Телеизмерительная система

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пре 00 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена Ленинэлектротехнический институтим. В.И.Ульянова (Ленина)(54) (57) ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА по авт.св. У 805380, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что,с целью повышени точно"ти телеизмерительной системы, в нее введены блок определения дисЯО, 1088049 Ад) 0 08 С 19/00; С 08 С 15/00 персии сигнала, блок определения дисперсии шума и в калдый из У информационных каналов фильтр нижних частот,первый вход и выход которого подключены соответственно между выходомблока памяти и соответствующим входомблока обратного ортогонального преобразования Уолша, вторые входы фильтров нижних частот всех информационных каналов объединены и подключенык выходу блока определения дисперсиисигнала, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот одногоиз информационных каналов, (8-1) выходы блока обратного ортогональногопреобразования Уолша подключены к выходам системы, М -й выход подключен квходу блока определения дисперсиишума, выход которого соединен с объединенными третьими входами фильтровнижних частот всех информационныхканалов,049 2введены блок определения дисперсии сигнала, блок определения дисперсии шума и в каждый из М информационных каналов фильтр нижних частот,первый вход и выход которого подключены соответственно между выходом блока памяти и соответствующим входом блока обратного ортогонального преобраэо вания Уолша, вторые входы фильтров нижних частот всех информационных каналов объединены и подключены к выходу блока определения дисперсии сигнала, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот одного иэ информационных каналов, И) выходы блока .обратного ортогонального преобразования Уолша подключены к выходам системы, Н-й выход подключен к входу блока определения дисперсии шума, выход которого соединен с объединенными третьими входами фильтров нижних частот всех информационных каналов. Благодаря этому в каждом информационном канале реализуется режим фильтрации, близкий к оптимальному. На чертеже изображена структурная схема системы.Телеиэмерительная система содержит на передающей стороне датчики 1, блок 2 прямого ортогонального преобразования Уолша, коммутатор 3, аналого 5 считывания, передатчик 6, канал7 связи, на приемной стороне блок 8 промежуточной памяти, цифроаналоговый преобразователь 9, дешифратор 10 адреса, информационные каналы 11, состоящие из элементов И 12, ключей 13,блоков 14 памяти и фильтров 15 нижних частот, кроме того, система .содержит фильтр 16 нижних частот, блок17 вычитания, блок 18 сравнения,блок 19 определения дисперсии сигнала, блок 20 определения дисперсии шума, блок 21 обратного ортогонального преобразования Уолша.ВДатчики 1 преобразуют входные телеметрируемые параметры в нормированный сигнал, например напряжение постоянного тока. Один из датчиков 1 Формирует эталонную величину (например, первый).Блок 2 прямого и блок 21 обратного ортогонального преобразования088Изобретение относится к информационно-измерительной технике, можетбыть применено в телеметрии и телеуправлении.По основному авт.св. Ф 805380известна телеизмерительная система,содержащая на передающей стороне Идатчиков, выходы которых подключенык входам блока прямого ортогональногопреобразования Уолша,выходы которого Осоединены с входами коммутатора, первый выход которого непосредственно,а второй выход через аналого-цифровойпреобразователь соединены соответственно с первым и вторыми входами 15блока считывания, выход блока считывания через передатчик подключен кканалу связи, на приемной стороне кканалу связи подключен блок промежуточной памяти, первый выход которого соединен с входом цифро-аналогового преобразователя, второй выход - с входом дешифратора адреса,блок вычитания, выход которого соеди,"нен непосредственно и через фильтр5нижних частот соответственно с первым и вторым входами блока сравнения,и в каждом из М информационных каналов блок памяти, ключ и элемент И,выход которого соединен с первым 30входом блока памяти, выход которогосоединен с первым входом ключа, выходы ключей всех информационных каналовобъединены и соединены с первым входом блока вычитания, выход цифро-ана-З 5 цифровой преобразователь 4, блоклогового преобразователя соединенсо вторым входом блока вычитанияи с объединенными вторыми входамиблоков памяти информационных каналов, выход блока сравнения соединен 40с объединенными первыми входамиэлементов И, выходы дешифратора адреса с объединенными вторыми вхрдами элемента И и ключа соответствующих информационных каналов, выходыблоков памяти информационных каналовс соответствующими входами блока обратного ортогонального преобразования Уолша, выходы которого соединены с выходами системы .13,50Недостатком известной системыявляется большая погрешность привысоком уровне сбоев,Цель изобретения - повышение точности телеизмерительной системыпри высоком уровне сбоев.Указанная цель достигается тем,что в телеизмерительную системуУолша выполняют функцию линейногоортогонального преобразованиягде И и М " - матрицы прямого иобратного преобразования Уолша(Ю = Ю "), и легко реализуютсяна основе сумматоров, так как элементы матрицы Я = Ю" " принимаютзначения +1.Коммутатор 3 является адаптивным:в нем на каждом такте определяетсяканал с максимальной погрешностьюаппроксимации сигнала, который подключается на вход преобразователя 4.Блок 5 считывания предназначендля преобразования параллельногокода в последовательный, передатчикб н канал связи 7 - для передачиинформации на расстояние, блок 8промежуточной памяти - для формирования кода адреса (первый выход)и кода отсчета (второй выход) и реа", д 5лизуется на основе сдвигающего регистра.Преобразователь 9 формирует насвоем выходе аналоговое напряжение,соответствующее коду на входе, дешифратор 10 адреса - логическийсигнал "1" на одном из своих выходов .в соответствии с входным кодом, элементы И 12 - сигнал "1" при появлении сигналов "1" на обоих своихвходах,Ключи 13 служат для передачи входного напряжения на свой выход при . появлении сигнала "1" на управляющем . входе, 40Блоки 14 памяти предназначены для запоминания на своем выходе входного напряжения, фильтры 15 нижних частотдля сглаживания входных сигналов. Граничная частота фильтров 15 изме". 15 няется в соответствии с напряжениями на их управляющих вторых входах: граничная частота увеличивается при возрастании напряжения на входе, связанном с блоком 19, и уменьшает сч при возрастании напряжения нач входе, связанном с блоком 20. Блоки 19 и 20 могут быть реализованы последовательным соединением квадратора и усредняющего устройства 21 55Фильтры 15 регулируются на основе знания уровня шума (суммарной погрешности) и уровня полезного сигнала. В каждый момент граничнаячастота устанавливается такой,чтобы минимизировать суммарную погрешность, состояющую из погрешности от ограничения спектра сигнала, погрешности от задержки сигнала навремя запаздывания фильтров и сглаженных погрешностей сбоев и дискретиэации,Фильтр 16 нижних частот предназначен для сглаживания последовательности входных импульсов, полоса воспроизводимых фильтром нижних частот должна быть существенно меньше, чем тактовая частота всего устройства. При этом коэффициент передачи фильтра цолжен быть таким, чтобыиз входной последовательности одинаковых импульсов формировалось постоянное напряжение с амплитудой, равной утроенной амплитуде входных импульсов,Такое соотношение необходимо для обнаружения одиночных сбоев отсчетов или адресов телеметрируемых сигналов при адаптивной дискретизации на основе нулевой экстраполяции.Блок 17 вычитания формирует на своем выходемодуль разности напряжений, именвцихся на его входах, блок 18 сравнения формирует на выходе сиг- нал ":1", если напряжение на его вто-. ром входе больше, чем напряжение на первом входе, в противном случае выходной сигнал блбка сравнения соответствует логическому нулю.Блоки 19 и 20 определения дисперсии соответственно сигнала и шума определяют уровень полезности сигнала и шума соответственно.Блок 20 стоит в том канале, который соответствует датчику 1, формирующему эталонную величину, это позволит знать на приемной стороне уровеньсуммарной погрешности (иа чертежесоответствует первому информационному каналу 11),Предлагаемая система работает следующим образомСигналы от датчиков 1 преобразуются в блоке 2, выходные напряжениякоторого через коммутатор 3 и преоб- .разователь 4 в виде кода отсчета поступает на вход блока 5 считывания,на другой вход которого поступаетод адреса опрашиваемого сигнала.Код адреса и код отсчета сигналаР(Т) поступают через канал 7 связив блок 8, где они разделяются на со-.10 ответствующие выходы код адреса управляет состоянием дешифратора О адреса,а код отсчета в преобразователе 9 преобразуется в соответствующее напряжение, подаваемое на входы всех 5 блоков 14 памяти и блока 17 вычитания. На второй вход блока 17 вычитания приходит через соответствующий ключ 13, открытый дешифратором 1 О, выходное напряжение определенного блока 14 памяти и в соответствии с кодом адреса. Если напряжение, соответствующее разности входных напряжений и формируемое на входе блока 17 вычитания, меньше, чем напряжение на 5 втором входе блока 18 сравнения, то на выходе последнего сохраняется "1", вследствие чего срабатывает соответствующий элемент И 12 и выходное напряжение преобразователя 9 запоминается соответствующим блоком 14 памяти, а также, пройдя через фильтр 15, попадае на вход блока 21, Все фильтры 15 настраиваются одинаково с помощью блока 20 и блока 9, так как при групповом измерительном представлении некоррелированных сигналов одинаковы статистические характеристики всех компонент вектора сигналов ( (й).Если же модуль разности больше напряжения на втором входе блока 18 сравнения, то записи напряжения пре-образователя 9 в соответствующий блок 14 памяти не произойдет (обнаружится тогда сбой). Одиночный сбой .35 существенно не влияет на выходной уровень Фильтра 1 б, поэтому и уровень обнаруживаемых сбоев почти не изменяется и остается малым до тех пор,пока не увеличится частота сбоев, что происходит при увеличении вероят" ности сбоя символа в канале связи.Уровень обнаруживаемых сбоев будет постепенно возрастать до максимальной величины входного сигнала. Одновременно будет уменьшаться граничная частота фильтра 15 нижних частот, т.е, в большей степени будет сгла" живаться погрешность от сбоев,Таким образом,. в каждом информационном канале 11 организуется режим фильтрации, близкий к оптималь" ному, что увеличивает точность прибольшом уровне помех в канале 7 связи (приблизитепьно в 15-20 раз). Например, при синусоидальной форме сигнала с коэффициентом сжатия К , =1,56, числе каналов в системе Я = 1 б, максимальной погрешности экстраполяции 1 Х и вероятности сбоев Р= 10 средняя частота сбоев Е Ь больше частоты сигнала 1 с пример" но враз:1 . 20 айРсБ с 6 сЕс с схили, подставляя заданные значения коэффициента сжатия, максимальной погрешности экстраполяции, вероятности сбоев и число каналов, получимФ 200"Ь 10-2Г ьТаким образом, путем настройки фильтров нижних частот на оптимальную полосу воспроизводимых частот уменьшаем дисперсию шумов (от сбоев) в 15-20 раз."Патент", г Фили 48 Ти НИИПИ Государств по делам нз 35, Москва, Жаж 569 Подписно нного комитета СССР бретений и открытий 35, Раушская наб., д. 4/