, gränsskiktet 30 för minnesingångarna samt minnes- En logisk krets 32 av typen "bäst av 3" används för att undvika minnesfel. adresslogiken av följande processbeskrivning.If there is no difference, the starting pulse is prevented from reaching A four-bit digital adder, which is common to state-of-the-art logic, is used to control the two numbers. A shift register- 12 x 4 memory is used to store each new input signal in order, and it is advanced one step at the end of the pulses. Comparison is made between the new level and the number at the end of the shift register. The design and mode of operation of the sequencing rator 27 is apparent from the following description of the process being performed of the logic 13 for selecting level boundary pairs. The order in which the consequences are taken care of, are always the same, and the system allows that any of them is skipped, and the actual number, which is carried during any cycle, is determined by the state of a number bistable flip-flops and associated input logic circuits. At the same time shows the mode of operation and construction of the state logic 28, The D&E memories 29, the boundary layer 30 for the memory inputs and the memory A logic circuit 32 of the type "best of 3" is used to avoid memory errors. the address logic of the following process description.

Den logiska processen visas i förenklad form i flödesschemat i fig. 13 och fortskrider enligt följande: (a) Ett binärkodat tal, som är tillordnat den av nivådetek- torn detekterade ingångssignalens nivå, och vilket tal ökar när nivån blir mera positiv, jämföres med det tidigare tal, som finns i det temporära minnet. Om det nya talet med ett överstiger det tidigare talet, minskas det nya talet med ett. (b) Om ingen skillnad finnes, avslutas behandlingen. Vid repetition av processen avvaktas alstring av en ny signalnivå. (c) Om nivåtalet ändras, uppsökes den tidigare sgnalnivån i minnet.The logical process is shown in simplified form in the flow chart in Fig. 13 and proceeds as follows: (a) A binary-coded number, assigned to that of the level tower detected the level of the input signal, and which number increases when the level becomes more positive, compared to the previous number, which is in it temporary memory. If the new number by one exceeds the previous one number, the new number is reduced by one. (b) If there is no difference, the treatment is terminated. At repetition of the process awaits the generation of a new signal level. (c) If the level number changes, the previous signal level is sought in the memory.

.J (d) Nya och tidigare signalnivåtal jämföres, varefter rikt- _ 7404809-1 al.. ..-l 16 ningen bestämmes. Om det nya och det tidigare nivåtalet är lika, utföres ingen ändring. Ett nytt tal, som är större än det tidigare talet, orsakar att en l-bit tillägges till talet för den nya signal- nivån. I motsatt fall tillägges en 0-bit. Detta ä riktningsbiten. (e) Det nya signalnivåtalet upplagras i minnet, tillsammans med riktningsbiten. (f) Om riktningsbiten själv har ändrats, betyder detta en ändring av riktningen, dvs. en vändpunkt, och en 1-bit införes i nivågränsparsminneta (Se nedan under (h)). (g) Sökning_av niyågränspar (i) Nivågränsparsminnet överfares från det tidigare nivåtalet till det nya nivåtalet, för att söka en 1-bit, som betyder närvaron av en vändpunkt. (ii) Om en 1-bit finns i det undersökta nivågränspars- minnet, kommer en andra 1-bit att finnas genom en ytterligare avsökning, vilken åter börjar från det föregående nivåtalet men gåråt motsatt håll i för- hållande till det nya nivåtalet. (iii) De två vändpunkter, som funnits genom processen i (i) och (ii) jämföres därefter. Om skillnaden i deras numeriska värde är mindre än två, förkastas båda. Om skillnaden är två eller däröver, antages de som giltiga minima och maxima för att kopplas och bilda ett nivågränspar. (iv) När ett nivågränspar har funnits på detta sätt, adresseras räknarminnet medelst de numeriska värdena för maximum och minimum i paret, och det tal, som finns på denna adress, utläses ur minnet till en binärräknare. Räknarens värde ökas därefter med ett, och det nya talet skrives åter in i minnet. (v) Avsükning och räkning 5 enlighet med ovanstående (i), (ii) och (iii) fortsättes, tills ingen 1-bit i maxima- och minima-minnet längre påträffas, representerande nivåer mellan nya och tidigare signalnivåer. (vi) Vanligen ändras signalen högst med ett belopp mot- svarande skillnaden mellan två nivåer inom samplings-Ä perioden. Emellertid är det möjligt (t.ex. vid på- slag) att ett antal nivåer har korsats i förhållande _ J s..,._.... .. L... . 17 7404809-1 till den tidigare nivå, som är upplagräd i minnet..J (d) New and previous signal level numbers are compared, after which _ 7404809-1 al .. ..- l 16 determined. If the new and previous level numbers are equal, no change is made. A new number, which is larger than the previous one causes an l-bit to be added to the number of the new signal level. Otherwise, a 0-bit is added. This is the direction bit. (e) The new signal level number is stored in the memory, together with the direction bit. (f) If the direction bit itself has changed, this means one change of direction, ie. a turning point, and a 1-bit is inserted into level limit memory (See below under (h)). (g) Search_of niyågränspar (i) The level limit memory is transferred from the previous one the level number to the new level number, to search for one 1-bit, which means the presence of a turning point. (ii) If a 1-bit is present in the examined level boundary pair memory, a second 1-bit will be present through one further scanning, which again starts from it previous level number but goes in the opposite direction in adhering to the new level number. (iii) The two turning points, which have existed through the process in (i) and (ii) are then compared. About the difference in their numerical value is less than two, discarded both. If the difference is two or more, it is assumed those as valid minima and maxima to be connected and form a level boundary pair. (iv) When a level limit pair has existed in this way, the counter memory is addressed by means of the numeric values for maximum and minimum in the pair, and the number, which located at this address, is read from memory to one binary calculator. The value of the counter is then increased by one, and the new number is written back into memory. (v) Screening and counting 5 in accordance with the above (i), (ii) and (iii) are continued, until no 1-bit in the maximum and minimum memory is found longer, representative levels between new and past signal levels. (vi) Usually the signal changes by a maximum of an amount corresponding to the difference between two levels within sampling-Ä period. However, it is possible (eg when kind) that a number of levels have been crossed in relation _ J s .., ._.... .. L .... 17 7404809-1 to the previous level, which is stored in memory.

Som framgfr, tages hänsyn till detta av systemet.As stated, this is taken into account by the system.

Följdens slut När processen är slut, får systemet ett färdigtillstånd för mottagande av nästa signalnivå.The end of the sequence When the process is over, the system receives a complete permit for receiving the next signal level.

Fig. 14 visar hur ovan beskrivna process handskas med ett För enkelhets skull leder till uttagning av nivågränspar. typiskt förlopp. visas blott de avsökningar, som Sålunda visas blott sex nivå- passager i stället för tolv.Fig. 14 shows how the process described above is handled with one For simplicity leads to the selection of level limit pairs. typical course. only the scans, which Thus, only six levels are shown. passages instead of twelve.

Minnet lókan med fördel bestå av ett magnetiskt kärnminne, och det kan lagra nivågränspar för de tolv ingångarna med hjälp av logikkretsarnas tidsfördelning. Var och en av de tolv ingångarna har sin egen sektion i kärnminnet, och varje sektion innehåller 16 x 16 ord var, med en ordlängd av 8 bitar. Do detekterade nivågränsparen upplagras i minnet 16, och i föreliggande utföringsexempel räknas 105 slags nivågränspar, dvs. nivågränspar gående från nivån O till nivån 14 (O, 1), (0,2).....(O,l4), (1,2) (1,3).....(1,l4).....(12,l3), (l2,l4) (l3,l4). och när minnescellen (A,B) är full (255 enheter), används cellen (B,A), och en 1-bit adderas till både (A,B) och (B,A), när nästa (A,B) räknas.The memory lókan advantageously consists of a magnetic core memory, and it can store level limit pairs for the twelve inputs using the time distribution of logic circuits. Each of the twelve entrances has its own section in the kernel memory, and each section contains 16 x 16 words were, with a word length of 8 bits. Do detected the level limit pairs stored in the memory 16, and in the present embodiment are counted 105 kinds of level limit pairs, ie. level limit pair going from level O to level 14 (0, 1), (0.2) ..... (0, 14), (1,2) (1,3) ..... (1, 14) ..... ( 12, l3), (l2, l4) (l3, l4). and when the memory cell (A, B) is full (255 units), the cell is used (B, A), and a 1-bit is added to both (A, B) and (B, A), when the next (A, B) is counted.

Det framgår av ovanstående beskrivning, att nivågränspars- Varje nivågränspar (A,B) har sin egen minnescell, På så sätt kan 65 535 nivågränspar av varje sort räknas. räknaren kan tänkas så ordnad, att den förutom de beskrivna egenskaper- na kan ange den tidsföljd, i vilken nivågränsparen alstrats.It appears from the above description that level limit savings Each level boundary pair (A, B) has its own memory cell, In this way, 65,535 level limit pairs of each variety can be counted. the counter can conceivably be arranged in such a way that, in addition to the properties described, na can indicate the time sequence in which the level limit pairs were generated.

Claims

a ... vi "i ﬁ lífííßïiša-åi ﬁ i 18 Claims W 'W *» l. it in a manner which is at least pseudo-aleatory, in particular for monitoring the course of fatigue, characterized by a) that the passage of the signal of each of several determined nos and the direction of the passage is detected, b) that a first turning point in the signal in one direction is also detected and a second turning point in the signal in the other direction is also detected, c) that after detection of the first and the second turning point, the recurrence of the signal at the level of the first turning point is detected, and d) at this first recurrence a measured value corresponding to the levels of these turning points.

2. A method according to claim 1, characterized in that the signal is converted into a series of numbers or the corresponding code; where each number or code corresponds to a range of signal levels.

3. A method according to claim 2, characterized in that the detection of the turning points comprises sensing a change in the series from successively increasing to decreasing numbers or from successively decreasing to increasing numbers, the turning point being registered as the number preceding the number indicating respective change of direction, and wherein the number of the turning point is registered upon detection of the same number which has already been registered as the first turning point for the first time after registration of the said turning points.

4. A method according to claim 1, characterized in that the turning points are detected by detecting each particular pair of level passes, which means exceeding a pair of such levels, consisting of a first pass in increasing or decreasing direction through the first level in the pair. and a first pass in the increasing or decreasing direction through the second level in the pair, which follows the just mentioned first pass of the first level in the pair.

5. A method according to claim Ä, characterized in that the level pair exceedances are detected by detecting an upward review of the first level and a downward review of the second level in each level pair.

6. A method according to claim 4, characterized in that the level level crossings are detected by detecting an upward pass of the first level and an upward pass of the second level in each level pair.

7. Instruments for determining and recording the frequency distribution of pairs of exceeding range limits as a function of maximum and minimum values in an electrical signal, the amplitude of which varies with time in a manner which is at least pseudo-aleatory, in particular for monitoring of fatigue processes, for applying the method according to any one of the preceding claims, characterized by a) first means (12) for detecting passage of the signal through each of several determined signal levels and of the direction of respective passage, b) second means (13) coupled to said first means for sensing detection therein for each particular pair of level passages defining a crossing of a pair of the levels, which pair consists of a first pass in either direction of a first of these levels. and a second passage in either direction of the second of these levels, immediately following the first passage of the first level, and c) third means (15, 16) ) connected to said second means and arranged to count the number of pairs of passages for each pair of levels sensed in said second means.

An instrument according to claim 7, characterized in that said second means consists of a bistable rocker for each sensed pair of levels, with a reset and a set state, and which are connected to said first means (12) in such a manner, that the flip-flops at the first pass of the first level in each pair are arranged to be set and at the first pass of the second level of each pair to be reset, and the flip-flops are each connected to a third means for its forward counting at the respective flip-flops zero position.

Instrument according to claim 8, characterized in that the flip-flops are connected in accordance with a triangular matrix configuration in such a way that all flip-flops in a row in the matrix, which are reset, are arranged to be adjusted by one and the same passage of a first level, which is assigned to this row, and so that all flip-flops in a column in the matrix, which are set, are arranged to be reset by one and the same review of a second level, which year is assigned to this column. T 'Z 7ÅÛÅ8Û9'1 æ

10. An instrument according to claim 9, characterized in the triangular array of flip-flops, the diagonal elements being empty, so that there are no flip-flops, the row and column numbers of which correspond, for eliminating the registration of so-called degenerate level pair overruns, ie such cases involving two reviews of the same level.-

ll. Instruments according to one of Claims 8 to 10, characterized in that the third means are arranged to store their count values in their respective places in a memory with direct access, and the states for the flip-flops are arranged to be stored as binary numbers on was its place in memory with direct access.

Instrument according to Claim IL, characterized in that it comprises means for protecting the memory against loss of supply voltage with consequent loss of the content of the number of level pairs exceeding and state of the flip-flops, and in the event of loss of the present signal level, the flip-flops being arranged to be reset respectively is set and said third means for counting are arranged to continue to be operated as if the sensed signal monotonically deviated from the value at the failure to the instantaneous value at the return of the supply voltage.

13. An instrument according to any one of claims 8-12, characterized in that the flip-flops are arranged to be set through an upward review of the first level in question and to be reset by a downward review of the second level in question. leeward.

Instruments according to any one of claims 8-12, characterized in that the flip-flops are arranged to be set through an upward review of the relevant first level and to be reset through an upward review of the second level in question.

15. An instrument according to any one of claims 8-12, characterized in that the flip-flops are arranged to be set through a downward review of the first level in question and to be reset by a downward review of the second level in question.

16. An instrument according to any one of claims 8-12, characterized in that the flip-flops are arranged to be set through a downward review of the first level in question and to be reset by an upward review of the second level in question. REQUIRED PUBLICATIONS: Germany 2 162 010 (G01M 7/00)