Система для передачи телеизмерительной информации

СООЗ СОВЕТСКИХКИЛ ЮПвепгиРЕСПУБЛИК 79.ЯО 0 РЕТЕН ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ(71) Особое конструкторское бюро Научно-исследовательского объедине" ния космических исследований Азербайджанской ССР(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 922861, кл. С 08 С 19/28 1980(прототип)(54)(57) СИСТЕИА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕИЗИЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРИАЦИИ по авт. св, Мф 922861, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности системы, в. нее введен канал управления скоростью зондирования, содержащий последовательно соединенные детектор максимального сигнала, блок сравнения,исполнительный элемент, регулятор иблок задания граничных значений скорости, выходы которого соединены сзадающими входами блока сравнения,и в каждый информационный канал дополнительно введены сумматор, блокдифференцирования, блок коррекциии блок памяти коэффициентов коррек"ции, выход первичного измерительного преобразователя соединен черезблок дифференцирования с первым входом блока коррекции, соответствующим входом детектора максимальногосигнала и входом блока памяти коэффициентов коррекции, выход которогосоединен с вторым входом блока коррекции, выход блока коррекции соединен с управляющим входом сумматора, включенного между выходом первнчного измерительного преобразователяи входом преобразователя в частотуследования импульсов.50 Изобретение относится к информационно-измерительной технике, может быть использовано для сбора и передачи телеиэмерительной информации, предназначено для построения вертикальной структуры изменения гидро" физических параметров с помощью автономных зондирующих комплексов.По основному авт. св. Р 922861 известна система для передачи те леизмерительной информации, содержащая оперативное запомийающее устройство; соединенное с узлом связи, блок сдвига совпадающих сигналови информационные каналы, каждый иэ ко.15 торых содержит блок управления, блок переноса кода, преобразователь средней частоты и код, последовательно соединенные первичный измерительный преобразователь, првобра". эователь в частоту следования импульсов и частотное множительно" делительное устройство, выход которого подключен к первому входу преобразователя средней частоты в код, первый выход которого подключен к первому входу блока управления, второй его выход подключен к первому входу первого блока переноса кода, первый выход блока управления во всех информационных ка налах, кроме последнего, привяэоч" - ного, подключен ко второму входу первого блока переноса кода, во всех информационных каналах второй выход блока управления соединен со вторым входом преобразователя средней частоты в код, второй вход которого соединен с пусковой клеммой системы, выход первого блока переноса кода подключен соответственно к первому, 40 второму и третьему входам оперативного запоминающего устройства, все информационные каналы, кроме последнего, содержат преобразователь при" ращения средней частоты в код, циф ровой компаратор, блок цифрового задания апертуры, счетный блок и второй блок переноса кода причем вто" рой, третий и четвертый выходы блока управления в них подключены соответственно к первому, второму и третьему входам преобразователя при" ращения средней частоты в код, пя" тый, вестой и седьмой выходы блока управления подключены соответственно к первым входам счетного блока, второго блока переноса кода и блока задания апертуры, выход которого подключен к первому входу цифрового компаратора, третий выход преобразователя средней частоты в код соединен с четвертым входом преобразователя приращения средней частоты в код,.первый выход которого под-.ключен ко второму входу цифрового компаратора, выходы всех счетных блоков подключены к третьему входу блока управления своего информационного канала и к третьему и четвертому входам блока управления последнего информационного канала, выход цифрового компаратора каждого инфор" мационного канала, кроме последнего, соединен с четвертым входом блока управления, вторым входом счетного блока и соответственно с первым и вторым входом блока сдвига совпадающих сигналов, первый, второй и третий выходы блока сдвига совпадающих сигналов соединены с пятыми входами блоков управления всех информацион- . ных каналов, выходы вторых блоков переноса кода всех информационных кана" лов, кроме последнего, подключены со" ответственно к четвертому и пятому входу оперативного запоминающего устройства, второй и третий выходы преобразователя приращения средней частоты в код подключены ко второму и третьему входам второго блоха переноса кода; преобразователь средней частоты в код в последнем информационном канале содержит реверсивный счетчик, регистр сдвига, генератор опор" ной частоты и блок сдвига совпадающих импульсов, при этом первый вход преобразователя средней частоты в код соединен с первыми входами регистра сдвига и блока сдвига совпадающих им" пульсов, второй вход преобразователя средней частоты в код соединен со вто рым входом регистра сдвига и первым входом реверсивного счетчика, выход генератора опорной частоты подключен к третьему входу регистра сдвига и второму входу блока сдвига совпадающих импульсов, выход регистра сдвига подключен к первому выходу преобразователя средней частоты в код и третьему входу блока сдвига совпадающих импульсов, первый и второй выходы которого соединены с третьим выходом преобразователя средней частоты в код, второй выход которого соединен с выходами разрядов реверсивного счетчика Г 1.Эта система позволяет уменьшитьдинамическую погрешность, связаннуютолько с оцифровкой и привязкой кглубине измеряемых сигналов. Однако.система не устраняет составляющуюдинамической погрешности, связаннуюс инерционностью первичных измерительных преобразователей. Большинство датчиков для измерения гидрофизическихпараметров являются фильтрами низкой частоты ( апериодическиеинерционные звенья) . Особенно большой инерционностью (до 0,5-1,0 с) обладают датчики температуры воды, При вертикальном зондировании инерционные датчики измеряют нестационарные процессы измерения гидрофизических полей, При этом сигнал на выходеинерционного датчика отличается от измеряемого параметра на величину динамической погрешности, зависящей от. постоянной времени датчика, ско Рости движения зонда с аппаратурой по вертикали и вертикального градиента измеряемого параметра. В области сезонного термоклина в морях вер-тикальный градиент температуры воды 25 достигает 10 СфЛри обычной скорости зондирования Ч=1 м/ и постоянной времени датчика температуры=1 с динамическая погрешность может достигать 1 С, что на порядок и больше З 0Опревышает статистические погрешнрстидатчика температуры. Для уменьшения этой составляющей динамической пог" решности необходимо резко снизить скорости зондирования. Однако обес 35 печение малых и стабильных скоростей зондирования при широком диапазоне внешних воздействий волнения и течения на процесс зондирования является сложнейшей проблемой, особенно -40 для автономных комплексов, работающих с автоматических буйковых станций. Кроме того, снижение скорости зондирования приводит к увеличению времени измерения заданного верти 45 кального профиля. В результате этого измерения вертикальная структура не может быть привязана к определен, ному времени, так как не учитывает ее изменчивости за время измерения.50Цель изобретения - повышение точ=ности и достоверности системы эа счет сокращения времени измерения.Поставленная цель достигается тем, что в систему для передачи измерительной информации введен канал управления скоростью зондирования, содержащий последовательно соединенные детектор максимального сигнала,блок сравнения, исполнительный элемент, регулятор и блок задания граничных значений скорости,. выходыкоторого соединены с задающими входами блока сравнения, и в каждыйинформационный канал дополнительновведены сумматор, блок дифференци."рования, блок коррекции и блок памяти коэффициентов коррекции, вы"ход первичного измерительногопреобразователя соединен через блокдифференцирования с первым входомблока коррекции; соответствующимвходом детектора максимальногосигнала и входом блока памяти, коэфФициентов коррекции, выход которогосоединен с вторым входом блока коррекции, выход блока коррекции соединен с управляющим входом сумматора, включенного между выходом.пер"вичного измерительного преобразователя и входом преобразователя в частоту следования импульсов.На чертеже изображена блок"схемасистемы.Система содержит информационныеканалы 1-3, канал 4 управления скоростью зондирования, оперативное эа"поминающее устройство 5, узел .6 свя"зи, блок 7 сдвига совпадающих сиг" .налов, Каждый информационный канал1-3 содержит первичный измерительный. преобразователь 8(9), блок 10(1 0дифференцирования, сумматоры 12 (13)блок 14 (15) коррекции, блок 16 (17)памяти коэффициентов коррекции, пре"образователь 18(19)в частоту следования импульсов, частотное множительно-делительное устройство 20(21).,блок 22(23) управления, преобразователь 24(25) средней частоты в код,блок 26(27) переноса кода. Все ин формационные каналы, кроме последнегопривязочного канала 3, дополнительно содержат преобразователь (28)приращения средней частоты в код, цифровой. компаратор 29, блок 30 цифрового задания апертуры, счетный блок31 и блок 32 переноса кода. Канал 4содержит детектор 33 максимальногосигнала, блок 3 сравнения, блок 35задания граничных знаний, скорости,исполнительный элемент 36 и регулятор 37.Система работает следующим обра",эом,Аппаратура системы в зависимостиот применяемой системы спуска и подь"1 О 15 руется сигнал О 1 с выхода поеобразователя 8 (9) и корректирующий сигнал О с выхода блока 14(15.) коррекций. Скорректированный сигнал О= Ох+7. О с выхода сумматораск 5 12 (13) поступает на вход преобразо" вателя 18(19), сигнал Гу,(й) с выхода которого после масштабирования в. блоке 20 (21) в виде частотно-импульсного сигнала Г(й) поступает на вход преобразователя 24(25) средней частоты в код, Преобразователь 24(25 )выполняет функции следящего осреднителя входного сигнала с не" прерывным отсчетом выходного кода. Такой преобразователь может быть реализован, например, с помощью ин" тегрирования реверсивным счетчиком входной Г 1(1) и задержанной Гу(-Т) последовательности имгульсов на интервале временй Т с помощью цифровой линии задержки. На выходе образуется непрерывно ( с дискретностью младшего разряда счетчика) изменяющийся параллельный код, являющийся цифровым эквивалентом измеряемого параметра Х. В информационных, каналах 1(2) (адаптивных) производится непрерывный анализ приращения выходного сиг- ЗО нала с помощью преобразователя 28 приращения средней частоты в код цифрового компаратора 29 и блока 30 цифрового задания апертуры. С выхода преобразователя 24 на входы преоб- З 5 разователя 28 поступают входная и Гу,(й) и задержанная Г(с-Т) последовательности импульсов, В реверсивном счетчике преобразователя 28, периодически устанавливаемого в на чальное положение, на счетные входы которого поступают эти последовательности импульсов, образуется цифровой эквивалент Ь 81 текущего приращения входного сигнала относительно моментов начальной установки счетчика. Параллельный код Ь Йу с выходов. разрядов счетчика в преобразователе 28 непрерывно сравнивается на цифровом компараторе 29 с кодом й .задан О ной апертуры, поступающим на другой вход компаратора 29 с блока 30При достижении кодом текущего приращения входного сигнала кода заданной апертуры, определяемой в зависимости от допустимой погрешности восстановле"55 ния анализируемой функции, срабатывает цифровой компаратор 29, на выходе которого Формируется сигнал очередного существенного отсчета. Поэтому сигналу счетчик в преобразователе 28 устанавливается в начальноеположение и начинается новый цикламализа приращения входного сигналаотносительно предыдущего существенного отсчета. Сигналы с 0 существен-ных отсчетов через блок 7 сдвига совпадающих сигналов поступают в информационный канал 3, откуда в ОЗУ 5записывается текущий цифровой эквивалент й(й ) привяэочного параметра ( например, глубины). Блок7 необходим для сдвига сигналовсущественных отсчетов, пришедшихиз адаптивных каналов 1(2 ) одновременно, что необходимо для четкойработы ОЗУ 5. Последовательностьработы информационной части системы следующая. По сигналу "Пуск"поступающему на пусковую клемму иэблока программно-временного управления (не показанного на чертеже иопределяющего цикличность работысистемы), в блоках 22(23) управления всех каналов 1-3 формируютсясигналы управления, устанавливающиеблоки каналов в начальное положение.По сигналу блока 2223 ) управленияреверсивный счетчик и цифровая линия задержки в преобразователе 24 25устанавливается в нулевое положениеи открывается информационный вход,по которому на,вход преобразователя24(25 ) начинает поступать входнаяпоследовательность импульсов ГХ(с).По сигналам блока 22 в преобразователе 28 устанавливается в начальное положение блок ндмера канала (триггер при двух адаптивныхканалах) и триггер знака, определяющий направление счета в реверсивном счетчике и знак приращения сигнала, включается в работублок 30 цифрового задания апертуры, счетный блок 31 устанавливается в нулевое положение,Первый импульс задержанной последовательности Г(с-Т) появляется через интервал времени Т после пуска, на выходе цифровой линии задерж" ки и с выхода преобразователя 24(25) поступает на вход блока 22(23) уп" Равления, Формируя в нем сигналы опроса преобразователей 24(25) и перехода блоков вадаптивных каналах 1(2) в режим анализа, По сигналу с выхода блока 22( 23 управления пос гО 23379 14стабилизации и уменьшению скорости зондирования. Из выражения2)видно, что для поддержания постоянной скорости изменения выходного сигна" ла датчика необходимо для участков вертикальной структуры с большим вертикальным градиентом скорость движе-, ния носителя снижать, а для участков с малым градиентом - увеличивать. Для наиболее характерных районов морей и океанов с выраженным сезонным термоклином градиент может меняться в двадцать и более раз, а участок термоклина с большим градиентом занимавт лишь малую долю зондируемой глубины, поэтому большую часть глу" бины. можно зондировать с большой ско" ростью, замедляя ее лишь в области термоклина, Так как увеличение скорости зондирования в системе с компенсацией динамической погрешности не влияет на общую погрешность измерения, то можно путем управле" ния скоростью движения носителя существенно сократить общее время зондирования. В основу построения кана" ла 4 положен принцип поддержания в заданных границах максимальной из3скоростей изменения сигналов с датчиков. При этом скорость зондирования обратно пропорциональна максимальному вертикальному градиенту измеряемых параметров.Канал 4 работает следующим об" разом. Сигналь 1 О , пропорциональные скорости изменения сигналов датчи" ков, с выходов блоков 10 1,11) диФФеренцирования поступают на входы детектора 33 максимального сигнала, в котором эти сигналы сравниваются после приведения к одному масштабу, и максимальный сигнал О сп поступает на вход блока 34 сравнения, где он сравнивается с сигналами О,урци О, поступающими с блока 35, которйе определяют .границы скорости изменения сигнала датчика, Эти гра. ницы вьбирают из соображений обеспечения для среднего градиента ско" рости зондирования с минимальными энергетическими затратами. Если максимальная из скоростей изменения сиг. налов датчиков находится в заданных границах, то на выходе блока 34 сравнения сигнал отсутствует и скорость носителя не меняется, Если же в зависимости от изменения градиента или скорости носителя под воздействиемвнешних возмущений (волнение, течение, изменение сопротивления движению и т.д.) максимальная из скоростей5. изменения сигналов датчиков выходитза установленные границы, то на выходе блока 34 сравнения Формирует"ся сигнал управления, который в зависимости от того, какая из границпревышена, воздействует в ту илииную сторону на исполнительный элемент 36, перемещающий регулятор 37до тех пор, пока скорость изменениясигнала датчика снова не войдет в ус 15 тановленные границы. Скорость движения носителя аппаратуры (зонда 1 можно менять различным образом (например, изменением плавучести носителя,на которую можно воздействовать либо20 изменением количества баластной жидкости носителя, либо изменением объема корпуса носителя. Изменение количества баластной жидкости носителя можно производить гидравлически 25 ми, пневматическими, электрическимии,т.п. системами вытеснения и закачки забортной . воды. Изменение объемакорпуса носителя можно производить,например, вдвижением и выдвижениемЗО частей корпуса друг относительнодруга, Скорость движения носителяможно менять также путем регулирова"ния скорости вращения электроприво"да лебедки поднимающей носитель с35,помощью кабель-троса. Скорость движе ния носителя можно менять также путем изменения лобового сопротивления движению носителя, например спомощью изменения угла атаки лопас 46тей на корпусе носителя или изменением конфигурации корпуса носителя.Скорость движения носителя можноменять также с помощью специальногодвижителя путем изменения его мощности. Если скорость носителя меняется регулированием скорости вращения электропривода лебедки, токанал 4 располагается на борту плавучести, Для остальных вариантов изменения скорости канал 4 распола"О гается в корпусе носителя.За счет коррекции динамическиххарактеристик инерционных датчиковв зависимости от скорости изменения сигналов датчиков и измеренныхпостоянных времени датчиков уменьшаются динамические погрешностиизмерения системы. С другой стороны компенсация динамических пог5 1023379 16решностей и их независимость от ско" ния, достигаемого путем регулирова-, рости движения носителя позволяет ния скорости движения носиуеля, таповысить достоверность измеояемой ким образом, чтобы максимальная из структуры гидрофизических параметров скоростей изменения сигналов датчиков за счет уменьшения времени иэмере" 5 находилась в заданных границах .