SU1667009A1 - Устройство дл контрол параметров - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и предназначено дл  контрол  датчиков состо ни  объектов в контрольно-диагностических информационных системах. Цель изобретени  заключаетс  в повышении достоверности контрол  за счет усреднени  измер емых параметров. Цель достигаетс  работой устройства в режимах калибровки датчиков и измерени . Устройство содержит датчики 1, коммутатор 2, блок 3 пам ти, блок 4 управлени , два регистра 5, 6, два блока сравнени  7, 8, два магистральных передатчика 9, 10, блок 11 элементов ИЛИ, блок 12 элементов ЗАПРЕТ, сумматор - вычитатель 13, регистр 14 сдвига. В указанных режимах измеренный сигнал проходит через коммутатор 2, магистральные передатчики 10 и 9, сумматор - вычитатель 13, провер етс  в режимах блоками сравнени  7, 8 на соответствие допуску работоспособности, код граничного значени  которого записан в регистре 5, с выдачей результатов сравнени  на выходах 18, 19 устройства. В режиме измерени  производитс  накопление сумматором - вычитателем 13 и регистром 14 измеренных значений рабочего параметра, индикаци  регистром 6 и после достижени  заданной выборки приближение оценки измер емой величины по адресу одного датчика 1 к ее действительной величине. Циклическа  работа устройства осуществл етс  блоком 4 управлени . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к аьтс татикр измерительной и вычислительной г- может быть использовано в КОНТРОЛЬ п ди агностических информаиипмнмх г не 4.413 например, дл  контрол  дат и юв госттнич автоматизированной сипем безопасно сти обслуживаюицч го пррсотл и ьон пол  загр знени  окружающей cpr-ды морских нефтегазопромысловнх

Цель изобретени  - повышение доек- верности контрол  ч  ГЧРТ / ррднени  р емых параметров

Нч фиг 1 изображена схема устройства }i онтрол  параметров на фиг 2 - схема Ьп н ч управлении

Устройство дл  контрол  параметров содержит (фиг 1) датчики 1, коммутатор 2, Гчок 3 пам ти уставок блок 4 упрарпрнил пгпчни и и второй 6 регистры, первую 7 п вшрую 8 схемы сравнени , первый о и fn рои 10 магистральные передатчики, б шк 1 i элементов ИЛИ, бпок 12 элементен 1А nPF-T, сумматор-чычитатель 1. регистр 14 сдвига первый 15 и второй 16 блоки э

о

:сь

О

о

о

тов И. Устройство имеет установочный вход 17, выход 18, сигнализирующий о превышении единичного измерени  параметра допустимого уровн , выход 19, сигнализирующий о превышении усредненной оценки параметра допустимого уровн . На фиг 1 также обозначены вход 20 запуска блока 4 управлени  и его первый 21, второй 22, третий 23, четвертый 24, п тый 25, шестой 26, седьмой 27, восьмой 28, дев тый 29 и дес тый 30 выходы.

Блок 4 управлени  (фиг. 2) содержит управл емый генератор 31 импульсов, триггер 32, первый 33 и второй 34 элементы И, первый 35, второй 36 и третий 37 распределители импульсов, первый 38 и второй 39 счетчики, первый 40 и второй 41 элементы ЗАПРЕТ, элемент ИЛИ-НЕ 42, элемент НЕ 43, первый 44, второй 45, третий 46, четвертый 47 и п тый 48 элементы ИЛИ, элемент 49 задержки.

Метод, реализованный в предлагаемом устройстве, подтверждаетс  следующими теоретическими предпосылками.

Известно, что при выполнении измерительного процесса контролируемых парао

метров, случайные Аи систематические Ас погрешности про вл ютс  одновременно

Д А + Дс.

о

Поскольку Л равна разности между отдельными результатом измерени  и истинным значением измер емой величины, ХИст неизвестно, так как . непосредственно определить невозможно. Необходимо за наиболее веро тное значение измер емой величины X принимать такое ее значение А, при котором сумма квадратов абсолютных погрешностей минимальна.

Таким образом, дл  п измерений X и полученных значений ai, агап и исключенных систематических погрешност х. выражение дл  абсолютной погрешности записываетс  в виде

Ai - ai - XДп ап - X .

Отсюда, наиболее веро тное значение измер емой величины определ етс  в соответствии с выражением:

A-j-i «-Х,

п,,

чср

Установление необходимого количества п (представительности выборки) измерений дл  повышени  достоверности выработки информации и точности за счет приближени  измер емой величины к ее истинному значению производитс  при неизвестном значении среднего квадратического отклонени  характеристики погрешности по формуле

N/(4b2 N+t2),(1)

где N - число измерительных каналов

(датчиков), составл ющих генеральную совокупность; t - коэффициент Стьюдента, определ емый в зависимости от доверительной веро тности при нормальном законе распределени  погрешности; b - допустима  погрешность репрезентативности, определ ема  по данным опытной эксплуатации устройства в реальных услови х объекта или по данным заказчика.

Представленна  группа измерительных

каналов рассматриваетс  как самосто тельна  генеральна  совокупность. По данным эксплуатации погрешность репрезентативности должна гарантироватьс  с веро тностью ,954.

По заданной веро тности коэффициент Стьюдента t 2. Так как среднее квадратическое отклонение д неизвестно, в соответствии с формулой (1) находим необходимое количество представительной выборки измерений

50

33 .

4,0 -0.12 -50 +22 Данна  выборка удовлетворительной Q степенью приближени  хорошо реализуетс  в двоичной системе счислени  разр дностью , равной 5, т.е. ,

Устройство дл  контрол  параметров датчиков работает следующим образом. 5 Перед работой устройства производитс  начальна  установка его элементов и узлов, в частности, очистка содержимого блока оперативной пам ти, сброс всех регистров (цепи управлени  не показаны) и счет Q чика в блоке управлени , причем исходное состо ние счетчика соответствует первому адресу первого датчика.

Далее устройство дл  контрол  параметров датчиков работает непрерывно в рее жимах калибровки датчиков (устранение аддитивной погрешности) и измерени , причем режимы выполн ютс  последовательно и запускаютс  подачей сигнала с первого датчика на вход 20 запуска блока 4 п управлени ).

Рассмотрим работу устройства в каждом из режимов.

В режиме калибровки датчиков устройство работает следующим образом. 5 Сигнал с первого выхода 21 блока 4 управлени  инициирует первый адрес датчика 1, коммутатор 2 и блока 3 пам ти уставок. Измеренное значение нулевого разбаланса первого датчика 1 (измерение в данном режиме производитс  в отсутствие рабочего

измер емого параметра, т.е. при использовании , например, в качестве исследуемого параметра датчиков агрессивной среды при отсутствии самой агрессивной среды и т.д.) с его выхода поступает на информационный вход коммутатора 2, подключающего первый датчик 1 к информационному входу магистрального передатчика 9. Сигнал с выхода 24 блока управлени  вызывает запрет состо ни  высокого импеданса блока 9, разреша  прохождение цифрового кода измеренного значени  нулевого разбаланса датчика 1 на вторые входы сумматора-вы- читател  13, первые входы которого также обнулены. Блок 4 управлени  одновременно выдает с выходов 26 и 27 логические сигналы соответственно с О и 1, поступающие на первый и второй сигнальные входы сумматора-вычитател  13 и инициирующие выполнение им операции вычитани . Результат вычитани  с выходов сумматора-вычитател  13 записываетс  в регистр 6, запись в который разрешаетс  сигналом логической 1 с выхода 30 блока управлени  (в данном режиме регистр 6 служит дл  контрольной индикации оператору значений нулевого разбаланса датчика 1) Блоком 4 управлени  с выхода 22 выдаетс  сигнал разрешени  записи данных поступивших на вход сигнала данных блока 3 пам ти уставок с датчика 1, по которому производитс  их запись в блок 3

На этом съем и обработка измеренной информации с первого датчика 1 прекращаетс  и блок 4 управлени  с первого выхода 21 выдает адрес следующего датчика Далее цикл обработки данных в режиме повтор етс . Таким образом, производитс  опрос всех датчиков 1 и установление значений нулевого разбаланса каждого датчика 1 с их записью в соответствующие  чейки блока 3 пам ти уставок.

В режиме измерени  устройство работает следующим образом.

Перед работой устройства производитс  предварительно запись в регистр 5 с установочного входа 17 устройства (цепи управлени  не показаны) максимального значени  контролируемого датчиками параметра (граничного предела работг особ- ности датчика, выдачи сигнала аварийной ситуации и т.д.)

Блок 4 управлени  по первому выходу 21 инициирует адрес первого датчика 1. коммутатора 2 и блока 3 пам ти уставок. Измеренное датчиком значение рабочего параметра через коммутатор 2 поступает на информационный вход магистрального передатчика 9, прохождение сигнала через который разрешаетс  запретом состо ни 

высокого импеданса логической 1 с выхода 24 блока 4 управлени . Блок 4 одновременно вы дает с выходов 26 и 27 логические сигналы соответственно О и 1, поступающие на соответствующие сигнальные входы сумматора-вычитател  13 и подготавливающие выполнение им операции вычитани .

К этому времени значение нулевого раз0 баланса этого же датчика считываетс  из соответствующей  чейки блока 3 пам ти уставок по сигналу с выхода 23 блока управлени  и, проход  через соответствующие элементы блока 11 элементов ИЛИ и

5 блока 12 элементов ЗАПРЕТ, подаетс  на другой вход сумматора-вычитател  13, который вычитанием производит определение нулевой точки отсчета сигнала по амплитуде с учетом значени  нулевого разбаланса

0 датчика (установление динамического диапазона измерени ). Затем после поступлени  разрешающего сигнала с выхода 30 блока управлени  производитс  запись разностной величины в регистр 6 с контрольной

5 индикацией ее оператору.

Блок 4 управлени  с выхода 23 выдает сигнал разрешени  считывани  информации из блока 3 пам ти уставок и разрешает прохождение измеренного параметра через

0 блок 15 элементов И на соответствующий вход схемы 7 сравнени . На другой вход схемы 7 поступает с выхода регистра 5 максимальное значение контролируемого датчиками параметра. Схема 7 сравнени 

5 производит сравнение поступивших величин и, в случае равенства либо превышени  текущим значением рабочего параметра максимального значени  на выходе схемы 7 по вл етс  сигнал наличи  аварийной си0 туации.

Таким образом, после по влени  соответствующего сигнала на выходе 23, блок управлени  выдачей сигнала с выхода 25 формирует режим параллельной обработки

5 информации: по рассмотренной ветви блока 15 и схемы 7 и ветви блоков 6, 10, 13, 14, 11, 12, 16 и схемы 8. Указанный сигнал в последнем случае вызывает запрет состо ни  высокого импеданса магистрального

0 передатчика 10, разреша  прохождение свободного от систематической погрешности измеренною значени  параметра на одни входы сумматора-вычитател  13.

В св зи с произведенным предвари5 тельно обнулением содержимого регистра 14 сдвига, по сигналу с выхода 28 блока управлени  регистр 14 передает через соответствующие элементы блока 11 элементов ИЛИ и блока 12 элементов ЗАПРЕТ на другие входы сумматорэ-вычитател  фактически нулевое значение. Блок управлени  одновременно выдает с выходов 26 и 27 логические сигналы единиц, поступающих на сигнальные входы сумматора-вычитэ- тел  13 и инициирующих выполнение им операции сложени . Результат сложени  записываетс  с выхода сумматора-вычита- тел  13 в регистр 14 при сохраненном сигнале на первом входе разрешени  регистра, поступающим с выхода 28 блока управлени .

Далее датчиком 1 по сохраненному адресу производитс  вновь измерение рабочего параметра, определение нулевой точки отсчета сигнала по амплитуде и запись в регистр 6 под управлением блока 4 идентично описанному ранее. Устройством дл  контрол  параметров датчиков аналогично описанному производитс  также обработка сигналов блока 15 и схемой 7 с выдачей соответствующего тревожного сигнала по первому сигнальному выходу устройства и установка содержимого регистра 6 на одних входах сумматора-вычитател  13.

Результат сложени  (в данном случае первое слагаемое), хранимое в регистре 14 сдвига, под управлением блока 4 поступает на другие входы сумматора-вычитател  13, которым производитс  очередное накапливание суммы значений измеренных за два такта рабочих параметров, свободных от систематических погрешностей. Результат сложени  вновь записываетс  в регистр 14 сдвига,

Так происходит в течение заданного блоком управлени  количества тактов повторной обработки информации по адресу одного датчика (число выбранных тактов обусловлено количеством измерительных каналов, датчиков). После того как накопленна  информаци  записана в регистре 14, блок 4 управлени  выдает с выхода 29 сигнал , поступающий на второй вход разрешени  регистра 14 сдвига, по которому его содержимое сдвигаетс  вправо на определенное число разр дов и поступает на первые входы элементов И блока 16 элементов И. (Дл  50 датчиков сдвиг вправо осуществл етс , например, на 5 разр дов). Этот же сигнал позвол ет прохождение данных через блок 11 элементов И на первый вход схемы 8 сравнени , которым производитс  сравнение и, в случае равенства либо превышени  значением приближенной оценки измер емого датчиком параметра к ее истинному значению значени  максимальной величины контролируемого датчиками параметра , по второму сигнальному выходу устройства дл  контрол  параметров датчиков на внешнее устройство индикации и регистрации производитс  выдача тревожного сигнала.

Далее блок управлени  с выхода 21 выдает адрес следующего датчика 1.

Таким образом, устройство дл  контрол  параметров датчиков с первого сигнального выхода выдает информацию о предварительной оценке уровн  текущего значени  контролируемого параметра на

0 фоне помех, со второго сигнального выхода - с результирующей приближенной к действительной оценке измер емого параметра, по состо нию которой оператор окончательно судит о достоверности критической ситу5 ации.

Блок 4 у правлени  работает следующим образом.

В исходном состо нии счетчика 39 осуществл етс  выдача первого адреса датчи0 ков 1 на выходе 21 блока 4 управлени . По сигналу с первого входа устройства, поступающему на пусковой вход 20 блока 4 управлени , запускаетс  управл емый генератор 31 импульсов, вырабатывающий последо5 вательность импульсов с частотой, определ емой распределител ми импульсов Логическа  1 на инверсном выходе триггера 32 разрешает прохождение импульсов через элемент И 34 на вход распределител 

0 37 импульсов. С его первого выхода через элемент ИЛИ 44 единичный сигнал подаетс  на выход 24 блока 4 со второго выхода через элемент ИЛИ 47 на выходе 27 и через элемент 41 ЗАПРЕТ и элемент НЕ 43 на

5 выходе 26 формируютс  соответственно логические сигналы 1

С третьего выхода распределител  37 единичный сигнал через элемент ИЛИ 46 выдаетс  на выходе 30 блока 4 управлени ,

0 на выходе 22 которого (четвертый выход распределител  импульсов 37) по вл етс  через временную задержку, формируемую элементом 49 задержки Сигнал с этого же выхода распределител  37 импульсов через

5 элемент ИЛИ 45 поступает на счетный вход счетчика 39, измен   его содержимое на 1 и определ   тем самым следующий, второй адрес на выходе 21 блока 4 управлени . Затем цикл операций повтор етс  и после

0 отработки последнего адреса датчиков с выхода старшего разр да счетчика 39 логическа  1 устанавливает триггер 32 в единичное состо ние, тем самым закрыва  элемент И 34 и отмен   режим калибровки

5 датчиков.

Этот же сигнал подготавливает элемент И 33, разреша  прохождение импульсов на счетный вход счетчика 38 Счетчик 39 находитс  в исходном состо нии. Через элемент 40 ЗАПРЕТ (на запрограммированное счетчиком 38 число тактов повторной обработки информации) циклически запускаетс  распределитель 36 импульсов, с первого выхода которого через элемент ИЛИ 44 единичный сигнал поступает на выход 24 блока 4 управлени . Со второго выход а распределител  36 такой же сигнал через элемент ИЛИ 48 по вл етс  на выходе 23 блока 4 и через элемент ИЛИ 47 - на выходе 27. одновременно формиру  элементом 41 ЗАПРЕТ и элементом НЕ 43 нулевой сигнал на выходе 26 блока 4. Третий выход распределител  36 через элемент ИЛИ 46 формирует единичный сигнал на выходе 30 блока 4, четвертый выход распределител  36 дублирует по вление через элемент ИЛИ 48 сигнала на выходе 23 блока 4, на выходах 25 и 28 которого логические 1 по вл ютс  последовательно с п того и шестого выходов распределител  36 импульсов. Его шестой выход управл ет формированием через элементы ИЛИ 47, ЗАПРЕТ 41 и НЕ 43 единичных сигналов на выходах 26 и 27 блока 4.

Ко времени начала очередного цикла через элемент ИЛИ-НЕ 42 в распределитель 36 по его динамическому входу записываетс  вновь логическа  1. После завершени  пересчета импульсов по счетному входу счетчиком 38 с его шестого разр да поступает логическа  1, запрещающа  через элемент 40 ЗАПРЕТ работу распределител  36 импульсов. Запускаетс  распределитель 35 импульсов, с первого выхода которого единичный сигнал выдаетс  на выход 29 блока управлени . Второй выход распределител  35 через элемент ИЛИ 45 управл ет изменением содержимого счетчика 39 и адреса на выходе 21 блока 4 и обнулением счетчика 38. После опроса всех датчиков 1 согласно описанному цикл операций повтор етс  вновь с первого адреса по исходному состо нию счетчика 39.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Устройство дл  контрол  параметров, содержащее блок пам ти уставок, блок управлени , первый и второй регистры, первую схему сравнени  и коммутатор, информационные входы которого  вл ютс  информационными входами устройства, вход запуска устройства подключен к входу запуска блока управлени , первый выход которого соединен с адресными входами коммутатора и блока пам ти уставок, вход разрешени  записи которого подключен к второму выходу блока управлени , третий выход которого соединен с входом разрешени  считывани  блока пам ти усгавок, установочный вход устройства подключен к входу данных первого регистра, выход которого соединен с первым входом первой схемы сравнени , отличающеес  тем, что,с целью повышени  достоверности контрол  за счет усреднени  измер емых параметров , в него введены два магистральных передатчика, блок элементов ИЛИ, блок элементов ЗАПРЕТ, сумматор-вычитатель, регистр сдвига, два блока элементов И и втора  схема сравнени , первый вход которой подключен к выходу первого регистра,

   0 третий выход блока управлени  соединен с первым входом первого блока элементов И, выход которого подключен к второму входу первой схемы сравнени , выход которой  вл етс  выходом сигнализации о превыше5 нии единичного измерени  параметра допустимого уровн  устройства, а выход сигнализации о превышении усредненной оценки параметра допустимого уровн  устройства подключен к выходу второй схемы

   0 сравнени , второй вход которой соединен с выходом второго блока элементов И, первый вход которого подключен к выходу регистра сдвига и соединен с первым входом блока элементов ИЛИ, второй вход которого

   5 подключен к выходу блока пам ти уставок, а выход - к первому входу блока элементов ЗАПРЕТ, выход которого соединен с первым входом сумматора-вычитател , а второй вход - с выходами первого и второго

   0 магистральных передатчиков, входы управлени  которых подключены соответственно к четвертому и п тому выходам блока управлени , шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно с первым и вто5 рым управл ющим входами сумматора-вычитател , выход которого подключен к второму входу первого блока элементов И, информационным входам регистра сдвига и второго регистра блока пам ти, восьмой вы0 ход блока управлени  подключен к входу записи регистра сдвига, сдвиговый вход которого соединен с вторыми входами блока элементов ЗАПРЕТ и второго блока элементов И и подключен к дев тому выходу блока

   5 управлени , дес тый выход которого соединен с синхровходом второго регистра, выход которого подключен к информационному входу второго магистрального передатчика , выход коммутатора соединен с

   0 информационным входом первого магистрального передатчика.
2. 2. Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что блок управлени  содержит триггер , два элемента И, три распределител 

   5 импульсов, два счегчика, два элемента ЗАПРЕТ , элемент ИЛИ-НЕ, элемент НЕ, п ть элементов ИЛИ, элемент задержки и управл емый генератор импульсов, управл ющий вход которого  вл етс  входом запуска блока , а выход подключен к первым входам

   первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с пр мым и инверсным выходами триггера, выход первого элемента И подключен к первому входу первого элемента ЗАПРЕТ и счетному входу первого счетчика, вход сброса которого соединен с вторым выходом первого распределител  импульсов, информационный вход которого подключен к выходу переполнени  первого счетчика и второму входу первого элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с тактовым входом второго распределител  импульсов, первый выход которого подключен к первым входам элемента ИЛИ-НЕ и первого элемента ИЛИ, второй выход первого распределител  импульсов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к входу элемента задержки , синхровходу триггера и четвертому выходу третьего распределител  импульсов , тактовый вход которого соединен с выходом второго элемента И, третий выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с третьим выходом второго распределител  импульсов и третьим входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к информационному входу второго распределител  импульсов, второй выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и первыми входами четвертого и п того элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к третьему выходу третьего распределител  импульсов и соответственно к четвертому выходу второго распределител  импульсов, соединенного с четвертым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход второго элемента ИЛИ подключен к счетному входу второго счетчика, выходы разр дов которого  вл ютс  первым выходом блока, выход старшего разр да второго счетчика соединен с первым входом триггера, выход элемента задержки  вл етс  вторым выходом блока, третий выход которого подключен к выходу п того элемента ИЛИ, первый выход третьего распределител  импульсов соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого  вл етс  четвертым выходом блока, п тый выход которого подключен к п тому входу элемента ИЛИ-НЕ, соединенному с п тым выходом второго распределител  импульсов, шестой выход которого соединен с шестым

   входом элемента ИЛИ-НЕ и  вл етс  шестым выходом блока, седьмой выход которого подключен к выходу элемента НЕ, вход которого соединен с выходом второго элемента ЗАПРЕТ, первый вход которого объединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ и седьмым входом элемента ИЛИ-НЕ и подключен к седьмому выходу второго распределител  импульсов, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с вторым входом второго элемента ЗАПРЕТ и  вл етс  восьмым выходом блока, дев тый и дес тый выходы которого подключены соответственно к первому выходу первого распределител  импульсов и выходу третьего

   элемента ИЛИ.

   Фиг 1

   Фиг. 2