Устройство для контроля аналоговых объектов

 

Изобретение относится к измерению аналоговых параметров и может быть использовано в системах автоматического контроля параметров. Цель изобретения - повышение эффективности контроля объекта за счет выделения его параметров, отклонение От номинальных значений которых вызывает уход значения комплексной фужции параметров за пределы допуска. Устройство для .контроля аналоговых параметров содержит блок формирования управляющих и стимулирующих сигналов, блок формирования эталонных сигналов, блок памяти допустимых отклонений от эталонных сигналов, аналого-цифровой преобразователь , схему сравнения, сумматор и блок вывода информации. Для решения поставленной задачи в устройство введены тракт измерения коэффициента взаимного различия, состоящий из фазовращателя, двух блоков умножения, двух интеграторов, двух блоков возведения в квадрат, подключенных к входам сумматора, блока нормирования и ключа, формирователь сетки частот, коммутатор и преобразователь частоты - для идентификации контролируемых параметров . 2 з.п. ф-лы, 3 ил. : v ЫГ fe

,, Я1 1718189 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.(51)5 G 05 В 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 .::: . 2 (21) 4795196/24::: .:: вызывает::yxoä значе я комплексной: фуик-, (22) 05.12.89 : ... . - : ции napivetpo8 за пределы Допуска.-.У@т-. (46) 07.03.92. Бюл.М 9 --: . ройство: для контроля.. ана.л овсовых (72) В.В.Федоренко;: А.В;Мавинистров: и,- параметров содержит блок формирования

В.Б.Лысенко . ..—.: . -. управляющих:и стймулирующих.: сигналов, (53) 621.396 (088.8): . ..: . блок:формирования эталонных сигналов;: (56) Механизация и автоматизация управле.- ..: блок памяти допустимых отклонений отэтания, 1987, М 3, с. 54-56. " .. : .: . лоннйх сигналов, айалого-.цифровой преобАвторское свидетельство СССР : . :: разователь; схему сравнения; сумматор: и .

% 561171, кл. G 05 В 23/02, 1975.: ..:: блок вывода информаций. Для ращения ло-.: ставлейной задачи в..устройство. введены (54) УСТРОЙСТВО.ДЛЯ КОНТРОЛЯ АНАЛО- .. тракт измерения; коэффйцивнта: взаммного

ГОВЫХ ОБЪЕКТОВ": .: :-...: - . .рЭэличия,. состоящий из фазоврав1ателя, .(57) Изобретение относится к измерению ..: — двухблоковумножейия:,двухинтеграторов; аналоговых параметров и. может. быть ис- " двух блоков возведения в квадрат; лодклюпользовано в системах автоматического - - .ченныхквходамсумматора,блоканормироконтроля параметров. Цель изобретения: —.: вания и ключа, формирователь сетки частот, повышениеэффективностиконтроля"объек- коммутатор и преобразователь: частоты— та за счет выделения его параметров, откло-.:: для идентификации контролируемых паранение дт номинальных значений которых : метров. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение атносится к области измерения аналоговых параметров и может быть использовано в системах автоматического контроля параметров.

Известно устройство ускоренного .технологического контроля параметров, содержащее объект койтроля, блок управления, . измеритель коэффициента взаимного раз., личия, состоящий из фазовращателя, двух перемножителей, двух интеграторов, двух . квадраторов, сумматора, стробирующего устройства, нормирующего узла и аналогоцифрового преобразователя, генератор эталонных сигналов, синтезатор частот, блок низких частот, блок высоких частот, эквивалент антенны и устройство ввода-вывода.

Но известное устройство измеряет комплексный показатель качества в виде коэффициента взаимного различия эталонного и контролируемого сигналов, по значению которого невозможно определить значение параметров объекта контроля, Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство для контроля аналоговых параметров, содержащее коммутатор, три блока вычитания, блок эталонных сигналов, . блок сложения, сумматор, преобразователь аналог-код, блоки сравнения, вывода, памяти, и управления.

Однако данное устройство измеряет только комплексную функцию параметров.

Недостатком этих устройств является низкая эффективность контроля, так как они не позволяют определить вследствие изменения каких параметров объекта контроля изменилось значение комплексной функции параметров(комплексного показателя качества объекта контроля).

1718189

1 ярк

Цель изобретения — повышение эффективности контроля объекта за счет выделения параметров, вызывающих уход комплексной функции параметров за пределы допуска.

В качестве комплексной функции параметров контролируемого радиосредства используется коэффициент . взаимного различия эталонного и контролируемого сигналов, описываемцй следующим выражением:

g = —.-1, — f 2гк(т)2гф)дт) +

1 1

Rrs

1 т

+ (— ) 2г (?)2гэ(т}б®, (1) 15

Т, где Zrk(t) и 2 (t) — функции времени, определяющие структуры r-го варианта, соответственно кднтролируемого-и эталонного сигналов; 20

Z (t) — функция времени, сопряженная по Гильберту с Zn(t);

P — мощность эталонного сигнала:

Т вЂ” длительность элемента сигнала.

Математическая связь между коэффи-. 25 циентом взаимного различия g и-параметрами 0 будет различной для различных видов контролируемых изделий. Так, например, если в качестве контролируемОго изделия использовать радиостанцию, 30 работающую сложными параллельными сигналами, то контролируемый сигнал можно передать в.следующем аналитическом виде:

Ф

Zr (t) =, g А к сов (I аь t + ф! ), l =11

t 6(О,T), (2) . где I —; Al —. амплитуда l -й гармонической составляющей контролируе- 40 мого сигнала; ф! — начальная фаза 1-й со1 ставляющей контролируемого сигнала; йЪ

=2 г/Т; Т вЂ” длительность сложного сигнала;

Й = Ig — I < + 1 — число. гармонических состав

I ляющих сложного сигнала. 45

По аналогии с (2) эталонный сигнал представляем в форме."

QN

Z (t)- g A> соз(ум т+ф ), 50 1= ll

t6 (0,Т). (3)

Используя формулу (1), подставляя в нее выражения (2) и (3), после несложных д.„ преобразований получим выражение для коэффициента взаимного различия контролируемого и эталонного сигналов. сложной параллельной структуры; (Р

Рм Ем Б!л 2

Х, K Ay рю «5ggg< + р=р р р э к (Ч2рр - 2) Г

2 г, (Яур -QIÒ и я Эп у-р, е =е ф Вэ к. (Q ó -Q)T

A A i - е1л где Р— мощность эталонного сигнала;

Pk — мощность контролируемого сигнала;

a„,=(<- i : (11 .+М + - у ) .— час2 2 тотная расстройка между средними частотами спектров эталонного и контролируемого сигналов; а-ат,, Из (4).можно вынести зависимость коэффициента g от следующих параметров:

81 = ИЪО-. относительная нестабильность несущей частоты сигнала;

5 = Ьф =ф " - ф - степень искажения начальных фаз составляющих сложного сигнал.а;

6k= А!к /А2 —. неравномерность уровней составляющих сложного сигнала;

04= Р— мощность контролируемого сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля аналоговых объектов, содержащее блок формирования управляющих и стимулирующих сигналов, блок формирования эталонных сигналов, коммутатор, сумматор, аналого-цифровой преобразователь, первую схему сравнения, блоки вывода информации и памяти äîïóстимых отклонений от эталонных сигналов, первый выход которого соединен с первым входом первой схемы сравнения, а входсвязан с управляющим входом коммутатора и управляющим выходом блока формирования управляющих и стимулирующих сигнапое.. выход окончания цикла контроля и тактовый выход которого подключены соот- . ветственно к управляющему и тактовому входам блока вывода информации, а выход стимулирующих сигналов — к входу блока формирования эталонных сигналов и к выходу устройства для соединения с входом объекта контроля, второй вход первой схемы сравнения связан с выходом аналогоцифрового преобразователя, который

) Ч

1718189 служит первым информационным. выходом . ко,входам элемента задержки и.формирова- . устройства, выход блока вывода информа-: теля стимулирующих сигналов, к счетному ции является. вторым информационным вы- . входу счетчика и к установочному выходу ходом устройства, введены два блока, . блока,входзапускачерез кнопку "Пуск"-к умножения, преобразователь. частоты, фа- 5:шине питания, а второй выход — к выходу зовращатель, формирователь сетки частот, окончания цикла измерения блока, инфордва интегратора, два блока .возведения в мационный выход счетчика соединен с упквадрат, блок нормирования, ключ, схемы : равляющим выходом блока, а выход сравнения с второй по М-ю и М;. переполнения-с выходом окончания цикла выходы которых соединены с информацион-, 10 контроля блока и с.входом остановки фор-: ными входами блока вывода информаций. а: мирователя стробйрующих импульсов; блок входы — с выходами соответствующих:схем .:. вывода информации содержит регистр сравнения, первые и вторые входы схем ::: сдвига, группы элемеитов И; группу элемен-. сравнения с второй по М-ю связаны соот- .:: . тов ИЛИ:. элемент ИЛИ. и шифратор, выход ветственно с выходом аналого-цифрового:15 которого является выходом блока, а входы преобразователя.и с выходами с второго по :.: соединбны с .входами .". мента ....Й и с /

M-й блока памяти допустимых отклонений - .-,. выходами элеменгов ИЛИ группы, входы от эталонных сигналов, вход аналого-циф-::.. каждого элемента.ИЛИ группы связаны с рового преобразователя соединен с выхо-:.::. ".выходами: элементов И соответствующей дом ключа, информационкый вход которого 20 группы,: первые входй всех. элементов И связан с выходом блока нормирования, а - всех групп соединены с информационными управляющий вход — с выходом. окончания . входами блока, а вторые входы элементов И цикла. измерения блока формирования уп.-;: ..каждой группы подключены к выходу соотравляющих и стимулирующих сигналов. yc- : ветствующего разряда регистра сдвига, вхотановочный выход которого подключен к. 28. дй разрешения; тактовый и остановки .. входам сброса первого и второго интеграто-. .:-: "которого аордийены соответственно с упров, выходы которых соединены с входами,:.";раеляющйм; тактовым входами блока и с первого и второго блоков возведения в ..выходом элемейта ИЛИ. квадрат, выходы которых связаны с:входа- ::. :;.Ha.ôèã. 1 представлена структурная ми первого и второго слагаемых сумматора, 30: "электрическая схема устройства; на фиг. 2— выходкоторого подключен кпервомувходу . то же, .блока формирования сигналов; на .блока нормализации, второй вход которого :фиг, 3- то же. блока вывода информации. соединен с первым выходом блока форми-. Устройство для контроля аналоговых рования эталонных сигналов,. второй вход параметров содержит блок 1 формирования . которого связан с управляющим входом. 35 управляющих и стимулйрующих сигналов, преобразователя частоты, опорный вход ко- блок 2 формирования эталонных сигналов, торого подключен. к выходу коммутатора, - - блоки 3 и 4 умножения, преобразователь 5 информационные входы которого соедине-. частоты, фазовращатель 6, коммутатор 7, ны с выходами формирователя сетки частот, . формирователь 8 сетки частот, интеграторы выход преобразователя частоты связан с 40: 9 и 10, блоки 11 и 12 возведения в квадрат, входом фазовращателя и с входом первого..сумматор 13, блок 14 нормирования, ключ сомножителя первого блока умножения, вы- .:- 15, аналого-цифровой преобразователь 16, ход фазовращателя подключен к входу.пер- .схему 17 сравнения, блок 18 памяти допувого сомножителя второго блока . - стимых отклонений от эталонных сигналов, умножения, входы вторых сомножителей 45 М.регистров.19, блок 20 вывода информаобоих блоков умножения соединены с вхо- . - ции. Блок 1 формирования управляющих и .: дом устройства для подключения объекта стимулирующих сигналов содержит кнопку контроля, выходы первого и второго блоков: 21 "Пуск", формирователь 22 стробирующих умножения связаны с информационными импульсов, формирователь 23 стимулируювходами первого и второго интеграторов: 50 щих -сигналов, счетчик 24, перемножитель блок формирования управляющих и стиму- 25 частоты импульсов и элемент 26 задержлирующих сигналов содержит формирова- ки. Блок 20 вывода информации состоит изтель стробирующих импульсов, регистра27сдвйга, группы элементов28И, формирователь стимулирующих сигналов, группы элементов 29 ИЛИ, шифратора 30 и счетчик, перемножитель частоты импульсов 55: догюлнительного элемента 31 ИЛИ, и элемент задержки, выход которого соеди- Устройство работает следующим обранен с входом перемножителя частоты им- . зом, пульсов, выход которого связан с тактовым Перед началом работы формирователь выходом блока, первый выход формирова- 22 стробирующих импульсов, формирователя строборующих импульсов подключен тель 23 стимулирующих сигналов и блок 2

1718189 формирования эталонных сигналов находятся в исходном (выключенном) состоянии.

Счетчик 24 и М регистров .19 обнулены, В ячейках блока 18 памяти допустимых отклонений от эталонных сигналов записана ин- 5 формация о значениях коэффициента взаимного различия для N частотных сдвигов (At(), t = 1, 2, 3,;.. N между контролируемым и эталонным сигналом и М значений параметров контролируемого сигнала. Вы- 10 ходы ячеек памяти допустимых отклонений . от эталонных сигналов, соответствующие контролируемому сигналу Z

При нажатии кнопки 21 "Пуск" напряжение подается на вход формирователя 22 стробирующих импульсов, запускается ге. нератор тактовых импульсов (не показан), 20

По команде с формирователя 22 стробирующих импульсов формирователь 23 стимулирующих сигналов вырабатывает управляющий низкочаетотный сигнал (для дискретной двоичной системы передачи ин- 25 формации это может быть телеграфная посыл ка "О" или "1"), поступающий одновременно на входы блока 2 формирователя эталонных сигналов и объект контроля (не показан). 30

Контролируемый сигнал Zrt(t), прошедший через все такты исследуемого объекта контроля, поступает на входы блоков 3 и 4 умножения. С.выхода блока 2 формирования эталонных сигналов эталонный сигнал 35

Zr (t) (идеальный, т.е. без искажений, обусловленныхых отклонениями параметров реального объекта контроля от номинальных значений) через преобразователь 5 частоты поступает на другие входы блока 3 умноже- 40 ния непосредственно, а с блока 4 умножения —.через фазовращатель 6, который осуществляет формирование сигнала Zr>(t), сопря>кенного по Гильберту с эталонным .сигналом 7гэ(ф 45

На второй вход преобразователя 5 частоты через коммутатор 7 с выхода формирователя 8 сетки частот подается сигнал одной из гетеродинных частот f (где l = 1, 2, 3... М;

N — число гетеродинных частот на выходе 50 формирователя 8). Выбор необходимой гетеродинной частоты осуществляется при подаче на первый управляющий вход коммутатора 7 соответствующей кодовой комбинации с информационного выхода 55 счетчика 24, вход которого подключен к первому выходу формирователя 22 стробирующих импульсов.Сигналы; полученные в резулвтате перемножения с выходов блоков 3 и 4, поступают на первые входы интеграторов 9 и 10, предварительно установленных в начальное состояние импульсом с первого выходы формирователя 22. После интегрирования в течение времени, равного длительности элемента сигнала ® (О, Т), сигналы с выхода интеграторов 9 и 10 поступают через блоки

11 и 12 возведения в квадрат на соответствующие входы сумматора 13. С выхода сумматора 13 сигнал поступает на первый вход нормирующего блока 14, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 2 формирователя эталонных сигналов. С- нормирующего блока. 14 сигнал поступает на информационный вход ключа 15, в котором при поступлении на его стробирующий вход импульсов с первого выхода формирователя

22 осуществляется отсчет результата измерения коэффициента взаимного различия контролируемого и эталонного сигналов, описываемого выражением (1). Стробирую. щий импульс с второго выхода формирователя 22 поступает также на третьи входы блоков 3 и 4 умножения для сброса накопленной в них энергии, Напряжение с выхода ключа 15, подаваемое на информационный вход аналогоцифрового преобразователя 16, в зависимости от измеренного значения gi преобразуется в соответствующий двоичный код, поступающий на первые входы блоков 17.1 — 17.М сравнения. К вторым входам блоков 17 1-17.М сравнения подключены соответствующие выходы блока 18 памяти допустимых отклонений от эталонных сигналов. При поступлении с информационного выхода счетчика 24 на вход блока

18 памяти допустимых отклонений от эталонных сигналов кодовой комбинации, соответствующей номеру l — гетеродинной частоты на входе преобразователя 5, к выходам блока 18 памяти допустимых отклонений от эталонных сигналов подключаются ячейки памяти, в которых записана информация об уровнях коэффициента взаимного различия, соответствующих различным значениям параметров контролируемого сигнала и определенной частотной расстройке

Af> между эталонным и контролируемым сигналами.

Если результат измерения коэффициента gi с выхода преобразователя равен уровню коэффициента взаимного различия, записанного в одной или нескольких ячейках блока 19 памяти допустимых отклонений эталонных сигналов, то на выходе соответствующих блоков 17 сравнения появляется сигнал логической "1", который поступит в соответствующие регистры 19.

1718189

После проведения N измерений коэффициента взаимного различия с управляю-. щего выхода счетчика 24 поступает импульс на второй вход формирователя 22 стробирующих импульсов (для отключения, входящего в его состав генератора тактовых .импульсов) и на первый(управляющий) вход блока 20 вывода информации (в регистр 27 сдвигз). На второй (синхронизации) вход регистра 27.сдвига поступают импульсы с перемножителя 25 частоты импульсов, подключенного через элемент 26 задержки к первому выходу. формирователя 22 стробирующих импульсов. Время задержки элемента 26 определяется длительностью процессов в устройстве для контроля сигналов от момента формирования импульса блоком.22 до окончания записи логической

"1" в соответствующий регистр 19.

Каждый элемент. И 28ц подключен информационным входом к i-му выходу (соответствующего i-му разряду) j-го регистра 19. а управляющим входом к i-му выходу регистра 27 сдвига. При проведении логической

"единицы" по регистру 27 в первую очередь открываются элементы И 28 N1 — 28 NM, а следовательно, к выходам шифратора 30 через соответствующие элементы ИЛИ. подключаются высшие разряды памяти всех M регистров 19.

Если, например, в j-ом регистре 19 записано максимально возможное число "единиц", что соответствует случаю коэффициента взаимного различия при всех

N частотных расстройках между контролируемым и эталонным сигналами со значениями функции д = ф (Ю), то через открытый элемент И 28Ni и соответствующий элемент

ИЛИ 29 íà j-й вход шифратора поступит импульс. Этот же импульс через элемент

ИЛИ 31 поступает на блокирующий вход регистра 27 сдвига для его остановки. С выхода шифратора 30 на вход устройства поступает кодовая комбинация с номера jro регистоа 19. а следовательно, и о номере функции д = «р (Ь t ), соответствующей определенным значениям параметров контролируемого сигнала Zrq(t) (т.е. выходного сигнала объекта контроля).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет не только измерить комплексный показатель качества сигнала в виде коэффициента взаимного различия, но и определить параметры объекта контроля, от.клонение которых от номинального значения вызывает искажение сигнала, что значительно повышает эффективность контроля сигналов при эксплуатации радиотехнических изделий.

15

25 первым информационным выходом устрой30

Формула изобретения

1. Устройство для контроля. аналоговых объектов, содержащее блок формирования упрзвляющих и стимулирующих сигналов, блок формирования эталонных сигналов, коммутатор, сумматор, аналого-цифровой преобразователь, первую схему сравнения, блок вывода информации и блок памяти допустимых отклонений от эталонных сигнзлов, первый выход которого соединен с первым входом первой схемы сравнения, а вход связан с управляющим входом коммутатора и.управляющим выходом блока формирования управляющих и стимулирующих сигналов. выход окончания цикла контроля и тактовый выход которого подключены соответственно к управляющему и тактовому входам блока вывода информации, а выход стимулирующих сигналов — к входу блока формирования эталонных сигналов и выходу устройства для соединения с входом объекта контроля, второй вход первой схемы сравнения связан с выходом аналого-цифрового преобразователя, который служит ства, выход блока вывода информации является вторым информационным выходом устройства, отл ича ю щееся тем, что, с целью повышения эффективности контроля объекта путем выделения параметров, вызывающих уход комплексной функции параметров за пределы допуска, в устройство введены два блока умножения, преобразователь частоты, фазовращатель, формирователь сетки частот, два интегратора, два блока возведения в квадрат, блок нормирования, ключ, схемы сравнения с второй по

M-ю и М регистров, выходы которых соединены с .информационными входами блока вывода информации, а входы — с выходами соответствующих схем сравнения, первые и вторые входы схем сравнения с второй по

M-ю связаны соответственно с выходом аналого-цифрового преобразователя и с выходами с второго по M-й блока памяти допустимых отклонений от эталонных сигналов, вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом ключа,информационный вход которого связан с выходом блока нормирования, а управляющий вход — с выходом окончания цикла измерения блока формирования управляющих и стимулирующих сигналов, установочный выход которого подключен к входам сброса первого и второго интеграторов, выходы которых соединены с входами первого и второго блоков возведения в квадрат, выходы которых связаны с входами первого и второго слагаемых сумматоров, выход которого подключен к первому входу блока нормализации, вто1718189

12 рой вход которого соединен с первым выхо- теля стробирующих импульсов подключен к. дом блока формйрования эталонных сигна- входам элемента задержки и формирователов, второй выход: которого связан с ля стимулирующих сигналов, к счетному управляющим входом преобразователя час- входу счетчика и установочному выходублототы, опорный вход которого: подключен к 5 ка. вход запуска через кнОпку "Пуск" .-.,к выходукоммутатора; информационные вхо- шине питания, а второй выход —, к выходу ды которого соединены с выходами форми- окончания цикла измерения- блока,- инфоррователя .: сетки частот; . выход мационный выход счетчика:соединен. с уп-. . преобразователя частоты связан с входом равляющим выходом" блока,- а выход фазовращателя и с входом первого сомно- 10 .переполнения -с выходом окончания-цикла жителя первого блока умножения, выход фа- контроля блока и с входом:остановки форзовращателя подключен к входу первого мирователя:.стробирующихимпульСов, сомножителя второго блока умножения, . 3. Устройство no n. 3, о т л и ч а: ю щ е е-входы вторых сомножителей обоих блоков с я тем, чтоблок вывода информаций соД@румножения-соединены с входом устройства 15 жит регистр сдвига; группы элементов И, для подключенияобъектаконтроля, выходы группу. элементов ИЛИ, элемент ИЛИ и первого и второго блоковумножения связа- шифратор; выход которого. является sblxoна с информационными. входами первого и . дом блока, а входы соединены .с входами второго интеграторов. элемента ИЛИ и с вйходамйэлементов ИЛИ

20 группы, входы каждого элемента ИЛИ груп2, Устройство по-и. 1, о т л и ч а ю щ е е- . пы связаны с выходами элементов.И соот-. с я тем; что блок формирования управляю-. ветствующей группы, первйе. входы всех щих и стимулирующих сигналов содержит элементов И всех групп соединены с инфорформирователь стробирующих импульсов, мационными входами блока. а вторые входы формирователь стимулирующих сигналов, 25 элементов И каждой группй подключены к счетчик, перемножитель частоты импульсов выходу:соответствующего разряда регистра и элемент задержки, выход которого соеди-:сдвига, входы разрешения, тактовый и останен с входом перемножителя частоты им- новки которого соединены соответСтвенно пульсов, выход которого связан стактовым с управляющим,,тактовым входами блока и .. выходом блока, первый выход формирова- 30 с выходом элемента ИЛИ.

1718189

65лЯу10 счСоставитель В. Федоренко

Редактор И: Ванюшкина: Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Заказ 883 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., 4/6

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101