Комплексное устройство контроля параметров

(594 С 0 САНИЕ И ЕТЕНИ ЛЬСТВУ нтроля Оф 41онный и т т зеИ.А.Глгачева вф ОНТРОЛЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯРИ ГННТ СССР ВТОРСНОМУ Сви(57) Изобретение относится к информа ционно-измерительной технике ко и может быть использовано в системах контроля параметров. Цель изобретения - повынение точности контроля. Устройство содержит датчики 1 - 3, блоки 4 - 6, 13, 17 вычитания, квадраторы 7,11,15, интеграторы 8,12,16, элементы 10,14,18 задержки, сумматоры 19-21,32,36, инверторы 22-24, бло ки. 25-27,33-35 деления, задатчик 28 единичного сигнала и блоки 29-31 умножения. Устройство посредством обработки разностных сигналов датчиков позволяет получить оптимальную оценку измеряемого параметра. 1 ил,Изобретение относится к информационно-нзмерительной технике контроля и может быть использовано в снстемах контроля параметров при испыта 5 нни и эксплуатации газотурбинных двигателе.Цель изобретения - повышение точности контроля.Сущность изобретения состоит в следующем.. Три комцлексируемых датчика можно рассматривать как безынерционные преобразователи информации С наложенными на них определенного вида случайными погрешностями, т.е, выходные сигналы этих датчиков можно представить в видех,=х+и,;(1)х =х+игде х, - значения измеряемого сигнала,полученные с помощью д.-годатчика, =1,2,3;х - истинное значение измеряемого 25сигнала;и, - случайная погрешность измерения х-го датчика с нулевымматематическим ожиданием,обуславленная помехами, возникающими при преобразованииизмеряемого сигнала х, атакже апддаратурными погрешностями датчиков. 20 Работа устройства организовайа на 35 основе алгоритма весового усреднения, т,е, суммирования произведений выходных сигналов датчиков х, с коэффициентами весового усреднения ; с целью получения средневзвешенного значения измеряемого сигнала(2) х =, хд+Ъх +Ъх,45 Причем для обеспечения оптимальнойоценки измеряемого сигнала в условиях нестационарных помех и,и ,из необходимо с учетом того, что 9, зависят от дисперсий помех комплексируемых датчи. ков, организовать определение диспер сий погрешностей комплексируемых датчиков 1)п ,1)п ,1) , которое целесообп 3разно проводить путем использования разностных сигналов е, каждой пары 55 датчикове,(Ь)=х-хе (й)=х,-х (3)е (С) х-х(10) или с учетом (1) получаеме 4(г) ид иге,(г) =и,-и (4)е(г)=и -и,.Следует отметить, что величиныразностных сигналов являются инвариантными к измеряемому сигналу х и полностью определяются случайными составляющими и; сигналов х; комплексируемых датчиков,Иатематическое ожидание квадратаразностного сигнала е,(г.) 111 еопределенное на интервале от гдо г,имеет видМе,(с) хе 1Ьс -(и -1 1д .(5)где ь - интервал усреднения, на котором определяется Ие 2 .Так как и, и и - некоррелированные случайные величины, то при увеличении с последний член выражения(5) стремится к нулюп,п,дскб О.2ьСДанные проведенного на ЭВИ моделирования показали, что для нестационарных помех с периодом нестационарности Т дляь =(0,050,)Т уже выполняется (6). Таким образом, можнозаписать, чтое, д с=1), +1) (7)С-ьили жеФеа (д )-(1)+1, (8)С-гПроводя аналогичные выкладки поразностным сигналам е(с) и ез(г),учитывая некоррелированность случайных величин ии ,и з, окончательноприходим к следующей системе уравненийл(О +1)гг=ь(1)п+1)п,) ф (9)гз-".+"яд)фгде г, =е(с.)дсСг =е(г.)дг;гг = 1 е 2 (с)с 1 гс-гИз системы уравнений (9), решая ееотносительно 2202 дд)дд,21)ддз, получаем2,1 в =г -гд+г З,2 ь 1 г +г г2"О г+г+гэ 1520482 6 1(айденные иэ (11) значения 221)21, 2 В можно испольэовать для(16) где С - время, отсчитываемое с начала работы устройства,Сигнал у;) с выхода интегратора 8 подается на первый вход блока 9вычитания, на второй вход которого пол30дается выходной сигнал у,(.-) элемента 10 задержки, равныйлу (й- )=е 2 (С)д (17)от.е. выходной сигнал элемента 10 задержки у( с-) - это выходной сигнал интегратора 8, но задержанный на время ь,где с - время задержки элемента 1 О задержки. С учетом (16) и (17) на выходе блока 9 имеем сигнал г равный40 г, =у, (й)-у (1- )=е 2 (с)Д С ло-е 2(сИЕ;ог,=е(е)с(С.л45 Таким образом, с помощью квадратора 7, интегратор 8, блока 9 вычитанияи элемента 10 задержки производитсяопределение выходного сигнала гравногог, =.Р+.,), (19).где ( ,0 - дисперсии погрешностейдатчиков 1 и 2 соответственно.Аналогичным образом производится с помощью квадратора 11, интегратора 12, блока 13 вычитания и элемента 14 задержки определение выходного сигна. ла го блока 13 вычитания, равного 12 ь. Эв1 11/В +1/В+1/В ф%1 1 1- +- - + - 2 Ю, 2 М 2 МТаким образом, коэффициенты весового усреднения (, , Ъ вычисляются вкаждый момент по определенным на ин- ,тервалезначениям дисперсии 0(,На чертеже дана схема устройства,Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3 датчики каналов вычисления дисперсий, включающие блоки 4 -6 вычитания, квадратор 7, первый интегратор 8, блок 9 вычитания, элемент10 задержки в первом канале вычислеиия дисперсий, квадратор 11, интегратор 12, блок 13 вычитания, элемент 14задержки во втором канале, квадратор15, интегратор 16, блок 17 вычитания,элемент 18 задержки в третьем канале,сумматоры 19-21 каналов, инверторы, 22-24 каналов, блоки 25-27 деленияканалов, Задатчик 28 единичного сигнала, блоки 29-31 умножения, второй сумматор 32, блоки 33-35 деления, первый сумматор 36.Устройство работает следующим образом.Входные сигналы датчиков 1-3,равные х,х,х, поступают на входыблоков 4-6 вычитания так, что на ихвыходах имеем выходные разностныесигналы каждой пары датчикове(С)=х(-хт фе =х -х (15)е (С) =х -х(Сигнал е(с) блока.4 поступает навход квадратора 7, выходной сигналкоторого, равный квадрату е(С), интегрируется интегратором 8, на выходекоторого имеет сигналк = / ег(Г)уф=с(Г, +13 ), (20) где 1) - дисперсия погрешности датчика 3.Также с помощью квадратора 15, интегратора 16, блока 17 вычитания и элемента 18 задержки получаем выходной сигнал г блока 17 вычита 3ния, равный10к =е 1де=(О +Э). (21)л 30(24) Формирование обратных величин выходных сигналов сумматоров 19-21 осуществляется в блоках 25-27 деления соответственно путем деления выходного сигнала задатчика 8, поступающего на одни входы блоков 25-27 деления, на выходные сигналы сумматоров 19 - 21О, =1/2 0, у11=1/2 1)рг; (25)Ц =1/271 а40 где 11 ,0 г,0 - выходные сигналы блоков 25 - 27 делениясоответственно, которые поступают на входы блоков 29- 31 умножения соответственно, в которых осуществляется вычисление произ ведений выходных сигналов датчиков 1 " 3 на соответствующие выходные сигналы блоков 25 - 27 деления, т.е. на выходах блоков 29 - 31 умноженияимеем сигналы Ух, 11 гх 11 ьх55 соответственно, Выходной сигнал 0 сумматора 32, равный сумме сигналов 00 г,Б Следует отметить, что время задержкидля всех элементов 10, 14 и 18 одинаково.Операции, связанные с определением значений 2 ь 0,20 г, 20в соответствии с (11), выполняются сумматорами 19 - 21, а также инверторами 22- 20 24, которые формируют сигналы -к -г,-я соответственно, Таким образом, выходной сигнал сумматора 19 2 Ф 1), равен252 Ь), =г +(-к )+к, (22) выходкой сигнал сумматора 20 20Я. равен2 е =х+х г+( х) (23)оггвыходкой сигнал сумматора 21 20 равенл1 и з 1+г+х ь0=0+11 +11 (26) поступает на одни входы блоков 33-35 деления, на другие входы которых при. ходят выходные сигналы Бх, У хф ггпу Бх блоков 29-31 умножения соответственно.Таким образом, на выходах блоков ,33-35 деления имеем сигналы, которые суммируются в сумматоре 36, выходной сигнал которого является выходным сигналом всего устройства и с учетом (25), (26) равенУх 01 хг Цхзх +- - -+- Сб ц12 0 н 1--------- х,+1 1 1л + л + л2 ь) 20 пг 21)12 Ю)аг1 1 1п, Опав Опз Формула изобретения Комплексное устройство контроля параметров, содержащее три датчика и первый сумматор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, в устройство введены три блока деления, три блока умножения, второй сумматор, задатчик единичного сигнала и три канала вычисления дисперсии, каждый из которых включает блок вычитания, квадратор, интегратор, элемент задержки, блок вычитания, инвертор, сумматор и блок деления, выход блока деления каждого канала соединен с входом первого сомножителя соответствующего блока умножения и с входом одного из слагаемых второго сумматора, вход делимого блока деления каждого канала связан с выходом задатчика единичного1520482 10 Составитель В.ВоронковТехред Л.Олийнык Корректор ЭЛончакова Редактор В.Данко Заказ б 56/48 Тираж 788 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Проиэводстненно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101, сигнала, а вход делителя - с выходом сумматора того же канала, вход первого слагаемого которого подключен к выходу блока вычитания того же кана 5 ла, вход второго слагаемого - к выходу блЬка вычитания одного из других каналов, а вход третьего слагаемого - к выходу инвертора второго иэ других каналов, вход которого соединен с выходом блока вычитания своего канала, вход уменьшаемого которого связан с выходом интегратора того же канала, а вход вычитаемого - с выходом элемента задержки того же канала, вход которого 15 .подключен к выходу интегратора своего канала, вход которого соединен с выходом квадратора того же канала, входкоторого связан с выходом блока вычитания своего канала, входы уменьшаемого и вычитаемого блоков вычитания всех каналов попарно подключенык выходам датчиков, соединенным с входами вторых сомножителей блоков умножения, выходы которых связаны с входами делимых соответствующих блоковделения, входы делителей которых подключенык выходу второго сумматора,а выходы - к входам соответствующихслагаемых первого сумматора, выходкоторого является выходом устройства.