Устройство для контроля параметров

(22) Заявлено 13,02.75 (2 1046 Государственный комитет Совета Министров СССР(54) УТРОЙТВО ДЛ КО 1 ПАРАПЕТ присоединением заявки(43) Опубликовано 15.08.7 (45) Дата опубликования Изобретение относится к автоматике и вы числительной технике и может быть использовано з системах автоматического контроля.Иззестно устройство для моделирования постепенных отказов, содержащее гене ратор белого шума, датчик независимых случайных величин, фунюциональный преооразовательформирующий фильтр, воспроизводящее устройство, устройство задания допуска, сравнивающее устройство, 10 объект (модель) и индикаторы эффективности и отказа 1), Однако это устройство моделирует процесс постепенных отказов в объекте при допусковом контроле его параметроз и не позволяет автоматически оп ределять .количественные значения,контролируемых параметроз с требуемой точностью и учетом случайных факторов процесса измеренлй. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для 20 контроля параметров, содержащее блок управления, первый вход, которого соединен с управляющими входами первого двоичного счетчика, первого ключа и со счетным входом второго двоичного счетчика, второй и третий 25 выходы блока улоравления соединены соотзег.стзенно с управляющими входами второго и третьего, ключей, и генератор кзантов 21. Это известное устройство характвризуется твм, что опо лри определении значений кон тролируемых параметроз не учитывает случайных погрешностей з моменты замероз, а также возможные колебания величины параметра относительно определвнного уровня.Поэтому известное устройство нельзя эффективно применять для определения функций изменения параметроз во временн СУ,.=Я 1), используемых для прогнозирования отказоз систем, Под функцией изменения параметрз во времечи У,.= понимают функцию изменения величины контролируемого параметра С выраженного напряжением (током), от времени (аргумента), В качестве параметра У,. могут выступать, например, напряжение (ток) на зыходах или входах контролируемой системы, ее узлов или элементов, сопротивление, проводимость, емкость, частота и т. п. На фиг. 1,представлена одна,из воможных функций изменения параметра У,. во време ни (1,.= и указано допустимое значение параметра С, При значениях параметра О-, У,. з контроллруемой системе настудоппает отказ. Контроль параметров з системе для прогнозирования их отказов осущестзляется периодически через заданные зыдержкиР времени Л 1. При этом з отрезках времени М Ы, Ь 1 определяются мгновенные значения 1 Х, По мгнозенным значениям, определенны в двух, соседних отрезках временл Л 1; и Л 1 ,65 прогнозируют отказ, т. е, определяют времяза которое У,. становится равным У (У,= У,. ), Чем точнее произведено чзмерение величины истинного значения ,параметра, тем точнее оказывается прогнозирован отказ. На фиг. 2 показано в увеличенном масштабе фактическое изменение величины Унапример, в опрезке времени Л 1 з (см, фиг.1), в котором производится очередной замер У, Как видно из фиг. 2, при замерах мгновенных значений У,. с высокой тсчностью моменты замеров в этом отрезке могут совладать, например, со значениями С,. в точках а, б, в, г и т. д, Тогда случайные изменения напряжениянапример, в точке а или б, замеренные с высокой точностью с пспользова. кием известных устройств, прлводят к существенным поррешностям в определении 1,Предлагаемое устройство, разработанное с учетом метода статистических пспытанийпозволяет в Л 1" отрезках времени определягь усредненное значение параметра У (см, фиг.2), .которое с заданной точностью приближается к истинному значению измеряемого параметра, Периодичность замеров параметра Л 1 (ом. фиг. 1) можно задавать от нулевого,до любого, значения.Таким образом, замер параметров функции У=(1) в промежутках М; можно осуществлять непрерывно или с любой заданной периодичностью Л 1.Целью изобретения является увеличение точности измерения параметра с учетом случайных погрешностей,и колебаний величины параметра относительно определенного уровня в процессе множества его замеров, т. е, увеличение точности устройства. Увеличение точности измерений с учетом случайных факторов достигается на основе использования методов статистических испытаний, точность которых определяется по выражению приближенное (измеряемое) значение параметра, причем У - общее число испытаний (замеров) при определении приближенного значения параметра У 1. - число испытаний (замеров), при ко. торых генерируемое с помощью ге,нератора случайных чисел случайное значение параметров У ока зывается меньше, по сравнению с определяемым значением параметра Цфактическая величина параметра У;заданная точность (ошибка) в определении параметра У,. Порядок точности (сшибка б) определяется по формуле 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60(2) Как видно из формулы (2), с увеличением числа испытаний Л ошибка о уменьшается, а следовательно, возрастает точность измерений.Кроме того, в предлагаемом,устройстве путем использования дискретных устройств высокой точности (генератора квантов и хронизатора) существенно повышается точность каждого отдельного замера параметра из об. щего числа Л. Следовательно, сужается зона неправильных замеров и уменьшается ошибка о. В предлагаемом устройстве это достигается тем, что оно содержит третий двоичный счетчик и генератор случайных чисел, выходы которого через второй, ключ соединены с нулевыми,и единичными, входами первого двоичного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора,квантов через третий ключ, а выход - с первым вхо. дом блока управления и через первый ключ и третий двоичный счетчик - с входом четвертого,ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второго двоичного счетчика и со вторым входом блока управлвния.На фиг. 3 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 4 - совыещенная временная диаграмма его,работы.Предлагаемое устройство содержит венера тор квантов 1, третий ключ 2, первый двоичный счетчик 3, генератор случайных чисел 4, второй, ключ б, хрояизатор б с выходами 7 - 9, первый ключ 10, третий двоичный счетчик 11, второй двоичный счетчик 12, четвертый ключ (3, механизм печати 14 пропраммный блок 15 и блок управления 1 б.Генератор ,квантов 1 преобразует значе. ния измеряемого параметра У в последова тельность импульсов, частота 1 следования которых пропорциональна значению параметров.,При открытии ключа 2 импульсы с выхода генератора, квантов 1 поступают на счетный вход, двоичного счетчика 8, работающего в режиме вычитания. Генератор случайных чисел 4 генерирует случайные двоич нь".е числа в заданных пределах. При этом нулевые и единичные выходы триггеров генератора 4 через ключ б подключены к соответствующим нулевым и единичным входам триггеров двоичного счетчика 8. Хрони. заговор б формирует последовательные управляющие импульсы (см. фиг. 4) по выходам 7, 8 и 9. Управляющий импульс на выходе 9 открывает, ключ 2, и число импульсов частоты 1; поступающее на счетный вход двоичного счетчика 3 в течение времени действия импульса, оказывается пропорциональным величине измеряемого параметра (/,. в процессе одного замера из общего числа М. Двоичный счетчик 11 фиксирует импульсы переполнения двоичного счетчика 3, которые форб 0 65 мируются всякий раз первым же импульсом, после установки триггеров счетчика 3 в нулевое состояние в процессе вычитания импульсов из случайного двоичного числа, записанного в двоичный счетчик 3. Таким образом, двоичный счетчик 11 в процессе определения приближенного значения параметра (1,. фиксирует число импульсов 1 Двоичный счетчик 12 з процессе определения приближечного значения параметра С фиксирует заданное число иипульсов У и в момент их отсчета формирует импульс переполнения, котарый используется в качестве управляющего. Ключ 13 по импульсам переполнения с двоичного счетчика 12 открывается, и двоичное число с выходовдвоичного счетчика 11 поступает на механизм печати 14. В качестве механизма печати 14 может быть использован, например, механизм печати МП-2, зыпуокаемый отечественной прамышленностью. Программное устройство 15 и хранизатор б функционально образуют блок управления 1 б, При этом выходы 7, 8 и 9 хронизатора б являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока управления, а входы пропраммного устройства 15 являются соотзегственно и входами блока управления 16, Генератор квантов 1 через ключ 2 соединен со счетным входом двоичного счетчика 3, а нулевые и единичные выходы триггеров генерато ра случайных чисел 4 через ключ 5 соедине ны с нулевыми,и единичными входами соогветствующих триггероз двоичного счетчика 3. Выход двоичного счетчика 3 соединен с первым входом программного устройства 15 и через, ключ 10 - со счетным входом двоичного счетчика 11, выходы которого через ключ 13 соединены с механизмом печати 14, Выход 7 хронизатара б соединен с управляющими входами двоичного счетчика 3 и ключа 1 О, а также,со счетным входом двоичного счетчика 12. Выходы 8 и 9 мронпзатора б соответственно соединены с управляющими входами, ключей 5 и 2. Выход двоичного счет чика 12 соединен с управляющим входом ключа 13 и вторым входом пропраммного устройства 15, выходы которого соединены со входами хронизатора б.Перед началом работы по команде Исходное двоичные счетчики 11 и 12 устанавливаются в исходное (снулезое) состояние. В дзоичный счетчик 12 вводится дополнение б, котарое обеспечивает формирование импульса переполнения на его выходе при отсчете импульсовравных числу Л/. На программном усгройстве 15 устанавливается выдержка времени Л 1, которая определяет ин. терзал между очередными замерами прибли(1,женных значений-параметра (1 . Пож 1команде Пуск программчое устройство 15 включает хронизатор б и на его выходах 7, 8 и 9 последовательно формируются управляющие импульсы (см. фиг. 4), которые зыполняют следующие операции. Управляющий им 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пульс на выходе 7 хронизатора закрывает ключ 10, осуществляет сброс в исходное (нулевое) состояние триггеров двоичного счетчика 3 и поступает,на счетный вход двоичного счетчика 12. Управляющий импульс на выходе 8 хронизатора б открывает ключ 5 и двоичное случайное число с выхода генератора 4 записывается в двоичный счетчик 3. Управляющий импульс на выходе 9 зронпзатора б открывает ключ 2 и импульсы частоты , поскольку, двоичный счетчик 3 работает в режиме вычитания, начинают уменьшать записанное в счетчике 3 случайное двоичное число.Если записанное в двоичный счетчик 3 случайное двоичное число Соказывается меньше числа, составленного пачкой импульсоз частоты 1, пропорциональной значению измеряемого параметра (1(УУ,У), то на зыходе двоичного счетчика 3 после перехода через нулевое состояние формируется имлульс переполнения. Импульс переполнения через открытый ключ 10 фпксируется двоичным счегчикам 11 и поступает на первый вход пропраммного устройства 15, Программчое устройстзо 15 переводит хронизатор б з режим, при котором последовательно,на выходах 7, 8 и 9 по истечении задаиной выдержки временп Ж начинают формироваться управляющие импульсы (см. фиг. 4),Если записанное з счетчик 3 случайное двоичное число (1 оказывается больше из меряемого параметра У,. (У) с 1), тогда пачка импульсоз, пропорциональная У, че сможет за время длительности импульса на выходе 9 списать двоичное число К и сформировать импульс переполнения до поязлния очередного управляющего импульса на выходе 7 хронизатора б. С появлечием оче реднаго управляющего импульса на выходе 7 хронизатара 6 процесс замера У,. и сразнени его со случайным значением (1 продолжается, однако з рассмотренном случае дзоиччый счетчик 12 в процессе сравнения Уи (1,. фиксирует импульс, а двоичный счетчик (1 импульса не фиксирует.При отсчете двоичным счетчиком 12 Л 1 импульсов формируется, импульс переполнения, который поступает на программное устройство 15 и открывает ключ 13. При этом программное устройство 15 выключает хронизатор 6 на время Ы, а механизм печати 14 записывает на бумажную ленту двоичное число, равное числу пмпульсоз 1., зафпксированных дзоичиым счетчиком 11. Таким образом, по числу .Ч, отсчитанному двоичным счетчиком 12, и по числу 1., полученному на выходе двоичного счетчика 11, можно получать отношение - которое язМляется приближенным значением параметрафЫ(1. По полученным отношезиям - на за данных интервалах Л 1 определяют функцию568949 й. Г а изменения параметра й,. зо времени, 1. = 1(1)Таким образом, в предлагаемом устройстве существенное увеличение точности измеряемых параметров обусловлено тем, что оно 5 разработано с учетом метода статистически:. испытаний, точность которого находится в за. висимостп от числа испытаний (замероз), С увеличением числа испытаний У точность возрастает, Однако ,качественно новым з 10 устройстве является,и то, что увеличение точности замеров параметров связано с учетом случайных погрешностей в момент замеров, а также возможных колебаний величин измеряемых параметроз. Именно, только высокая 15 точность замеров с учетом случайных факторов позволяет с высоким приближением всс производить функции изменения параметроз во времени с 1, = )(1) и, следовательно, точно прогнозировать отказы периодически контро лп,руемых систем. Формула изобретения Устройство для контроля параметров, со держащее блок управления, первый выход котОрого соединен с управляющими входами первого двоичного счетчика, первого, ключа и со счетным входом второго двоичного счетчика, второй и третий выходы блока управления,соединены соответственно с управляющими входами второго,и третьего, ключей, и генератор квантов, отл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличения точности устройства, оно содержит третий двоичнь;й счетчик и ге цератор случайных чисел, выходы которого через второй ключ соединены с нулевыми и единичными входами перього двоичного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора квантов через третий ключ, а выход - с первым входом блока управления и через первый ключ и третий двоичный счетчик - со входом четвертого, ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второго двоичного счетчика,и со вторым входом блока управления.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Васильев Б. В, Прогнозирование на дежности и эффективности радиоэлектронных устройстз. Сов. радио, М., 1970, с. 178 - 181, рис. 3.1.5 и 3.1.6.2. Авторское свидетельство Ло 245454, кл. 6 06 Р 15/46, 1968,, Пуск 1 бФ г". Составитель В, Максим ед М. Семено ктор Л. Тюр Тираж 818овета Министраоткрытийаб., д, 4/5 ПодпнсноСССР ип. Харьк. фил, пред. Патент Заказ 678/1907ЦНИИ г+1у Изд.681осударственного комитетапо делам изобретений иМосква, Ж, Раушская Корректор И. Симкина