Телеизмерительная система

(51) 4 15/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЗОБРЕТЕНИЯ;,:) ЕЛЬСТВУ Бюйй Ф дтехничесва (Ленина) ушкин, Е.Г,Сипович во ССф(57) Изобретение является усовершенствованием известного устройства поа.с. У 805380, может применяться втелеметрии и телеуправлении при силь(61) 805380(71) Ленинградский электрокий институт им.В,И.Ульяно(56) Авторское свидетельстР 805380, кл. С 08 С 19/00 ных помехах в канале связи. В известном устройстве, основанном на пороговом алгоритме коррекции сбоев, имеется возможность длительного срыва слежения за отсчетами. Цель изобретения - повышение точности - достигается введением в известное устройство в каждом информационном канале вычитателя, блока сравнения и счетчика импульсов, а также введением измерителя уровня шума и экстремального регулятора. При этом за счет контроля разности соседних забракованных отсчетов срывы слежения устраняются за 2-3 интервала дискретизации. Кроме того, минимизируется сумма погрешностей дискретиза- с ции и сбоев, 1 ил, 13997931С=- - - тЯ45 где И и Ы - матрицы прямого и обратного преобразований Уолша, Эти блоки реализуются на основе сумматоров, Одним из свойств преобразования Уолша является совпадение матриц прямого и обратного преобразований: Ы = = И . Поэтому блок 14, реализующий обратное преобразование Уолша на приемной стороне предложенной системы, конструктивно ничем не отличается от блока 2.Коммутатор 3 является адаптивным: в нем на каждом такте определяется канал с максимальной погрешностью Ф+- У С,й Изобретение относится к информационно-измерительной технике, может применяться в телеметрии и телеуправлении при сильных помехах в канале связи и является усовершенствованием5 известного уствойства по авт. св. СССР Р 805380.Цель изобретения - повышение точности телеизмерительной системы,На чертеже представлена предлагаемая система.Телеизмерительная система содержит на передающей стороне: датчики 1,блок 2 прямого ортогонального преобразова ния Уолша коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, блок 5 считывания, передатчик б, канал 7 связи, на приемной стороне блок 8 промежуточной памяти, цифроаналоговый преоб разователь 9, дешифратор 10 адреса, блок 11 вычитания, блок 12 сравнения, фильтр 13 нижних частот, блок 14 обратного ортогонального преобразования Уолша, измеритель 15 уровня шума, 25 экстремальный регулятор 1 б и в каждом информационном канале 17 блок 18 памяти, элемент И 19, ключ 20, счетчик 21, блок 22 сравнения и вычитатель 23Датчик 1 преобразует входные теле метрируемые параметры в нормируемый сигнал, например напряжение постоянного тока, Один из датчиков формирует известное например, нулевое напряжение для определения на приемной стороне уровня суммарной погрешности,Блок 2 прямого ортогонального преобразования и блок 14 обратного ортогонального преобразования Уолша выполняют Функцию линейного ортогональ-ного преобразования И входных сигналов в И выходных: дискретизации (экстраполяции нулевогопорядка), и этот канал подключаетсяна выход коммутатора, а на другом еговыходе Формируется код выбранногосигнала. Началом такта работы коммутатора 3 служит управляющий сигналот блока 5 считывания,Аналого-циФровой преобразователь4 преобразует входную аналоговую величину в двоичный код. Реализацияэтого устройства известна в виде интегральной микросхемы.Блок 5 считывания используетсядля преобразования параллельного кода на входах в последовательный кодна выходе.Канал 7 связи может быть представлен проводным или оптическим или радиоканалом, предназначен для передачи информации на расстояние.Блок 8 промежуточной памяти предназначен для формирования кода адреса (первые выходы) и кода отсчета(вторые выходы), реализуется на основе сдвигающего регистра (известныинтегральные схемы).Цифроаналоговый преобразователь 9преобразует входные кодовые комбинации в аналоговое напряжение, Реализация блока известна в виде интегральных схем,Блоки 18 .памяти предназначены длязапоминания на своем выходе входногонапряжения в момент появления сигнала "1" на управляющих выходах. Этиблоки реализуются на основе аналоговой ячейки памяти и элемента ИЛИ.Элементы И 19 реализуются в видеинтегральных схем,Ключи 20 служат для передачи входного напряжения на свой выход при появлении сигнала "1" на управляющемвходе, Эти блоки реализуются в видеинтегральных схем.Вычитатель 23 вычисляет модульразности между напряжением на входев данный момент и в момент приходапоследнего управляющего сигнала. Блок 22 сравнения Формирует на своем выходе сигнал "1", если напряжение на его входе, связанном с вычитателем 23, меньше или равно напряжению на другом входе, связанном с фильтром 13, и "0" в противном случае., Результат, сравнения формируется на выходе в момент появления "1" на входе управления. Этот блок реализуется в виде компаратора.Измеритель Е 5 предназначен для определения уровня шума, обусловленного погрешностями дискретизации и сбоев системы. Он может быть реализован на основе квадратора и последовательно включенного апериодического звена.Зкстремальныйе регулятор 16 предназначен для Формирования на выходе такого воздействия при котором какой-либо параметр объекта регулирования, являющийся входной величиной регулятора, минималее, В данном случае объектом регулирования является 50 Счетчик 21 импульсов предназначендля накапливания импульсов, постугеающих ца счетный вход, и ФормированеЕяна его выходе1" когда число им 95пульсов достигнет определенного уровня (2-3), При поступлении сигнала навход сброса накопленное число Обнуляется. Счетчик 21 реализуется на основе известной интегральной схемы двоичного счетчика-делителя частоты сзаданным коэффициентом деления.Дешифратор 10 адреса Формирует логический сигнал 1 ц на одном из своих выходов в соответствии с входнымкодом. Реализуется на основе известной интегральной схемы,Блок 11 вычитания служит для Формирования на выходе модуля разностивходных напряжений, Такой блок можцореализовать на основе операционныхусилителей,Блок 12 сравнения формирует цавыходе сигнал "1", если напряжениена его входе, связанном с блоком 11,5меньше, чем на другом входе, и 0 впротивном случае. Блок реализуетсяна основе компаратора в интегральномисполнении.Фильтр 13 нижних частот предназначен для сглаживания последовательности входных импульсов. Коэффициент передачи Фильтра регулируется сигналом на входе управления, поступающим от регулятора 16. Так как амплитуда входных импульсов пропорциональна разности меж ду соседними отсчетами в одцоимееп;ых каналах 17, то на выходе Фильтра ЕЗ формируется величина Кс , где текущий уровень погрешности адаптив 40 ной дискретизации. Фильтр 13 может быть реализован в виде пассивной сглаживающей ЕС-цепи и усилителя с регулируемым коэффициентом уселления (к),приемная стор 01 еа сеестемье мие 111 мизе 1- руемый параметр - дисперсия суммы погрешностей дискретизации и сбоев, воздействие регулятора 16 на объект осуществляется изменением выходного напряжения, поступающего на вход управления Фильтра 13.В качестве экстремальных регуляторов могут быть использованы серийные приборы типа 1 А 01-2 или 1 А 01-1.Предлагаемая система работает следующим Образом.Сигналы от датчиков 1 преобразуются в блоке 2. выходные напряжения которого через коммутатор 3 и АЦП 4 в виде кода отсчета поступают на вход блока 5 счеетьЕваЕеия, на другой вход которого поступает код адреса опрашиваемого сигнала. Формирование каж;. дого адаптивного отсчета заканчивается подачей управляющего сигнала с выхода блока 5 считывания на управляющий вход коммутатора 3. Код адреса и код отсчета через передатчик 6 и канал 7 связи передаеотся в блок 8 промежуточной памяти, с выхода которого код адреса управляет состоянием дешифратора 10 адреса, а код отсчета - работой ЦАП 9. Напряжение с выхода ЦАП 9 подается на входы всех блоков 18 памяти и вход блока 11 вычитания, на ,цругой вход которого приходит через соответствующий ключ 20, открытый деЕцифратором 10 адреса, выходное напряжение блока 18 памяти, номер которого определяется кодом адреса ца выходе дешифратора 1 О. Если напряжение на выходе блока 11 меньше, чем цапряжееееее на выходе ФНЧ 13, то на вьгходе блока 12 сравнения Формируется сигнал "1", вследствие чего срабатывает соответствующий элемент И 19 и выходное напряжение ЦАП 9 запоминается соответствующим блоком 18 памяти, В противном случае запись в блок 18 памяти не последует, т,е, произойдет обнаружение сбоя, и в соответствующем блоке 18 останется напряжение, запомненное на предыдущем такте.В то же время с целью восстановления слежения за отсчетами после срыва слежения напряжение с веехода блока 11вычитания пеступает ца вход соответ-ствующего вычитателя памяти и разноСти, где вычисляется модуль разностимежду напряжением ца входе вычитателя23 в данный момент и его зцеЕееееием вмомент поступлецея еемпульса ееа чеерав 5 13 ляющий вход вычитателя 13 данного канала, Блок 22 сравнения этого же канала сравнивает выходное напряжение вычитателя 23 с порогом формируемым ФНЧ 13. Если напряжение на выходе вычитателя 23 меньше, чем напряжение на входе блока 22 сравнения от ФНЧ, то на выходе блока 22 появляется сигнал "1". Следовательно, счетчик 21 импульсов накапливает импульсы при срыве слежения эа отсчетами, когда очередной неискаженный отсчет бракуетея из-за большой разности между .ним и отсчетом, хранящимся в соответствующем блоке 18 памяти, При накоплении счетчиком 21 импульсов числа, большего порогового (2-3), происходит формирование ".1" на его выходе и в блок 18 памяти заносится очередной отсчет, т.е. восстанавливается слежение на неискаженнь 1 ми отсчетами. ,Сигналы с выходов блоков 18 через блок 14 поступают на выход системы.Кроме того, предлагаемая система выполняет также функцию минимизации суммарной погрешности передачи измерительных сигналов, Для этого в системе имеется измерительный канал (номер его оговаривается заранее), по которому передается известное напряжение (например, нулевое). Групповое представление телеметрических сигналов (блоки 2 и 14) позволяет, анализируя сигнал на выходе укаэанного канала, судить об уровне погрешностей во всех каналах системы.При групповом измерительном представлении входные сигналы Х(С) преобразуются в промежуточные С(1)1/ 1 И У,. Х(Т ), которые передаются по линии связи, восстанавливаются с погрешностью Е, (главным образом,4 Рза счет дискретизации и сбоев), так что С д = С(0 + Е и после этого восстанавливаются исходные сигналы Х(С) = 1/Ч Й И . С. При этом в векторе погрешностей Е=Х (й) -Х(С) = 1/ МЯИЕ (с) все компоненты Е ;(с) статистически одинаковы, т.к. определяются соотношениями(+1) Е,(г.),Поэтому, как указано выше, по однойиз погрешностей (в канале опорного99793 Формула изобретения ЭО Телеизмерительная система по авт,св, Ф 805380, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения точности,в телеизмерительную систему введенына приемной стороне измеритель уровня шума и экстремальный регулятор ив каждом информационном канале счетчик, блок сравнения и вычитатель, 4 О выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого объединен с первым входом вычитателя и вторым входом ключа, выход блока сравнения соединен с пер Б вым входом счетчика, второй вход которого подключен к выходу элемента И,выход счетчика соединен с третьимвходом блока памяти, третьи входыблоков сравнения всех информационныхканалов объединены и подключены к выходу фильтра нижних частот, вторыевходы вычитателей всех информационных каналов объединены и подключенык выходу блока вычитания, вход измерителя уровня шума подключен к одному из выходов блока обратного ортогонального преобразования Уолша, выход измерителя уровня шума через экстремальный регулятор соединен с вто 6напряжения) можно однозначно судитьоб уровне погрешностей во всех остальных каналах системы,5Напряжение с выхода канала с известным номером подается на измеритель 15 уровня шума. Выходное напряжение измерителя 15 поступает на входэкстремального регулятора 16, кото О рый стремится минимизировать своевходное напряжение, изменяя выходное, Благодаря этому меняется коэффициент передачи фильтра 13, на выходекоторого устанавливается оптимальная 1 Б величина КГ, соответствующая минимуму дисперсии суммарной погрешности.Благодаря введению новых блоковв телеизмерительную систему происходит уменьшение погрешности, Предель ная погрешность предлагаемой системысоставляет примерно 61/ 3, в то время как в прототипе при 100 .-ном выбросе после срыва слежения погрешность будет равна 100/Й, Если 825 составляет 0,5-3 , то при использовании предлагаемой системы выигрышв предельной погрешности будет в5-30 раз.1399793 рым входом фильтра нижних частот, на передающей стороне второй выход блооставитель Н. Бочаровехред И,Дидык едактор М,Цитк орректор Л,Пилипен Заказ 26 б 9/5 Подписноеого комитета СССРий и открытийаушская наб., д. 4/5 оиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор ектная,1 Тираж ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москва