Телеизмерительная система

:и-,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(54) (57) ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНЛЯ СИСТЕМАпо авт. св. 9 8451 б 8, о т, л и ч а -ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности системы, в неевведены генератор тактовых импульсов, коммутаторф регистр памяти,дисперсиометр, фильтр нижних частот, блок сравнения н сигналиэатор, выход .генератора тактовый импульсов соединен с управляюцими входами диспе 1)сиометра и коммутатора, информационные входы которого соединены с выходами соответствуюших блоков памяти, первые выходы коммутатора соединены с первыми входами регистра памяти, второй выход - с информационным входом дисперсиометра, выход. цисперсиометра соединен непосредственно с первьм входом и через фильтр нижних частот с вторым входом блока сравнения, третий вход которого подключен к второму входу системы, выход блока сравнения соединен с входом сигнализато-ра и вторым входом регистра памйти, выходы которого соединены с вторыми выходами системы.10 Изобретение относится к областйтелеизмерений и может использовать, -ся для передачи сообщений по проводным линиям, волноводам, радиолиниям и т.п.По основному авт. св. 9 845168известна телеизмерительная систе. ма, содержащая на передающей стороне генератор тактовых импульсов,выход которого соединен с входомраспределителя импульсов, первыйвыход которого соединен через формирователь синхроимпульсов с первым.входом сумматора, блок прямого ортогонального преобразования по Уолшу, входы которого соединены с входами системы, и в каждом информа"ционном канале блок памяти и разности, сумматор и ключ, выход сумматора соединен с входом ключа,первый вход - с выходом блока памяти и разности, вторые выходы распределителя импульсов соединеныс первыми входами соответствующихблоков памяти и разности, объединенные вторые входы блока памятии разности и сумматора каждого информационного канала подключенык соответствующим выходам блокапрямого ортогонального преобразования по Уолшу, выход ключа соединенс соответствующим вторым входомсумматора, выход которого подключен к каналу связи, на приемнойстороне .содержащая селектор синхроимпульсов, выход которого через генератор тактовых импульсов соединенс входом распределителя импульсовблок обратного ортогонального преобразования по Уолшу и в каждом информационном канале последовательносоединенные ключ и блок памяти, первые входы ключей всех информационных каналов объединены с входом се лектора синхроимпульсов и подключены к каналу связи, вторые входыключей соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов, выходы блоков памяти информационных каналов соединены с соответствующими входами блока обратногоортогонального преобразования поУолшу, выходы которого соединеныс выходами системы Я .Известная система работает следующим образом. Блок ортогонального преобразователя по Уолшу непрерывно во времени производит линейноеортогональное преобразование ансамбля независимых входных сигналов.(1) в ансамбль ЗЦВ - РИЯД).,В какном канале блок на 1 аяв"н н равнО 60сти непрерывно выдает сигнал погрешности аппроксимации на основе нулевойэкстраполяции Ее С-.С(Ф ( ),где Т( 6 - момент последнего отсче"та. В момент очередного отсчета 65 погрешность Е. (1; ) с весом - суммируется с величиной С(1;), в результате чего с выхода блока поступает отсчет У(1)С+С(; )С(С а ) ) .Благодаря этому погрешностьаппроксимации на приемной стороне становится знакопеременной наинтервале аппроксимации (как принулевой интерполяции),Импульсы генератора тактовых импульсов подаются в распределитель, на выходах которого по очереди появляются сигналы, которые управляют работой блока памяти и разности и замыкают соответствующийключ, подключающий выход первогосумматора к второму. На выходе второго сумматора формируется последовательность амплитудно-модулированных измерительных импульсов всехканалов плюс синхроимпульс, т.е.групповой АИИ сигнал, поступающийв канал связи.На приемной стороне восстановленный групповой АИМ сигнал разделяется ключами на Я канальных сигналов (дискретные последовательно,сти), которые в блоках памяти преобразуются в аналоговые сигналыС 6 на основе нулевой экстраполяции (без задержки во времени),но с погрешностью аппроксимациина интервале, близкой по характеруизменения к погрешности при симметричной нулевой интерполяции. Далеев блоке обратного ортогональногопреобразования по Уолшу ансамбльС "(М преобразуется в ансамбль хб)При этом оказывается, что погрешности аппроксимации наименьшие втех сигналах Х (1), которые являются в данный момент наиболее динамичныки в ансамбле телеметрируемыхсигналов. Происходит это потому,что в предлагаемой системе непосредственно дискретизируются и аппроксимируются на основе нулевой экстраполяции со смещением не сигналыХ(1), а полученные с помощью преобразования уолша сигналы С(1),вследствие чего погрешности аппроксимации сигналов Х(1) зависят отпогрешностей аппроксимации сигналов С(1) следующим образоме (Ц х (с)-3.(ь)- - РА(.с"(ц(цЮуРАЬсвНЩ-К(6)= - Р 61 Е ф, т.е. погрешность аппроксимации любого сигнала )(;определяется всеми погрешностями аппроксимации всех сигналов С 4 в соответствии со строкой матрицы РА(40 45 50 55 60 65 Недостатком известной системы является низкая метрологическая надежность иэ-эа отсутствия автоматического контроля исправности системы.Целью изобретения является повышение метрологической надежности телеиэмерительной системы путем автоматического выявления неисправного канала в системе.Поставленная цель достигается тем, что в систему введены генератор тактовых импульсов, коммутатор, регистр памяти, дисперсиометр, фильтр нижних частот, блок сравнения и сигнализатор, выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющими входами дисперсиометра и коммутатора, информационные входы которого соединены с выходами соответствующих блоков памяти, первые выходы коьеутатора соединены с первыми входами регистра памяти, второй выход - с информационным входом дисперсиометра, выход дисперсиометра соединен непосредственно с первым входом и че" реэ фильтр нижних частот с вторым входом блока сравнения, третий вход которого подключен к второму входу системы, выход блока сравнения соединен с входом сигналиэато-. ра и вторым входом регистра памяти, выходы которого соединены с вторыми выходами системы, какой-либо инди. видуальный блок, причем в неисправном канале не происходит полной потери информации за счет некоторого возрастания погрешности во всех каналах, совокупность вновь введенных блоков представляет узел контроля. На фиг. 1 представлена телеизмерительная система; на фиг. 2 - дисперсиометр; на фиг. 3 - Фильтр ниж" них частот.Телеизмерительная система содержит (фиг. 1) на передающей стороне в каждом информационном канале 1 сумматор 2, блок 3 памяти и разности и ключ 4, а также сумматор 5, генератор 6 тактовых импульсов, распределитель 7, формирователь 8 синхроимпульсов и блок 9 прямого ортогОнального преобразования по Уолшу, иа приемной стороне в каждом инФормационном канале 10 ключ 11 и блок 12 памяти, а также блок 13 обратного ортогонального преобразования по Уолшу, генератор 14 тактовых импульсов, распределитель 15, селектор 16 синхроимпульсов, дисперсиометр 17, фильтр 18 нижних частот, блок 9 сравнения, сигналиэатор 20, регистр 21 памяти, генера тор 22 тактовых импульсов, коммутатор 23 и канал 24 связи. 5 1 О 15 20 25 30 35 Дисперсиометр 17 может быть выполнен, например (фиг, 2), на ячейке памяти 25 и квадраторе 26 и интеграторе 27. Фильтр 18 нижних частот выполнен (фиг. 3), например, на резисторе 28, конденсаторе 29 и повторителе 30 напряжения. Блок 9 прямого ортогонального преобразования по Уолшу (ОПУ) служит для непрерывного во времени линейного ортонор мального преобразования по Уолшу ансамбля независимых между собой входных непрерывных сигналов Х в преобразованный ансамбль СфРЖ Х, где РИ, - матрица Уолша Й-го порядка. Блок 9 может быть реализован, например, на основе Н-входовых сумматоров (не показаны) по числу каналов 1, коэффициент передачи по каждому входу сумматоров соответствует значению элемента матрицы Уолша (+1), деленному на Ю.Блок 3 памяти служит для запоминания сигнала С(1) в точке отсчета и вычисления разности между запомненным значением .сигнала и его текущим значением. Запоминание происходит по заднему фронту импульса логического сигнала "1" на управляющем входе блока 3.Ключи 4 и 11 предназначены для передачи входного измерительного сигнала на выход беэ искажений при наличии на управляющем входе логической единицы.Сумматоры 2 и 5 предназначены для сложения входных сигналов и могут быть реализованы на основе операционных усилителей. Генераторы 6, 14 и 22 тактовых. импульсов служат для генерирования периодической последовательности импульсов. Генератор 14 имеет вход для подстройки частоты и Фазы генерируемых колебаний.Распределители 7 и 15 импульсов по мере поступления входных импульсов Формируют логический сигнал 1 поочередно на каждом нз своих выходов. формирователь 8 синхроимпулъсов служит для формирования синхрониэирующих импульсов.Канал 24 связи служит для преобразования входного сигнала в сигнал, удобный для передачи на расстояние по линии связи и выделенйя группового сигнала на линии связи.Селектор 16 синхроимпульсов служит для выделения синхроимпульсов иэ группового АИИ сигнала.Блок 12 памяти служит для восстановления непрерывного сигнала иб дискрет (выборок) . При нулевой интерполяции, например, блок )2 памя" ти может быть просто аналоговым за 1056247где Т - длительность анализа, равная периоду импульсов на дополнительном входе блока 17Фильтр 18 нижних частот служит для усреднения входного сигналав полосе частот 0- 1 ср.Блок 19 сравнения служит для сравнения между собой напряжений на своих входах: если модуль разницы напряжений.на первом и, втором входе больше (меньше), чем модуль напряжения на третьем входе, то на выходе блока 19 сравнения формируется лигический.сигнал "1"("0"), Блок 19 может быть реализован, например, на основе блока разности, блока.модулятора и компаратора. Величина порогового уровня Ь опре" деляется величиной возможной нестационарности ансамбля Х(В) и уровнем погрешности в определении величины 6 ; при исправности всех каналов 10 не должно происходить лож" ных срабатываний блока 19 за счет флуктуаций величин бс . Возможно формирование величины Ь как доли от выходного напряжения фильтра 18. 40 50 Сигнализатор 20 неисправностей служит для подачи звукового или светового сигнала ф 1 ф на входе, т.е. при появлении неисправности в системе. Сигнализатор 20 может состоять иэ статического триггера и какого-либо сигнального устройства (электрический звонок, светодиод и т.п.). 60 65 поминающим элементом (в частности,на основе конденсатора),Блок 13 обратного ортогонаЛьногопреобразования по Уолщу служит длянепрерывного ортонормального преобразования по Уолщу ансамбля сигналов С+(1) в ансамбль Х(1)ж.( РЖ Сф . Для матриц Уолшатранспонированная матрица РЖ полностью совпадает с РАБ. 10Коммутатор 23 служит для поочЕредногь подключения на свой выхододного из входных. сигналов. Переключение производится под действием управляющих импульсов, поступа.ющих на дополнительный вход коммутатора 23. КоьЮутатор 23 состоит,например, из распределителя импульсов и ключей, На вторых входах коммутатора 23 формируется код номера 20очередного канала.Дисперсиометр 17 служит для определения дисперсии вводного сигнала, например, в соответствии с формулой 25 Регистр 21 памяти служит длязаписи входного кода при поступлении сигнала логической единицына его дополнительный вход и хранения кода, а возможно, и индикации кода (с помощью, например,светодиодов).Система работает следукисим образом.Блок 1 непрерывно во,временипроизводит линейное ортогональноепреобразование ансамбля независимых входных сигналов Г(1) в ансамбльс(С)=, :Р,Ы х(1), В каждом канале 1ЗМблок 3 памяти и разности непрерывно выдает сигнал погрешности аппроксимации на основе нулевой экстраполяции Е=С - С ), где1, - момент последнего отсчета.В момент очередного отсчета ( погрешность Е (й) с весом - суммируется с величйной С(Й), в результате чего с выхода блока 3 поступает отсчет У =С(1)+ - С(; ) .С(1,). Благодаря этому погрешность аппроксимации на приемнойстороне становится знакопеременнойна интервале аппроксимации (как принулевой интерполяции),Импульсы генератора б подаютсяв распределитель 7, на выходах которого по очереди появляются.сигналы, которые управляют работой блока 3 и замыкают соответствующийключ 4, подключаю ий выход сумматора 2 к сумматору 5, На выходе сумматора 5 формируется последовательность амплитудно-модулированныхизмерительных импульсов всех каналов плюс синхроимпульс, т.е. групповой АИМ сигнал, поступающий в канал 24 связи.На приемной стороне восстановленный групповой АИМ сигнал разделяется ключами 11 на И канальныхсигналов (дискретные последовательности), которые в блоках 12 памятицреобразуются в аналоговые сигналы( . ( 1), на основе нулевой экстраполяции (без задержки во времени), нос погрешностью аппроксимации на ин"тервале, близкой по характеру изме-нения к погрешности при симметричной нулевой интерполяции.Далее в блоке 13 ансамбль 6(С преобразуется в ансамбль М. (Ф).При этом оказывается, что погрешности аппроксимации наименьшие в тех сигналах Х(1), которые являются в данный момент наиболее динамичными в ансамбле телеметрируемых сигналов. Происходит это потому, что в предлагаемой системе непосредствен. но дискретиэируются и аппроксимируются на основе нулевой экстраполяции со смещением не сигналы Х(С), 11056247 а полученные с помощью преобразования Уолша сигналы С, вследствие чего погрешности аппроксимации сигналов Х зависят от погрешностей аппроксимации сигналовС следуюшим образом; 5 30 й;(ц = Р.,-(1 Ес,(,(;. 20 Кроме того, .коммутатЬр 23 поочередно подключает на свой выход сигналы с выходов блоков 12 памяти и подает их на дисперсиометр 17, ко торый вычисляет дисперсии б" всех Н процессов С (В) . На. входы управ 3ления интегратора 27 и ячейки 25 памяти поступают периодически короткие тактовые импульсы, по переднему фронту, которых в ячейку 25 записывается выходное напряжение интегратора 27, а по заднему фронту интегратор 27 обнуляется. После это го возведенные в квадрат с помощью квадратора 26 мгновенные значения входного сигнала СинтегрируютА1.ся интегратором 27, в результате чего к концу такта образуется оценка дисперсии данного сигнала Таким образом, предлагаемаясистема обнаруживает и индицирует неисправность любого индивидуального блока во всех каналах системы (блоки 2-4,11 и 12), а также 5 неисправность любого из ключей вкоммутаторе 23 самого узла контроля. При этом устранение неисправ;.ности возможно без выключения всей системы, так как в системе не проис. ходит полной потери информации внеисправном канале (1 или 10), а лишь появляется погрешность во всех .каналах (1 или 10)равная деленному наЯ процессу С(1) в неисправном канале,40"й)Юц гг НИИПИ Заказ 9312/45 Тираж 618 Подписн Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул,Проектна Гж =7 "М-хм= Р) ьс)-хФБт.е, погрешность гайпроксимаиии любого сигнала Х;.определяется всеми погрешностями аппроксимации всехсигналов С в соответствии сострокой матрицы РЛГ где Т - длительноофгь/ такта и, одновременно величина постоянной ин тегратора 27. Величины. дисперсий процесса С ) (1 ) усредняют ся Филь т%ром 18 нижних частот. Усредненная дисперсиями ансамбля сигналов,с (1) сравнивается с текущей дискперсией бо и в случае, если разница /бр - бс; /) Ь срабатывает блок 19 сравнения, сигнал логической единицы которой записывает код канала в регистр 21 памяти и включает сигнализатор 20.Обнаружение неисправного канала происходит потому, что при от- .утствии коррелированности между составляющими вектора Х(1) все со,ставляющие вектора С(1) имеют одинаковые корреляционные функции а: значит, и одинаковые текущиедисперсии бс, Выход из строя какого-.либо индивидуального блока системы приводит к значительному от,личию дисперсии 6 данного каналаот средней величины бс на выходефильтра 18, что привоцит к срабатыванию узла контроля.