SU794616A1 - Устройство дл контрол параметровРАдиОТЕХНичЕСКиХ Об'ЕКТОВ - Google Patents

Description

Целью изобретени   вл етс  повышение точности п надежности измерени  нараметров нескольких одно,зременн-о функционирующих Радиотехнических объектов (систем ) в услови х непрерывно мен ющихс  систематическим и случайным образо.м де€табидиз .ирующих воздействий. Поставленна  цель достигаетс  тем, что :в устройство дл  контрол  параметров радиотехнических объектов, содержащее последовательно соединенные блок датчиков, блок :сопр жени , коммутатор, блок аналого-цифровых .преобразователей, первый вычислитель и блок увравлеШШ, выход которого подключен ко второму входу первого вычислител , второй .вход - к первому .входу }стройства, а пзрвый вход блока .даь -; ia)BTpj20M -.Bj(;QA3u..y€;r.pojlcjBa,.; ввеТдены генератор ...олорных--си.г.налОБ, торой .вычислитель, блок сканировани , j6jipK срав нени , блок эталонов, « последовательно соед11ненные. блок пам ти, регистр,цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) .орMjipoijaTejib дестабилизирующего воздействи ,, выход .которого подключен к первому .входу второго вычислител , второму входу блока аналого-цифровых преобразо1вателей (АЦП), ко второму .входу .коммутатора и ко второму входу блока .сопр жени , соеди .ненного третьим входом со вторым .входом второго вычислител , .с третьим входом блока АЦП, с выходом устройства, с первым входом сравнени , со входом блока пам ти, со вторым входом регистра, со вторым входом ЦАЛ, со вторым входом формировател  дестабилиэирующего возд .ейст,ви  и через блок сканировани  с третьим входом коммутатора, выход которого подключен к третьему входу второго вычислител , соединенного выходом .с четвертым входом блока АЦП, д тый .вход -которого подсоединен к третьему входу пер.вого выч.исл1ител , к первому входу ген.ератора опорных сигналов, к выходу блока сопр жени , к четвертому входу блока сопр же и  и через бл.ок эталонов к п тому входу .блока сопр жени . Четвертый вход пер-вого вычислител  соединен .с выходом блока сравнени , а,п тый ..вход - со вторы-м входом блока сравнени  .и с выходом блока .паМ ти. Выход « вто.рой вход блока датчиКО .В подключены .ко втор-0;му входу и выходу генератора опорных .сигналов соответственно . На чертеже представлена структурна  схема устройства. Оно содержит блок датчиков /, блок .сопр жени  2, коммутатор 3, блок АЦП 4, блок улравлени  5, .пер.вый вычислитель 6, ген-ератор опор-ных сигналов 7, блок эталонов 8, второй вычислите ть 9, блок сканировани  10, блок сра;В:нен.и  //, блок пам ти 12, блок «скусственной дестабилиза-ции 13, в состав которого вход т регистр 14, ЦАП 15 И формирователь дестабилизирующего воздействи  16. Устройство работает следующ.им образо .м. Измер емые велич.ииы по второму входу 17 поступают в блок /. Датчики блока / преобразуют измер е.мые величины в форму, удобную дл  дальн.ейщей дистанционной передачи измер емых величин. Папр.нмер, неэлектрические 1величины (угол .по.во.рота, линейное перемещение, температура, освещенность ) преобразуютс  в электрические, электрические величины преобразуютс  в другие электрические величины (магнитный поток, ток - в напр жени ). С выхода блока / сигналы поступают на вход блока 2, функционирующего под упра:влени .ем вычисл.ител  6 и осуществл ющего олерациИ ввода-вывода над входными сигналами (.расш -фение, адресацию, управление , сжатие, клапанирование, промежуточное запо.мииание и .преобразование уровней.). Ко-ммутатор 3 подключает сигнальные .щины блока 2 ко входу вычислител  9. Пор док подключени  сигнальных щ.ин апредел етс  блоком 10, функционирующ.и.м под управлением вычислител  6. В простейше.м случае блок 10 может поочередно и последовательно .во .времени включать ключи коммутатора 3 и представл ть собой .распределитель имлульсов. В зависимости or числа и характера (веса) измер емых параметров и числа контролируемых объектов .возможны и более сложные алгоритмы управлени  коммутатором 3, реализуем-ые блоко.м 10. Вычисл.итель 9 осуществл ет предварительную математическую обработку .входных сигналов .и представл ет собой набор о..перацион.ных элементов (су.м.маторо.в-вычитателей , интеграторов, дифференциатоpOiB , перемножителей, функциональных преобразователей ), соедин емых друг с другом через ключ-и, управл емые сигналами вычисл.ител  6. Таким образом, дл  ка.ждого входного сигнала образуетс  .свой дифференциальный анализатор, структура которого .определ ет последовательность и характер математических операций, выполн емых над .входным -сигналом. Указанна  предварительна  аналогова  обработка повыщает общее быстродействие устройства (т. е. в .конечном итоге увелйчиваетс  число измер .емых параметров), позвол ет у.м-еньщить объем а.кт.и1вной пам ти вычислител  6 (данные в аналоговом .виде могут запоминатьс  на .интеграторах) и упрощает структуру вычислител  6. Интеграторы, -вход щие в состав вычислител  9, усредн ют импульсные :ПомеХ)И, чем повышаетс  помехоустойчивость всего устройства. Блок 4 преобразует входные сигналы в цифровой .код и представл ет собой набор

АЦП (напр жение-код, временной интервал-код , частота--код).

Синхронизаци  вычислител  6 и через вычислитель 6 остальных блоков устройства , загрузка устройства входной информацией через первый вход 18 осуществл етс  блоком 5.

Параметры датчиков блока /, цепей передач .и данных блока 2, .ключей коммутатора 3 операционных элементов вычислител  9, аналоговых элементов блока 4 могут измен тьс  систематическим и случайным образом .при неизменных .первичных воздействи х (.измер емых парам.етров). Указанные изменени  могут быть св заны с изменением пара.мет.роБ окружающей среды, особенно в полевых услови х (температуры, влажности, давлени , радиацЕИ, теплового, светового и акустических излучений, вибраций ), старением л саморазогревом элементов , ухудшением «6.нтактов, колебани ми питающих напр жений, паразитными электромагнитными пол ми, дрейфом напр жений смещени  нул  И входных токов, коэффи-диентоз усилени , значений сопрот.нвлеНИИ .и емкостей. При неблагопр.и тном стечении обсто тельств .непредсказуемые изменени  параметров могут полностью исказить измер емые величины.

Искажени  сигналов в каждом из блоков /, 2, 4, .коммутаторе 3 « вычислителе 9 могут носить мультипликатиБ-ный и аддитивный характер. В общем виде указанное .положение можно записать в виде формулы + А,

где и - искаженный сигнал;

Э - эталонное значение сигнала;

М - мульти.пликат.ивный коэффициент; А - аддитив.на  составл юща  .сигнала .

С помощью блока 13 определ ютс  значени  М и А. Указанные значени  М. ,и А используютс  дл  окончательных расчетов значений .измер емых величин, что позвол ет получить точные значени  измер емых величин даже при существенном искаж-ении измер емых величин за счет вли ни  факторов дестабилизации и -параметров.

Все операдии по определению М и Л осуществл ютс  вычислителем 6 « под уп .равлением вычислител  6 в интервале вре .мени между двум  соседними измерени м.и или в начале каждого нового цикла ,измерений . Поскольку один .цикл измерений заиимает сравнительно небольшое врем  и за врем  адикла значени  М .и А не успевают изменитьс  заметным образом, можно считать , что значени  УИ и Л корректируютс  непрерывно.

В блоке 12 хран тс  в цифровом виде эталонные значени  измер емых величин, верхн   и иижн   гранита разрешенных изменений измер емых величин « коды некусственных дестабилизирующих зоздействий . Хранение эталонов в цифровом виде при соответствующей разр дности эталона позвол ет обеспечить долговременную стабильность и точность эталона.

Калибровка каждого блока тракта .измерени  и всего тракта в целом дл  -каждой измер емой величины носит индивидуальный характер.

Р1з блока 12, управл емого вычислителем 6, в регистр 14 сч.итыБаетс  код дестабилизирующего воздействи , равный нулю. Преобразователь /5прео-бразует указанный код в нулевое на.пр жение, которое формирователем 16 преобразуетс  в дестабилизирующий ток, мощность .и на.пр жение. После преобразовани  блоком 4 нулевого дестабилизурющего воздействи  в код последний представл ет собой аддитивную ошибку блока 4, котора  заиисываетс  по соответствующему адресу ОЗУ .вычислител  6.

Затем нулевое дестабилизирующее воздействие поочередно подаетс  на вход вычислител  9, коммутатора 3, блока 2, выходы которого подключены .непосредственно к блоку 4. Блок 4 преобразует последовательно напр жени  с выхода указанных блоков в коды, которые записываютс  по соответстБующ.им адресам ОЗУ вычислител  6. Аддитивна  ощибка каждого из блокоз 2, 3, 9 равна алгебраической сумме полученной аддитивной ощибки и аддитивной ошибки блока 4. Результирующа  аддитив .на  ощибка .последовательно включенных блоков 2, 3, 9 и 4 равна алгебраической сум.ме аддитивных ощибок каждого из ,переч ,исленных блоков. Все вычислени  над ошибками про.изБОД тс  в цифровом виде в вычислителе 6.

Зате.м на влод блока 4 -с блока 12 через блок 13 подаетс  дестабилизирующее воздействие , не равное нулю. Полученный код, представл ющий .собой в общем случае код и искаженного сигнала, засылаетс  в ОЗУ вычислител  6.

По известным значени м кодов И, Э vi А блока 4 в вычислителе 6 вычисл етс  значение мультипликативного коэффициента М по формуле

,. и-А

М -. . J

Поочередно возбужда  каждый из блоков 2,3 и 9 ненулевым дестабилизирующим воздействием и преобразу  результаты возбуждени  в код в блоке 4 с учетом собственного мульт1 шли;чативного коэффициента блока 4, .вычисл ютс  .з вычисл.ителе 6 мультипликативные коэффИЦиенты указанных блоков.

Результирующий мультипликативный .коэффициент последовательно включенных блоков 2. 5, 9 и 4 равен произведению мультиплнкагизного коэффициента каждого «з блоков 2,3,9н4.

Определение аддитивных ошибок и мультипликативных .коэффициентов датчиков блока /, как наименее надежных и стабильных элементов в тракте контрол  измер емых величин, осуществл етс  несколько более сложным способом.

Сначала дестабилизирующими воздействи ми .возбуждаетс  блок 8, который содержит эквиваленты датчиков блока /, формирующие сигналы, св занные ио набору параметров (ам.плитуда, форма, длительность ) с пара.метрами соответствующих датчиков блоха 1 линейным.и за.висимост ми . Эквиваленты датчиков блока 8, не св зан .ные с реальными измер емыми |Величинами , колструктивно представл ют собой высокостабильные элементы. Например, экв .ивалент датчика - шунта в блоке / в блоке 8 может быть вьшолнен небольших размеров из манганина или константа.на; экзи .валент датчика - фотоириемника может быть выполнен в виде эталонной оптической пары (лампа накаливани  - фотоумножитель ), эквивалент датчика - измерител  тока МО/кет быть выполнен в виде эталонного генератора тока. Сказанное относитс  It к любым другим датчикам. Следует отметить, что блок 8 может быть также тер мостатироваи, тщательно экранирован. Блок 8 позвол ет определить сквозные ош.иб.ки тракта от блока / до вычислител .

О.шибки датчиков блока Л вызванные изменением внешних условий, определ ютс  с помоодью генератора 7. Конструктивно о.пориые элементы генератора 7 встроены в датчики блока /. Например, датчик внешнего освеЩени  может освещатьс  источником эталонного светового потока, датчиктрансформатор может возбуждатьс  эталонным магнитным потоком эталонного едии .ичного витка, намотанным на тот же сердечник трансформатора, датчик угла поворота может через редукторную передачу с эталонным приводом поворач.иватьс  на единичный угол.

Сигналы с датчиков блока /, иолучен .ные в результате возбуждени  опорных элем .ентов датч.иков генератора 7 блоком 13, сравниваютс  с сигналами с эквивалентов датчиков с блока 8. Поскольку все .сигналы в предлагаемо.м устройстве преобразуютс  в коды ,и за.писыв-аютс  в ОЗУ вычислител  6, то вычислитель 6 в течение каждого заданного интервала времени посто нно вычисл ет индивидуальные ошибки каждого из блоков Л 2, 3, 9 и 4 .и эквивалентную ошибку всего измерительного тракта.

в вычислителе 6 при известных ошибках измерительного тракта определ ютс  действительные значени  измерительных величин путем вычитани  из искаженных сигналов датчиков блока / суммарной аддитивной ОШ.16.ХИ и делени  на результ5ь руюший мультилликативиый коэффициент.

В блоке /./ сравниваютс  неискаженные значен г  измеренных величин с выхода зычисл тел  6 и эталонные значени  измеренных величин с выхода регистра блока 1-2. Результат сопоставлени  (измеренна  вел ,ичина выше, ниже, равна заданными верхней 1 нижней эталонной границе изменени  измер емой величины) с выхода блока // через вычислитель 6 поступает дл  соответствующей ;1нтер.лретации на вход выходной информации (вн.ешние устройства, сигнал прерывани , оператор).

Определение истинных значений измер емых аеличин в Услови 1х непрерывно мен ющихс  внешних воздействий, что характерно дл  полигонных условий, осуществл етс  бл.агодар  непрерывной самокал.бров .е и самон-астройке данного устройства . Указанные адаптивные свойства повышают оадеж ость (живучесть) устройства и позво.т ют выделить полезный сигнал ири отношении сигнал-по.меха (эквлзале тное воздействие всех дестабилизиг рующих факторов рассматриваетс  как помеха ), меньшем единицы. Используема  в устройстве обратна  отрицательна  аналого-цифро-аналого .ва  св зь с вычисл.ителем в контуре обратной св зи позвол ет показатель качества устройства поддерживать на оптимальном, заранее заданном уровне, пр.ичем значение указанного уровн  .может измен тьс  или програ.м.мно, или оператором . Фор.ма дестабилизирующих воздействий (релейные, посто нные, пилообразные, синусоидальные, экспоненциальные) с выхода блока / может задаватьс  и измен тьс  вычисл.ителем 6 через блок 12, в котором могут хранитьс  в й,ифровом виде по.следовательности кодов, соответствующие указанным выще дестабилиз.ирующим воздействи м, т. е. блок 13 выполн ть также ф нкш-ш генератора тестового в.озмущени .

Нри отсутствии дестабилизирующих возмущений описанный режим фуикционировани  устройства э.квиваЛентен непрерыз .ной самопрофилактике и самоко.нтролю.

Claims (3)

1. Использование в устройстве новых элеме;1то .в выгодно отличает предлагаемое устройство дл  автоматизаци  контрол  параметров радиотехнических объектов и систем от .известных, так .как (Исключаютс  .систематические и случайные отклонени  кодов выходных сигналов .измер емых величин чо.нтролируемых систем от истинных значеH;i;i , св занных с «зменен-ием параметров окружающей среды (температуры, влажности , давлени , освещенности, радиации, теплового, светового и акустиче.ского излучени , внбращии), старением и саморазогревом датчиков и элементов, ухудшением ;сонта.,з, колебани ми питающих напр жен; Й , паразитными электромагнитны -зи пол ми, дрейфом напр жений Смещени  нул  л входных токов изменением .коэффициентов усилени  и значени  радиоэлементов . Также повышаетс  надежность (живучесть ) предлагаемого устройства благодар  самокалибровке и самоконтролю. Формула изобретени  Устройство дл  контрол  параметров радиотехнических объектов, содержащее последовательно соединенные блок датчи ков , блок сопр жени , коммутатор, блок аналого-1цифровых преобразователей, первый вычислитель и блок управлени , выход которого подключен ко второму входу первого вычислител , второй вход - к первому .входу устройства, а первый .вход бло:ка датчи.ков - КО .втораму выходу устройства, отличающеес  тем, что, с целью повышени  достовер.ност1И результатов контрол  и надежности устройства, в него введены генератор опорных сигналов, второй вычислитель, блок сканировани , блок сравнени , блок эталонов ,и .последовательно соединенные блок пам ти, регистр, цифро-аналоговый преобразователь и формирователь дестабилизирующего .воздействи , выход которого подключен к первому ;входу второго вычислител , второму ..входу блока аналого-цифровых преобразователей, ко второму входу коммутатора .и ко второму входу блока сопр жени , соединенного третьим входом со вторы,м в.ходом второго вычислител , с третьим входом блока аналого-цифровых преобразователей, с выходом устройства, с первым входом блока сравнени , со входом блока .пам ти, со вторым входом регистра, со вторым входом дафро-аналогового преобразовател , со вторым входом форм.иро.вател  дестабилизирующего воздей.стви  и через блок скан.ир .овани  - с третьим входом коммутатора, выход которого подключен к третьему входу второго вычнсл.ител , соединенного выходом с четвертым входо.м блока аналогоцифровых преобразователей, п тый вход которого подсоединен к третьему входу первого вычисл.ител , :к первому входу генератора опорных сигналов, к выходу бло .ка сопр жени , « четвертому входу блока сопр жени  и через блок эталонов к п тому .входу блока сопр жени , четвертый вход первого вычислител  соединен с выходом блока сравнени , а п тый вход - со вторым входОМ сравнени  и с выходом блока пам ти, пр.ичем выход и второй вход блока датч.иков подключен .ко второму входу .и выходу генератора опорных сигналов соответственно. Источники .информации, прин тые во внимание .при экспертизе: 1.Акцептованна  за вка Франции tNb 2285659, кл. G 06 F 11/06, опублик. 1976.
2. 2.Патент США № 4025767, кл. 235-153, опублик. 1977.
3. 3.Патент США № 3665399, кл. 340-152, о.публик. 1972 (прототип).