Передающее устройство адаптивной телеизмерительной системы

Союз СоветсиикСоцмалистичесиизРеспублни ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 955164(51)М. Кл С 08 С 19728 с присоединением заявки йъ Ьоударстееммвй комитет СССРао делан изобретений и открытийЛенинг ротехниче к ии ордена Ленина элек м, В.И.Ульянова (Лени 7) Заявитель(5 Й) ПЕРЕДАЮЦЕЕ УСТРОЙСТВО АДАПТИВНО ТЕЛЕИЗИЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Изобретение относится к телеизмерениям и может использоватьсядля передачи сообщений по проводимым линиям, волноводам, радиолиниями ти,Известны адаптивные многокайальные телеизмерительные системы сосжатием данных, предназначенные дляпередачи инФормации по каналу связи с постоянной скоростью и содержащие коммутаторы, блок сравнения,вычитающий и запоминающий блоки, генератор, триггер, элементы И, аналого-циФровой преобразователь, Фор"мирователь дискретных уровней под"пора и блок считывания 11,.Недостатком устройств являетсято, что в них практически осуществимо сжатие сообщений (сокращениеизбыточности) на основе алгоритмааппроксимации сигнала полинома невыше нулевой степени, что значительно снижает эФФективность подобныхустройств. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее в каждом ин" Формационном канале последовательно соединенные первый и второй дифФеренциальные блоки, пиковый детектор, усилитель, блок модуля, множительный блок, второй вход множительного устройства соединен с выходом генератора монотонных Функций (параболы), выход каждого множительного блока соединен с соответствующим входом анализатора погрешностей ап" проксимации (АПА), а выход АПА соединен с входом передающего блока, вторые выходы АПА соединены.с соответствующим другим входом пикового детектора, входом генератора парабо" лы и управляющим входом, измеритель- ного ключа, вход каждого из ключей соединен с соответствующим входом устройства, а выходы ключей соедине ны с другим входом АЦП,. выход кото" рого соединен с передающим блоком.3 95516Работа известного устройства основана на том, что каждый из И вход"ных сигналов Ч;(й) поступает на соответствующий ключ измерительногокоммутатора и в преобразователь погрешности аппроксимации (ППА), В ППАпосле двойного дифференцирования сигнал поступает на конденсатор памяти(Сп) пикового детектора напряженияна котором равно максимальному значе внию второй производной входного сигнала на интервале дискретизации.После усиления и прохождения блокамодуля сигнал, пропорциональный модулю - максимуму второй производной,умножается в множительном блоке насигнал, пропорциональный квадратувремени 11 С,На выходе каждого множительногоблока имеем сигнал, пропорциональныймаксимальной погрешности линейнойинтерполяции. Анализатор погрешностиаппроксимации на каждом такте адаптивной дискретизации выбирает каналс наибольшей максимальной погрешностью аппроксимации выдавая код ад"реса канала в передающий блок, открывает соответствующий ключ измерительного коммутатора, пропускающий в АЦПвыборку сигнала с наибольшей погрешностью аппроксимации на данном такте. Далее АЦП выдает код отсчета впередающий блок, который на каждомтакте адаптивной коммутации выдаеткод отсчета и код адреса канала в канал связи 1.23.Недостатком данного устройства является низкая информативность из-занизкой степени аппроксимирующих полиномов.Цель изобретения - повышение информативности устройства за счет по"вышения абсолютного коэффициента сжатия по отсчетам.Указанная цель достигается тем,что в передающее устройство адаптивной телеизмерительной системы, содержащее первый коммутатор, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом Ыпередатчика, первый выход передат"чика соединен с выходом устройства,второй выход - с первым входом анализатора погрешностей аппроксимации,первые выходы которого соединены с 5вторыми входами передатчика, второйвыход - с вторым входом аналогоцифрового преобразователя, и в каждом информационном канале - последовательно соединенные блок дифференцирования и пиковый детектор и генератор монотонных Функций, входы блоковдифференцирования информационных каналов объединенц с соответствующимиинформационными, входами первого коммутатора и подключены к соответствующим входам устройства, третьи выходы анализатора погрешностей аппрокси- .мации соединены с соответствующимиуправляющими входами первого комму.татора и входами сброса пиковых детекторов и генераторов монотонных функций соответствующих информационныхканалов, введены второй и третий ком"мутаторы, блок логарифмирования исумматор, выходц пиковых детекторовинформационных каналов соединены ссоответствующими информационными входами второго коммутатора, выход которого соединен через блок логарифмирования с первым входом сумматора,выходы генераторов монотонных функ".ций соединены с информационными входа"ми третьего коммутатора, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход сумматора соединен с вто"рым входом анализатора погрешностейаппроксимациь 1, четвертые выходц которого соединены с управляющими входами второго и третьего коммутаторов,На Фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 " схема анализатора погреш"ностей аппроксимации, пример выпол"нения,Устройство содержит (фиг, 1) первый коммутатор 1 информационных сиг.- налов, аналого-цифровой преобразователь .2, передатчик 3, второй комму = татор 4 (производных информационных сигналов), третий коммутатор 5 (монотонных функций) анализатор б погрешностей аппроксимации, блок 7 логарифмирования, сумматор 8, в каждом из М информационных каналов 9" 91 генератор 10 1-10 ы монотонных Функций, блок 111-111,1 дифференцирования и пиковый детектор 12 -121,1.Коммутаторы 1, 4 и 5 предназначены для передачи входного сигнала на выход без искажений при наличии на управляющих";входах логической единицы.Аналого-.цифровой преобразователь (АЦП) 2 служит для преобразования выборок входного информационного сигна" ла в.цифровой код, Запуск АЦП 2происходит после появления логической единицы на соответствующем. входе.. Передатчик 3 предназначен для передачи кодов адреса и отсчета выбранного канала со своих входов на выход, 5а также для Формирования пусковых им"пульсов с частотой адаптивной коммутации на дополнительном втором выходе,Блоки 11 - 111 дифференцированияслужат для непрерывного во времени(и+1)-кратного дифференцирования входного сигнала, где и - степень аппроксимирующего полинома. Блоки 111-111реализуются на основе операционногоусилителя со сложной цепью обратнойсвязи, либо на основе последовательного соединения необходимого числацепочек однократного дифференцирования. Пиковые детекторы 121-12 служатдля выделения максимального значения гОвходного сигнала и могут состоять,например, из последовательно соединенных инвертирующего усилителя, диода и конденсатора, вторая обкладкакоторого подключена к общей. шине, 25а такие из другого диода, шунтирующего инвертирующий усилитель с диодом, и ключа, шунтирующего конденсатора (для сброса).Блок 7 служит для логарифмирова- зОния поступающего на его вход сигнала, реализуется на основе операционного усилителя, диодов и резисторов.Сумматор 8 предназначен для сложения поступающих на его входы сиг 35налов и может быть реализован на осйове операционного усилителя и резисторов.Анализатор 6 служит для выбораХканала с наибольшей максимальной погрешностью аппроксимации, выдачи кода этого канала на передатчик 3,управляет работой коммутатора 1 и устанавливает начальные условия в генераторах 1 О 1- 10 м и в пиковых детек 45торах 12 1-12на каждом такте адаптивной коммутации, а также управляет работой коммутаторов 4 и 5 и осуществляет запуск АЦП 2. Запуск анализатора 6 осуществляется после по 50явления импульса на первом входе(от передатчика 3), информационнымвходом является второй вход (от сумматора 8)Анализатор 6 (фиг, 2) содержитсчетчик 13 импульсов, регистр 14памяти, амплитудный дискриминатор.15, дешиФратор 16, элемент И 17,Формирователи 18 и 19 импульсов(жду 64 6щие мультивибраторы), генератор 20 тактовых импульсов.Работа данного анализатора б основана на последовательном сравнении входных импульсов с помощью амплитудного дискриминатора 15, формирующего на своем выходе логическую единицу каждый раз, когда очередной импульс больше предыдущего, запомненного в нем. При этом в регистр 14 памяти заносится код адреса очередного информационного канала 9. В конце опроса код адреса канала с наибольшей погрешностью аппроксимации записывается в счетчик 13 при срабатывании мультивибратора 18, после чего Формируется сигнал логической единицы на соответствующем выходе анализатора 6 (при срабатыва. нии мультивибратора 19).Предлагаемое устройство предназначено для полиноминяльной аппроксимации, когда погрешность аппроксимации находится в соответствии с соотношением Е (с)=1 Мс" ", где Мп, 1- модуль - максимум (и+1)-ой производной, к - коэффициент(например, для экстраполирующих алгоритмов 1=с(п+1) 1 "). При выявлении канала с максимальной погрешностью в предлагаемом устройстве сравниваются друг с другом не сами погрешности аппроксимации, а их логарифмы с,Оа ЕС;:00 Г К+ 0 ОЧ, й 1+(П+1) РОС 1, где с; - длительность интервала аппроксимации в 1 -ом канале. 8 соответствии с этимгенераторы 10.1-101 ч должны формировать Функцию вида у(с)=(п+1) 1 од с . Так как большая точность при вычислении погрешности не нужна, а также не влияет смещение на постоянную величину, то можно вместо знакопеременной функции у(с) формировать, к примеру, функциют) легко реализуемую с помощью коммути руемой ЙС-цепи, Подбором параметров А и Т следует добиваться наилучшего приближения Функции у(с) к функ ции у(с) на интервале сеса.к.ЪахЪ где Сс, к - длительность пеРиода адап.мутации Ттп к максималь ная возможная длительйость интервала аппроксимации,Предлагаемое устройство работает следуоцим образом.7 955На каждом такте адаптивной коммутации коммутатор 4 поочередно подключает максимальные значения (и+1)производных информационных сигналовк общему для всех каналов блоку 7 5логарифмирования, с выхода которого поступает на первый вход сумматора 8. Коммутатор 5 синхронно исинфазно с коммутатором 4 подключаетк второму входу сумматора 8 сигналыот генераторов 101-10 ч монотонныхФункций. На выходе сумматора 8 в ло"гарифмическом масштабе появляется. последовательность сигналов, монотонно связанных с значениями погреш,ностей аппроксимации в каждом канапе.В анализаторе 6 погрешностей аппроксимации (АПА) выбирается каналс наибольшей на данном такте адаптивной коммутации погрешностью аппроксимации и выдает код адреса этогоканала в передатчик 3. АПА 6 такжеоткрывает соответствующий ключ коммутатора 1, пропускающий в АЦП 2информационный сигнал выбранного канала, а также сбрасывает в начальное состояние соответствующий генератор 10 - 10 ч и пиковый детектор 12121. Передатчик 3 на каждом тактеадаптивной коммутации выдает кодотсчета (информации) с выхода 5 АЦП2 и код адреса выбранного канала (свыхода анализатора 6) на выход всего устройства",Таким образом, в предлагаемом устройствее осуществляется адаптивнаякоммутация информационных сигналовна основе максимума логарифма погрешности полиноминальной аппроксимации любой степени.изменение порядкаполинома меняет лишь цислодифференцирующих цепей в блоках 111-11,т.е. почти не влияет на конструктивную сложность устройства. Практически следует выбирать порядок аппрок.симирующего. полинома в соответствиис возможностями последующей обработки отсчетов, С учетом того, цтообработка сжатых данных (последую"щая аппроксимация. в приемной подсис 50теме) обычно производится при наличии мощной выцислительной техники,.предлагаемое устройство позволяетосуществлять аппроксимацию на основеадаптивной экстраполяции или интерполяции второго, третьего и более55высоких порядков,что позволяет в двапять раз уменьшать объем измерительного сообщения по сравнению с прототипом. Формула изобретенияПередающее устройство адаптивнойтелеизмерительной системы, содержа"щее первый коммутатор, выход которо"го соединеЙ с первым входом аналогоцифрового преобразователя, выход которого соединенс первым входом передатчика, первый выход передатчикасоединен с выходом устройства,,второй выход - с первым входоманализатора погрешностей аппроксйма.ции, первые выходы которого соединены с вторыми входами передатчика,второй выход - с вторым входом аналого-циФрового преобразователя, ив каждом информационном канале - последовательно соединенные блок дифФеренцирования, пиковый детектор игенератор монотонных Функций, входыЬлоков дифференцирования информационных каналов объединены с соответствующими информационными входамипервого коммутатора и подключены ксоответствующим входам устройства,третьи выходы анализатора погрешностей аппроксимации соединены с соответствующими управляющими вхЬдамипервого коммутатора и входами сбросапиковых детекторов и генераторов монотонных Функций соответствующихинформационных каналов, о т л ич" а ю щ е е с я тем, цто, с цельюповышения информативности устройства,в него введены второй и третий коммутаторы, блок логарифмирования исумматор, выходы пиковых детекторовинформационных каналов соединены ссоответствующими информационнымивходами второго коммутатора, выходкоторого соединен через Ьлок логарифмирования с первым входом сумматора, выходы генераторов монотонныхФункций соединены с информационнымивходами третьего коммутатора, выходкоторого соединен с вторым входомсумматора, выход сумматора соединенс вторым входом анализатора погреш"ностей аппроксимации, четвертые вы"ходы которого соединены с управляющими входами второго и третьегокоммутаторов,Источники информации;принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 222907, кл, 6 08 С 19/28, 19672. Фремке А,В, Телеизмерения. М.,4/ ПП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная или Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного коиитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб., д