Способ автономных измерений физических величин

(я)э 0 01 0 21/00 ИЯ ИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСКО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1755052, кл, 601 0 21/00, 1990.(54) СПОСОБ АВТОНОМНЫХ ИЗМЕРЕНИЙФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН(57) Изобретение относится к измерительнойтехнике и может быть использовано длясоздания автономных измерительных систем физических величин беэ предварительного создания и хранения эталонов или мерэтих величин, например для очувствленияробототехнических систем третьего поколеИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для создания автономных измерительных систем физических величин при отсутствии внутри систем мер и численного выражения единиц измерения этих величин, например, для очувствления робототехнических систем третьего поколения, функционирующих автономно от человека в космическом пространстве, глубинах океана и других отдаленных от человека средах,Цель изобретения - повышение точности измерения при неселективности первичных измерительных преобразователей к неинформативным компонентам физической величины.На фиг.1-3 показаны структурные схемы автономных измерительных систем, реализующих заявленный способ. ния, функционирующих автономно от человека. Целью изобретения является повышение точности измерения при неселективности первичных измерительных преобразователей к неинформированным компонентам фиэиче; ской величины. Физическую величину воспринимают последовательно или параллельно во времени с помощью блока или блоков соответственно из двух идентичных первичных измерительных преобразователей, один иэ которых в каждом блоке экранирует от одной или нескольких компонентов физической величины, а для последующей обработки запоминают разностные. преобразованные физические величины с выходов первичных измерительных преобразователей блока или блоков. 3 ил. Автономная измерительная система (фиг.1) интенсивности излучения объектов 1 ь и 2 содержит две системы 3 и 4 наведения и СО фокусировки, каждая иэ которых подключе- Я на к соответствующим блокам 5 и 6 из двух Д идентичных одинаково направленных первичных измерительных преобразователей.соответственно 7 и 8, 9 и 10, в качестве которых использованы фотоприемные матрицы. Первичные измерительные преобразователи 8 и 10 экранированы от излучения ),В видимого спектре. Первичные измеритель- Я ные преобразователи 7 и 8 первого блока 5 через соответствующие измерительные преобразователи 11 и 12 подключены к первому блоку 13 вычитания, а первичные измерительные преобразователи 9 и 10 второго блока 6 через соответствующие измерительные преобразователи 14 и 15 подключены квторому блоку 16 вычитания, Выходы блоков 13 и 16 вычи гания подключены к соответствующим блокам 17 и 18 памяти, выходы которых подключены соответственно к первым входам управляемых коммутаторов 19 и 20, подключенных своими выходами к входам третьего блока 21 вычитания, Выход блока 21 вычитания подключен к второму входу управляемого коммутатора 19, через инвертор 22 - к второму входу управляемого коммутатора 20. аноду диода 23 и катоду диода 24, вторые электроды которых через соответствующие резисторы 25 и 26 подключены к общей точке схемы. Катод диода 23 подключен к входу формирователя 27, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 19 и входу первого счетчика 28, Анод диода 24 подключен к входу формирователя 29, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 20 и входу второго счетчика 30,Автономная измерительная система (фиг.2) интенсивности излучения объекта 31 содержит систему 32 наведения и фокусировки, подключенную к блоку 33 из двух идентичных одинаково направленных первичных измерительных преобразователей 34 и 35, в качестве которых использованы фотоприемные матрицы, Первичный измерительный преобразователь 35 экранирован от излучения видимого спектра, Первичные измерительные преобразователи 34 и 35 блока 33 через соответствующие измерительные преобразователи 36 и 37 подключены к первому блоку 38 вычитания, выход которОго подключен к входу управляемого коммутатора 39, к управляющему входу которого через формирователь 40 подключен генератор 41, Выходы коммутатора 39 подключены соответственно к входам первого и второго блоков 42 и 43 памяти, выходы которых подключены соответственно к первым входам управляемых коммутаторов 44, 45, подключенных к второму блоку 46 вычитания. Выход блока 46 вычитания подключен к второму входу управляемого коммутатора 44, через инвертор 47 - к второму входу управляемого коммута тора 45, аноду диода 48 и катоду диода 49, вторые электроды которых через соответствующие резисторы 50 и 51 подключены к общей точке схемы. Катод диода 48 подключен к входу формирователя 52, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 41 и входу первого счетчика 53, Анод диода 49 подключен к входу формирователя 54, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 45 и входу второго счетчика 5550 55 При работе автономной измерительной системы, представленной на фиг,1, вследствие действия системы 3 наведения и фокусировки интенсивность излучения обьекта 1 видимого спектрального диапазона воспринимается первичным измерительным преобразователем 7, входящим в блок 5, Кроме того, первичными избирательными преобразователями 7 и 8, которые составляют блок 5, воспринимаются и друге виды иэ. лучения, проникающие через экран преобразователя 8 и не обязлтельнп связанные с Автономная измерительная система(фиг,З) интенсивности излучения обьектов56 и 57 содержит две системы 58 и 59 наведения и фокусировки, каждая из которых5 через соответствующие двухпоэиционныедиафрагмы 60 и 61 связана с первичнымиизмерительными преобразователями 62 и63, подключенными через соответствующиеизмерительные преобразователи 64 и 65 к10 входам управляемых коммутаторов 66 и 67,к управляющим входам которых через формирователь 68 подключен генератор 69, Выход формирователя 68 через усилитель 70 ипривод 71 связан с двухпоэиционными ди 15 афрагмами 60 и 61, предназначенными дляэкранирования первичных измерительныхпреобразователей 62 и 63 от излучения видимого спектра в одном из тактов измерения. Выходы коммутатора бб подключены20 соответственно к входам первого и второгоблоков 72 и 73 памяти, подключенных к входам первого блока 74 вычитания, а выходыкоммутатора 67 подключены соответственно к входам третьего и четвертого блоков 7525 и 76 памяти, подключенных к входам второго блока 77 вычитания, Выходы блоков 74 и77 вычитания через соответствующие пятыйи шестой блоки 78 и 79 памяти подключенык первым входам управляемых коммутато 30 ров 80 и 81, выходы которых подключены квходам третьего блока 82 вычитания, Выходблока 82 вычитания подключен к второмувходу управляемого коммутатора 80, черезинвертор 83 - к второму входу управляемого35 коммутатора 81, аноду диода 84 и катодудиода 85, вторые электроды которых черезсоответствующие резисторы 86 и 87 подключены к общей точке схемы. Катод диода84 подключен к входу формирователя 88,вы 40 ход которого подключен к управляющемувходу коммутатора 80 и входу первого счет чика 89. Анод диода 85 подключен к входуформирователя 90, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 8145 и входу второго счетчика 91,Способ осуществляется следующим образом.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 обьектом 1, например, жесткое излучение. Интенсивность излучения видимого спектрального диапазона обьекта 1 первичным измерительным преобразователем 8 вследствие соответствующего его экранирования не воспринимается. Сигналы с и реобразователей 7 и 8 после соответствующего преобразования в измерительных преобразователях 11 и 12 поступают на входы блока 13 вычитания, разностный сигнал на выходе которого несет информацию о значении интенсивности излучения объекта 1 в видимом спектральном диапазоне. Другие компоненты излучения, от которых не экранирован преобразователь 8, например, жесткое излучение, не связанное с объектами 1 и 2. на точность измерения не влияют. Вследствие действия системы 4 наведения и фокусировки интенсивность излучения объекта 2 видимого спектрального диапазона воспринимается первичным измерительным преобразователем 9 и первичным измерительным преобразователем 10, которые составляюблок 6, воспринимаются и другие виды излучения, проникающие через экран преобразователя 10 и не обязательно связанные с объектом 2, например, жестко излучение. Интенсивность излучения видимого спектрального диапазона объекта 2 первичным измерительным преобразователем 10 вследствие соответствующего его экранирования не воспринимаются. Сигналы с преобразователей 9 и 10 после соответствующего преобразования в измерительных преобразователях 14 и 15 поступают на входы блока 16 вычитания, раэностный сигнал на выходе которого несет информацию о значении интенсивности излучения объекта 2 в видимом спектральном диапазоне, Другие компоненты излучения, от которых не экранирован преобразователь 10, на точность измерения не влияют. Первое и второе значения сигналов с выходов блоков 13 и 16 вычитания записываются, соответственно, в блоки 17 и 18 памяти, откуда через первые входыкоммутаторов 19 и 20 поступают на входы третьего блока 21 вычитания. Положительный разностный сигнал с его выхода через диод 23 поступает на формирователь 27, с выхода которого бит информации записывается в первый счетчик 28. В данном случае мерой служит воспринимаемое значение интенсивности излучения второго объекта 2. Сигнал с формирователя 27 поступает также на управляющий вход коммутатора 19, отключая от него блок 7 памяти и подключая к нему выход блока 21 вычитания, сигнал на выходе которого становится равным разности первого результата вычитания и воспринимаемого значения интенсивности излучения второо объекта 2. Положительный разностный сигнал через диод 23 поступает на формирователь 27, с выхода которого еще один бит информации записывается в первый счетчик 28, Процесс продолжается до п-го такта, когда результат вычитания становится отрицательным. Запись информации в первый счетчик 28 прекращается, а результат, записанный в него, характеризует превышение воспринимаемой интенсивности излучения первого обьекта 1 над воспринимаемой интенсивностью излучения второго объекта 2 более, чем в и - 1 раз, но менее. чем в и раэ. Сигнал с формирователя 27 переключает коммутатор 19 в исходное состояние, При отрицательном результате вычитания содержимого первого и второго блоков 17 и 18 памяти сигнал с выхода блока 21 вычитания через диод 24 поступает на формирователь 29. с выхода которого бит информации записывается во второй счетчик 30. Мерой в данном случае служит воспринимаемое значение интенсивности излучения первого объекта 1. Сигнал с формирователя 29 поступает также на управляющий вход коммутатора 20, отключая от него блок 18 памяти и подключая к нему выход инвертора 22, подключенного к выходу блока 21 вычитания. В этом такте сигнал на выходе блока 21 вычитания равен сумме значения интенсивности излучения первого объекта 1 и первого результата на выходе блока 21. Отрицательный сигнал через диод 24 поступает на формирователь 29, с выхода которого еще один битинформации записывается во второй счетчик 30, Далее в результате совместной работы инвертора 22 и блока 2 1 вычитания процесс сложения продолжается до п-го такта, когда результат становится положительным. Запись информации во второй счетчик 30 прекращается, а результат, записанный в него. характеризует превышение воспринимаемого значения интенсивностиизлучения второго объекта 2 над воспринимаемым значением интенсивности излучения первого обьекта 1 более, чем в в - 1 раэ, но менее, чем в т раз, Сигнал с формирователя 29 переключает коммутатор 20 в исходное состояние.При работе автономной измерительной системы, представленной на фиг.2, вследствие действия системы 32 наведения и фокусировки интенсивность излучения объекта 31 видимого сректрального диапазона воспринимается первичным измерительным преобразователем 34, входящим в блок 33. Кроме того, первичным измерительным преобразователем 34 и первичным измерительным преобразователем 35, которыесоставляют блок 33. воспринимаются и дру 182452040 45 50 гие виды излучения, проникающие через экран преобразователя 35 и не обязательно связанные с объектом 31. например, жесткое излучение, Интенсивность излучения видимого спектрального диапазона объекта 31 первичным измерительным преобразователем 35 вследствие соответствующего его экранирования не воспринимается. Сигналы с преобразователей 34 и 35 после соответствующего преобразования в измерительных преобразователях 36 и 37 поступают на входы блока 38 вычитания, раэностный сигнал на выходе которого несет информацию о значении интенсивности излучения объекта 31 в видимом спектральном диапазоне. Другие компоненты излучения, от которых не экранирован преобразователь 35, например, жесткое излучение, не связанное с объектом 31, на точность измерения не влияют. Первое значение сигнала с выхода блока 38 вычитания поступает на вход коммутатора 39, выход которого в данный момент времени подключен к первому блоку 42 памяти. В результате в него записывается воспринимаемое значение интенсивности излучения объекта 31 в данный момент времени, В следующий момент времени. определяемый частотой генератора 41, с формирователя 40 на коммутатор 39 поступает сигнал, переключающий его выход на вход второго блока 43 памяти. В результате в него записывается следующее воспринимаемое значение интенсивности излучения обьекта 31. Частота опроса может быть изменена изменением частоты генератора 41, Первое и второе значения измеренных сигналов с блоков 42 и 43 . памяти через коммутаторы 44 и 45 поступают на вход блока 46 вычитания. Положительный разностный сигнал с его выхода через диод 48 поступает на формирователь 52, с выхода которого бит информации записывается в первый счетчик 53. В данном случае мерой служит второе воспринимаемое значение интенсивности излучения объекта 31, Сигнал с формирователя 52 поступает также на управляющий вход коммутатора 44, отключает от его входа блок 42 памяти и подключает к нему выход блока 46 вычитания, сигнал на выходе которого становится равным разности первого результата вычитания и второго воспринимаемого значения интенсивности излучения объекта 31, При положительной разности сигнал через диод 48 поступает на формирователь 52, с выхода которого еще один бит информаций записывается в первый счетчик 53. Процесс продолжается до п-го такта, когда результат вычитания становится отрицательным. Запись информации в первый счетчик 53 прекращается, а результат, записанный в него,5 10 15 20 25 30 35 характеризует уменьшение воспринимаемого значения интенсивности излучения обьекта 31 более, чем в и - 1 раз, но менее чем в и раэ. в течение взятого интервала опроса. Сигнал с формирователя 52 переключает коммутатор 44 в исходное состояние. При отрицательном результате вычитания содержимого первого и второго блоков 42 и 43 памяти сигнал с выхода блока 46 вычитания через диод 49 поступает на формирователь 54, с выхода которого бит информации записывается во второй счетчик 55. Мерой в данном случае служит первое воспринимаемое значение интенсивности излучения объекта 31. Сигнал с формирователя 54 поступает также на управляющий вход коммутатора 45, отключает от его входа блок 43 памяти и подключает к нему выход инвертора 47, подключенного к выходу блока 46 вычитания, В этом также сигнал на его выходе равен сумме первого воспринимаемого значения интенсивности излучения обьекта 31 и первого результата на выходе блока 46, Отрицательный сигнал с выхода блока 46 через диод 49 поступает на формирователь 54, с выхода которого еще один бит информации записывается во второй счетчик 55. Далее в результате совместной работы инвертора 47 и блока 46 вычитания процесс сложения продолжается до в-го такта, когда результат становится положительным. Запись информации во второй счетчик 55 прекращается, а результат. записанный в него, характеризует увеличение воспринимаемого значения интенсивности излучения объекта 31 более, чем в в - 1 раз. но менее, чем в т раз, втечение взятого интервала опроса. Сигнал с формирователя 54 переключает коммутатор 45 в исходное состояние. При работе автономной измерительной системы, представленной на фиг,3, вследствие действия системы 58 наведения и фокусировки комплексная физическая величина, включающая компоненты излучения как связанные, так и не связанные с контролируемым объектом 56. через открытую диафрагму 60 поступает на первичный измерительный преобразователь 62 и далее через измерительный преобразователь 64 и управляемый коммутатор 66 записывается в блок 72 памяти, Одновременно вследствие действия системы 59 наведения и фокусировки комплексная физическая величина, включающая компоненты излучения как свяэанные, так и не связанные с контролируемым обьектом 57, через открытую диафрагму 61 поступает на первичный измерительный преобразователь 63 и далее через измерительный преобразователь 65 и управляемый коммутатор 67 записывается в блок 75 памя 1824520 1040 45 50 55 ти. Затем в результате работы генератора 69 сигнал с Формирователя 68. поданный на управляющие входы коммутаторов 66 и 67, переключает их выходы с входов первого и третьего блоков 72 и 75 памяти на входывторого и четвертого блоков 73 и 76 памяти соответственно. Одновременно сигнал с формирователя 68 после усиления в усилителе 70 поступает на вход привода 71, который переводит диафрагмы 60 и 61 во второе положение, В результате излучение видимого спектрального диапазона объектов 56 и 57 на соответствующие первичные измерительные преобразователи 62 и 63 не поступает. Компоненты излучения, проникающие через диафрагму 60, поступают нэ первичный измерительный преобразователь 62 и далее через измерительный преобразователь 64 и управляемый коммутатор 66 записывается в блок 73 памяти. Одновременно компоненты излучения, проникающие через диафрагму 61, поступают на первичный измерительный преобразователь 63 и далее через измерительный преобразователь 65 и управляемый коммутатор 67 записываются в блок 76 памяти.Сигналы с блоков 72 и 73 памяти поступают на входы блока 74 вычитания, разностный сигнал на выходе которого несет информацию о компонентах излучения объекта 56, которые экранировались диафрагмой 60, Сигналы с блоков 75 и 76 памяти поступают на входы блока 77 вычитания, разностный сигнал на выходе которого несет информацию о компонентах излучения объекта 57, которые экранировались диафрагмой 61, Жесткое излучение, не связанное с обьектэми 56 и 57, на точность измерения не влияет. Сигналы с выходов блоКов 74 и 77 вычитания после записи в соответствующие блоки 78 и 79 памяти через коммутаторы 80 и 81 поступают на входы блока вычитания, При положительном результате сигнал с его выхода через диод 84 поступает на формирователь 88, с выхода которого бит информации записывается в первый счетчик 09, Мерой в данном случае служит воспринимаемое значение интенсивности излучения второго объекта 57, Сигнал с формирователя 88 поступает также на управляющий вход коммутатора 80, отключает от его входа блок 78 памяти и подключает к нему выход блока 82 вычитания, сигнал на выходе которого становится равным разности первого результата вычитания и воспринимаемого значения интенсивности излучения второго обьекта 57. При положительной разности сигнал через диод 84 поступает на формирователь 88, с выхода которого еще один бит информации эаписы 5 10 15 20 25 30 35 вается в первый счетчик 89. Процесс продолжается до и-го такта. когда результат вычитания становится отрицательным. Запись информации в первый счетчик 89 прекращается, э результат, записанный в него, характеризует превышение воспринимаемого значения интенсивности излучения второго объекта 57 более, чем в и - 1 раэ, но менее, чем в и раз, Сигнал с формирователя 88 переключает коммутатор 80 в исходное состояние. При отрицательном результате вычитания содержимого пятого и шестого блоков 70 и 79 памяти сигнал с выхода блока 82 вычитания через Диод 85 поступает на формирователь 90, с выхода которого бит информации записывается во второй счетчик 91. Мерой в данном случае служит воспринимаемое значение интенсивности излучения первого объекта 56. Сигнал с формирователя 90 поступает также на управляющий вход коммутатора 81 и переключает его вход с выхода блока 79 памяти на выход инверторэ 83, подключенного к выходу блока 02 вычитания, В этом такте сигнал на выходе блока 02 вычитания равен сумме воспринимаемого значения интенсивности излучения первого объекта 56 и первого результата на выходе блока 02, Отрицательный сигнал через диод 05 поступает на формирователь 90, с выхода которого еще один бит информации записывается во второй счетчик 91. Далее в результате совместной работы инвертора 83 и блока 82 вычитания процесс сложения воспринимаемого значения интенсивности излучения первого обьектэ 56 и предшествующего результата сложения нэ выходе блока 82 продолжается до а-го такта, когда результат становится положительным, Запись информации оо второй счетчик 91 прекращается, а результат, записанный в него, характеризует превышение воспринимаемого значения интенсивности излучения второго объекта 57 над воспринимаемым значением интенсивности излучения первого объекта 56 более, чем в - 1 раз, Далее сигнал с формирователя 90 переключает коммутатор81 в исходное состояние,Использование данного изобретения позволяет строить информационно-иэмерительные системы физических величин без предварительного создания и хранения зтэлонов или мер этих величин и повышает точность измерения при неселективности первичных измерительных преобразователей к неинформативным компонентам измеряемой физической величины, Формула изобретения Способ автономных измерений физических величин по авт.св. М 1755052, о т л и ч а 11 1824520ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений. физическую величину воспринимают последовательно или параллельно во времени с помощью блока или блоков соответственно из двух идентичных первичных измерительных преобразователей, один иэ которых в каждом блоке экранирует от одной или нескольких компонен,тов физической величины, а для последующей обработки запоминают разностные преобразованные физические величины 5 первичных измерительных преобразователей блока или блоков.1824520 Корректор 8.Петраш еда ктор каз 2220 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Составител Техред М.М