SU1755052A1 - Способ автономных измерений физических величин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  создани  автономных измерительных систем физических величин при отсутствии мер и численного выражени  единиц измерени  этих величин, например дл  очувствлени  робототехнических систем третьего поколени . Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности за счет обеспечени  измерений физических величин при отсутствии мер и численного выражени  единиц измерени  этих величин. Способ заключаетс  в том, что воспринимают физические ве- личины с помощью первичных измерительных преобразователей, преобразуют их в удобную дл  сравнени  форму, запоминают последовательно во времени или одновременно значени  преобразованных физических величин, из первого значени  вычитают второе, раздельно запоминают первый бит информации при положительном и отрицательном результатах , при положительном результате вычитани  из этого результата вычитают второе значение преобразованной физической величины и в случае положительного результата запоминают второй бит информации, повтор   этот процесс с запоминанием соответствующих бит информации до получени  отрицательного результата, в случае отрицательного результата вычитани  из первого значени  второго значени  преобразованной физической величины Этот результат суммируют с первым значением преобразованной физической величины и при полученном отрицательном результате суммировани  запоминают второй бит информации , повтор   процесс суммировани  получаемого результата с первым значением и запомина  соответствующие биты информации до получени  положительного результата.3 ил. (Л С vl СЛ (Л О СЛ ю

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  создани  автономных измерительных систем физических величин при отсутствии мер и численного выражени  единиц измерени  этих велмчин, например, дл  очувствлени  робототехнических систем третьего поколени , функционирующих автономно от человека в космическом пространстве, глубинах

океана и других отдаленных от человека средах.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности за счет обеспечени  измерений физических величин при отсутствии мер и численного выражени  единиц измерени  этих величин.

На фиг. 1-3 представлены структурные схемы автономных измерительных систем, реализующих за вленный способ.

Автономна  измерительна  система (фиг. 1) интенсивности излучени  объекта 1 содержит систему 2 наведени  и фокусировки , фотоприемную матрицу 3, измерительный преобразователь 4, подключенный к входууправл ем ого коммутатора 5, к управл ющему входу которого через формирователь 6 подключен генератор 7, а его выходы подключены соответственно к входам первого и второго блоков 8 и 9 пам ти. Выходы блоков 8 и 9 подключены соответственно к первым входам управл емых коммутаторов 10 и 11, которые своими выходами подключены к входам блока 12 вычитани . Выход блока 12 вычитани  подключен к второму входу управл емого коммутатора 10, через инвертор 13 к второму входу управл емого коммутатора 11, аноду диска 14 и катоду диода 15, вторые электроды которых через резисторы 16 и 17 соответственно подключены к общей точке схемы. Катод диода 14 подключен к входу формировател  18, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 10 и входу счетчика 19. Анод диода 15 подключен к входу формировател  20, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 11 и входу счетчика 21.

Автономна  измерительна  система (фиг. 2) интенсивностей излучени  объектов 22 и 23 содержит систему 24 наведени  и фокусировки, фотоприемную матрицу 25, измерительный преобразователь 26, подключенный к входу управл емого коммутатора 27, к управл ющему входу которого подключено устройство 28 управлени , осуществл ющее также двустороннюю св зь с системо й 24 наведени  и фокусировки. Выходы коммутатора 27 подключены соответственно к входам первого и второго блоков 29 и 30 пам ти, подключенных своими выходами соответственно к первым входам управл емых коммутаторов 31 и 32, выходы которых подключены к входам блока 33 вычитани . Выход блока 33 вычитани  подключен к второму входу управл емого коммутатора 31, через инвертор 34 к второму входу управл емого коммутатора 32, аноду диода 35 и катоду диода 36, вторые электроды которых через резисторы 37 и 38 соответственно подключены к общей точке схемы. Катод диода 35 подключен к входу формировател  39, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 31 и входу счетчика 40. Анод диода 36 подключен к входу формировател  41, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 32 и входу счетчика 42.

Автономна  измерительна  система (фиг. 3) интенсивностей излучени  объектов

43 и 44 содержит две системы 45 и 46 наведени  и фокусировки, кажда  из которых подключена к соответствующим фотоприемным матрицам 47 и 48, которые через

измерительные преобразователи 49 и 50 подключены соответственно к блокам 51 и 52 пам ти. Выходы блоков 51 и 52 пам ти подключены соответственно к первым входам управл емых коммутаторов 53 и 54, а их

0 выходы подключены к входам блока 55 вычитани . Выход блока 55 вычитани  подклю- чен к второму входу управл емого коммутатора 53, через инвертор 56 к второму входу управл емого коммутатора 54, ано5 ду диода 57 и катоду диода 58, вторые электроды которых через резисторы 59 и 60 подключены к общей точке схемы, Катод диода 57 подключен к входу формировател 

61,выход которого подключен к управл ю- 0 щему входу коммутатора 53 и входу счетчика

62.Анод диода 58 подключен к входу формировател  63, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 54 и входу счетчика 64.

5 Способ осуществл етс  следующим образом .

При работе автономной измерительной системы (фиг. 1) интенсивность излучени  объекта 1 вследствие действи  системы 2

0 наведени  и фокусировки воспринимаетс  фотоприемной матрицей 3 и после преобразовани  в измерительном преобразователе 4 поступает на вход коммутатора 5, выход которого в данный момент времени подклю5 чен к первому блоку 8 пам ти. В результате в него записываетс  значение интенсивности излучени  объекта 1 в данный момент времени. В следующий момент времени, определ емый частотой генератора 7, с фор0 мировател  6 на управл ющий вход коммутатора 5 поступает сигнал, переключающий его вход к второму блоку 9 пам ти. В результате в блок 9 пам ти записываетс  второе значение интенсивности излучени 

5 объекта 1. Частота опроса может быть изменена изменением частоты генератора 7. Первое и второе значени  измеренной физической величины с выходов блоков 8 и 9 пам ти поступают на входы блока 12 вычи0 тани . Положительный разностный сигнал с его выхода через диод 14 поступает на формирователь 18, с входа которого бит информации записываетс  в первый счетчик 19. Мерой в данном случае служит второе зна5 чение измеренной физической величины. Кроме того, сигнал с формировател  18 поступает на управл ющий вход коммутатора 10, переключа  его вход с выхода блока 8 пам ти на выход блока 12 вычитани , сигнал на выходе которого становитс  равным разности первого результата вычитани  и второго значени  интенсивности измеренной физической величины. При положительном результате этот сигнал через диод 14 поступает на формирователь 18, с выхода которо- го еще один бит информации записываетс  в счетчик 19. Процесс вычитани  из предыдущего результата второго значени  интенсивности измеренной физической величины в блоке 12 вычитани  продолжа- етс  до п-го такта, когда результат становитс  отрицательным. Запись информации в счетчик 19 прекращаетс , а результат, записанный в него, характеризует уменьшение интенсивности излучени  объекта 1 болеэ, чем в п-1, но менее чем в п раз. Сигнал с формировател  18 переключает коммутатор

10в исходное состо ние. При отрицательном результате вычитани  содержимого первого и второго блоков 8 и 9 пам ти сиг- нал с выхода блока 12 вычитани  через диод

15 поступает на формирователь 20, с выхода которого бит информации записываетс  во второй счетчик 21. Мерой в данном случае служит первое значение измеренной физи- ческой величины. Кроме того, сигнал с формировател  20 поступает на управл ющий вход коммутатора 11, переключа  его вход с выхода блока 9 пам ти на выход интегратора 13, подключенного к выходу блока 12 вычитани . В этом такте сигнал на выходе блока 12 вычитани  равен сумме первого значени  измеренной физической величины и первого результата вычитани  на выходе блока 12. Отрицательный сигнал с выхода блока 12 через диод 15 поступает на формирователь 20, с выхода которого еще один бит информации записываетс  во второй счетчик 21. Далее в результате совместной работы инвертора 13 и блока 12 вычитани  процесс сложени  первого значени  измеренной физической величины и предшествующего результата сложени  продолжаетс  до m-ro такта, когда результат становитс  положи- тельным. Запись информации во второй счетчик 21 прекращаетс , а результат, записанный в него, характеризует увеличение интенсивности излучени  объекта 1 более чем в т-1, но менее чем в т раз. Сигнал с формировател  20 переключает коммутатор

11в исходное состо ние.

При работе автономной измерительной системы (фиг. 2) после наведени  системы 24 наведени  и фокусировки на первый объ- ект 22 устройство 28 управлени  получает сигнал готовности и обеспечивает работу управл емого коммутатора 27. Интенсивность излучени  первого объекта 22 воспринимаетс  фотоприемной матрицей 25 и

после преобразовани  в измерительном преобразователе 26 поступает на вход коммутатора 27, выход которого в данный момент времени подключен к первому блоку

29пам ти, и в него записываетс  значение интенсивности излучени  объекта 22 в данный момент времени. Далее устройство 28 управлени  выдает в систему 24 наведени  и фокусировки сигнал уйти от объекта 22 к другому объекту, и после наведени  на объект 23 устройство 28 управлени  получает сигнал готовности и обеспечивает переключение коммутатора 27 во второе положение. Интенсивность излучени  второго объекта 23 воспринимаетс  фотоприемной матрицей 25 и после преобразовани  в измерительном преобразователе 26 поступает на вход коммутатора 27, выход которого в данный момент времени подключен к второму блоку 30 пам ти, и в него записываете чча- чение интенсивности излучени  второго объекта 23. Первое и второе значени  измеренной физической величины с выходов блоков 29 и 30 пам ти поступают на входы блока 33 вычитани . Положительный разностный сигнал с его выхода через диод 35 поступает на формирователь 39, с выхода которого бит информации записываетс  в первый счетчик 40. Мерой в данном случае служит значение интенсивности излучени  второго объекта 23. Сигнал с формировател  39 поступает на управл ющий вход коммутатора 31, переключа  его вход с выхода блока 29 пам ти на выход блока 33 вычитани , сигнал на выходе которого становитс  равным разности первого результата вычитани  и значени  интенсивности излучени  второго объекта 23. При положительном результате этот сигнал через диод 35 поступает на формирователь 39, с выхода которого еще один бит информации записываетс  в первый счетчик 40. Процесс вычитани  из предыдущего результата значени  интенсивности излучени  второго объекта 23 в блоке 33 продолжаетс  до п-го такта, когда результат становитс  отрицательным. Запись информации в счетчик 40 прекращаетс , а результат, записанный в него, характеризует превышение интенсивности излучени  первого объекта 22 над интенсивностью излучени  второго объекта 23 более чем в п-1 раз, но менее чем в п раз. Сигнал с формировател  39 переключает коммутатор 31 в исходное состо ние. При отрицательном результате вычитани  содержимого первого и второго блоков 29 и

30пам ти сигнал с выхода блока 33 вычитани  через диод 36 поступает на формирователь 41, с выхода которого бит информации записываетс  во второй счетчик 42. Мерой в

данном случае служит значение интенсивности излучени  первого объекта 22. Кроме того, сигнал с формировател  41 поступает на управл ющий вход коммутатора 32, переключа  его вход с выхода второго блока 30 пам ти на выход инвертора 34, подключенного к выходу блока 33 вычитани . В этом такте сигнал на выходе блока 33 вычитани  равен сумме значени  интенсивности излучени  первого объекта 22 и первого результата на выходе блока 33 вычитани . От- рицательный сигнал через диод 36 поступает на формирователь 41, с выхода которого еще один бит информации записываетс  во второй счетчик 42. Далее в результате совместной работы инвертора 34 блока 33 вычитани  процесс сложени  значени  интенсивности излучени  первого объекта 22 и предшествующего результата сложени  продолжаетс до т-го такта, когда результат сложени  становитс  положительным . Запись информации во второй счетчик 42 прекращаетс , а результат, записанный в него, характеризует превышение интенсивности излучени  второго объекта 23 над интенсивностью излучени  первого объекта 22 более чем т-1 раз, но менее чем в т раз. Сигнал с формировател  41 переключает коммутатор 32 в исходное состо ние .

При работе автономной измерительной системы (фиг, 3) интенсивность излучени  первого объекта 43 вследствие действи  системы 45 наведени  и фокусировки воспринимаетс  фотоприемной матрицей 47 и после преобразовани  в измерительном преобразователе 49 записываетс  в блок 51 пам ти. Одновременно с этим интенсивность излучени  второго объекта 44 вследствие действи  системы 46 наведени  и фокусировки воспринимаетс  фотоприемной матрицей 48 и после преобразовани  в измерительном преобразователе 50 записываетс  во второй блок 52 пам ти, Первое и второе значени  измеренной физической величины с выходов блоков 51 и 52 через первые входы коммутаторов 53 и 54 поступают на входы блока 55 вычитани . Положительный разностный Сигнал с его выхода через диод 57 поступает на формирователь 61, с выхода которого бит информации записываетс  в первый счетчик 62. Мерой в данном случае служит значение интенсивности излучени  второго объекта 44. Кроме того, сигнал с формировател  61 поступает на управл ющий вход коммутатора 53, переключа  его вход с выхода блока 51 пам ти на выход блока 55 вычитани , сигнал на выходе которого становитс  равным разности пеового результата вычитани  и значени  интенсивности излучени  второго объекта 44. При положительном результате этот сигнал через диод 57 поступает на формирователь 61, с выхода которого еще один бит

информации записываетс  в первый счетчик 62. Процесс вычитани  из предыдущего результата значени  интенсивности излучени  второго объекта 44 в блоке 55 продолжаетс  до п-го такта, когда результат

0 становитс  отрицательным, Запись информации в счетчик 62 прекращаетс , а результат , записанный в него, характеризует превышение интенсивности излучени  первого объекта 43 над интенсивностью излуче5 ни  второго объекта 44 более чем в п-1 раз, но мерее чем в п раз. Сигнал с формировател  61 переключает коммутатор 53 в исходное состо ние. При отрицательном результате вычитани  содержимого первого

0 и второго блоков 51 и 52 пам ти сигнал с выхода блока 55 вычитани  через диод 58 поступает на формирователь 63, с выхода которого бит информации записываетс  во второй счетчик 64. Мерой в данном случае

5 служит значение интенсивности излучени  первого объекта 43, Кроме того, сигнал с формировател  63 поступает на управл ющий вход коммутатора 54, переключа  его вход с выхода второго блока 52 пам ти на

0 выход инвертора 56, подключенного к выходу блока 55 вычитани . В этом такте сигнал на выходе блока 55 вычитани  равен сумме значени  интенсивности излучени  первого объекта 43 и первого результата на выходе

5 блока 55 вычитани . Отрицательный сигнал через диод 58 поступает на формирователь 63, с выхода которого еще один бит информации записываетс  во второй счетчик 64. Далее в результате совместной работы ин0 вертора 56 и блока 55 вычитани  процесс сложени  значени  интенсивности излучени  первого объекта 43 и предшествующего результата сложени  на выходе блока 55 продолжаетс  до т-го такта, когда резуль5 тат становитс  положительным. Запись информации во второй счетчик 64 прекращаетс , а результат, записанный в него, характеризует превышение интенсивности излучени  второго объекта 44 над ин0 тенсивностью излучени  первого объекта 43 более чем в т-1 раз, но менее чем в т раз. Сигнал с формировател  63 переключает коммутатор 54 в исходное состо  нле.

Таким образом, в результате измери5 тельного сравнени  значений физических величин, воспринимаемых последовательно или параллельно во времени, и раздельного накоплени  получаемой информации суд т об изменении физической величины, характеризующей во времени состо ни  одного объекта, или о соотношении физических величин, характеризующих состо ние разных объектов. Применение изобретени  позвол ет строить информационно-измерительные системы различных физических ве- личин без предварительного создани  эталонов или мер и численного выражени  единиц измерени  этих величин внутри систем . Это особенно актуально при встрече с неожиданными физическими величинами и физическими величинами, интегрально воздействующими на измерительную систему.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ автономных измерений физиче- ских величин, заключающийс  в воспри тии физических величин с помощью первичных измерительных преобразователей и преобразовании их в удобную дл  сравнени  форму с последующим сравнением между собой, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности за счет обеспечени  измерений при отсутствии мер и численного ёыражени  единиц измерени  этих величин, запоминают последовательно во времени или одновременно значени  преобразованных физических величин, из первого значени  вычитают второе, раздельно запоминают первый бит информации при

   положительном и отрицательном результатах , при положительном результате вычитани  из этого результата вычитают второе значение преобразованной физической величины и в случае положительного результата запоминают второй бит информации, повтор   этот процесс с запоминанием соответствующих бит информации до получени  отрицательного результата, в случае отрицательного результата вычитани  из первого значени  второго значени  преобразованной физической величины этот результат суммируют с первым значением преобразованной физической величины и при полученном отрицательном результате суммировани  запоминают второй бит информации , повтор   процесс суммировани  получаемого результата с первым значением и запомина  соответствующие биты информации до получени  положительного результата, при этом об изменении физической величины, значени  которой запоминались последовательно во времени, или о соотношении физических величин, значени  которых запоминались параллельно во времени, суд т по накопленным раздельно битам информации при положительном и отрицательном результатах вычитани  и суммировани  соответственно

   4Л

   te. /.