Способ контроля измерительных систем и устройство для его осуществления

 

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5, G 01 R 31/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

<-;> 0 ii < >.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4727776/21 (22) 04.09.89 (46) 15.04.92. Бюл, ¹ 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институ г электроизмерительных приборов (72) А.С.Иванов, А.Г.Соловьев и А,М.Хаскин (53) 621.317.679,9 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N779944,,кл,,G 01 R 31/28, 31/28, 1980.

Капиев P.Ý, Измерительно-вычислительные комплексы. Ленинград: Энергоатомиздат, 1988, с. 100. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ECQ

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизме-. рительной технике и может быть использовано при контроле работоспособности информационно-измерительных систем и измерител ьно-вычислительных комплексов.

Цель изобретения — повышение достоверности и уменьшение времени восстановлеИзобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при контроле работоспособности информационно-измерительных систем (ИИС) и измерительновычислител ьн ых комплексов (И В К).

Цель изобретения — повышение достоверности контроля и сокращение времени восстановления измерительных систем.

Сущность способа контроля работоспособности измерительных систем состоит в том, что в случае неподключения одного или более рабочих каналов коммутатора при сравнении входного и выходного напряже„, SU ÄÄ 1727089А1 ния измерительных систем. Измеряют образцовое напряжение и напряжения датчиков, результат измерения контрольного канала сопоставляют с известным напряжением источника образцового напряжения, по резуль1атам измерений периодически оценивают m-ую ординату автокорреляционной функции и сопоставляют с известными значениями m-x ординат автокорреляционных функций напряжений соответствующих датчиков. Если отличие результата измерения несущественно отличается от известного образцового напряжения, а m-e ординаты оценок автокорреляционных функций хотя бы в одном из рабочих ИК существенно отличаются от известного значения m-й ординаты автокорреляционной функции соответствующего датчика, то принимают решение об неисправности измерительной системы, обусловленной неподключением канала. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. ния контролируемого канала, на входе которого подключен ИОН, первое цифровое сравнивающее устройство ничего не обнаружит, в то время как при сравнении известной m-й ординаты, автокорреляционной функции напряжения, подключенного к неподключившемуся рабочему каналу с m-й ординатой оценки автокорреляционной функции, полученной на основе дополнительных измерений, в этом канале вторым цифровым сравнивающим устройством будет зафиксировано существенное их отличие, так как фактически измерительная система будет измерять сигнал из другой

1727089

55 генеральной совокупности случайных процессов (она будет "измерять воздух"). С другой стороны, отличие m-й ординаты оценки автокорреляцион ной функции, полученной на основе дополнительных измерений, от известной m-й ординаты автокорреляционной функции будет отмечено вторым цифровым сравнивающим устройством и при исправном подключении данного рабочего канала, если в одном или нескольких других рабочих каналах произошло неотключение ключей, так как в этом случае на групповые

СИ будет поступать суперпозиция напряжений от источника (датчика) данного канала и от датчиков неотключившегося канала (неотключившихся каналов), но в этом случае будет зафиксировано отличие результата измерения от входного напряжения и в контрольном канале.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока управления.

Функциональная схема на фиг. 1 содержит источник 1 измеряемых напряжений (датчики), выходы которого соединены с соответствующими измерительными входами коммутатора 2, измерительный выход которого через нормализующий преобразователь 3 соединен с измерительным вхоаом аналого — цифрового преобразователя (АЦП) 4, управляющий выход коммутатора 2 через линию 5 (элемент) задержки coåäèíåí с управляющим входом АЦП 4, управляющие входы коммутатора 2 соединены с соответствующими выходами блока 6 управления, один из измерительных входов коммутатора 2 соединен с выходом источника образцового напряжения (ИОН) 7, измерительный выход АЦП 4 соединен с первым входом первого цифрового сравнивающего блока 8, второй вход которого соединен с третьим выходом блока 6 управления, измерительный и управляющий выходы АЦП 4 соединены с соответствующими входами многоканального коррелометра 9, два управляющих входа которого соединены с соответствующими выходами блока 6 управления, измерительный и управляющий выходы многоканального коррелометра 9 соединены с соответствующими входами второго многоканального цифрового сравнивающего блока 10, выход первого цифрового сравнивающего блока 8 соединен с входом блока 11 индикации, выход первого цифрового сравнивающего блока 8 через элемент НЕ 12 соединен с первым входом элемента И 13, выход второго многоканального цифрового сравнивающего блока 10 соединен с вторым входом элемен5

40 та И 13, выход элемента И 13 соединен с вторым входом блока 11 индикации.

Функциональная схема блока управления 6 приведена на фиг. 2. Она содержит программируемый таймер 14, два счетчика

15, 16, запоминающий блок (ЗБ) 17 и три линии (элемента) задержки 18 — 20. Выход программируемого таймера 14 соединен с входами счетчиков 15, 16, линией 18 задержки, выход счетчика 16 является одновременно четвертым выходом блока 6 управления, первый выход счетчика 15 соединен с входом(ЗБ) 17, выход ЗБ 17 является одновременно первым и пятым выходом блока 6 управления, второй выход счетчика

15 через линию 20 задержки соединен с третьим выходом блока 5 управления, выход линии 18 задержки соединен с входом ЗБ 17 и входом линии 19 задержки, выход которой является одновременно и вторым выходом блока 6 управления, Перед началом функционирования устройства (фиг. 1) в память первого цифрового сравнивающего блока, построенного на базе микроконтроллера, записывается значение величины напряжения, выдаваемого источником образцового напряжения U<> и величина уставки ао, обеспечивающая заданное соотношение величин вероятностей ошибок первого и второго рода, т.е. вероятностей принять решение, что результат измерения в контрольном канале U< существенно отличается от Uo, когда в самом деле отличие несущественно, и наоборот, принять решение, что отличие несущественно, когда в действительности отличие существенно. В память второго многоканального цифрового сравнивающего блока 10 записываются значения всех m-x ординат автокорреляционных функций напряжений источника измеряемых напряжений (датчиков) Kj(m) и соответствующие им величины уставок С>, обеспечивающие заданное соотношение вероятностей ошибок первого и второго рода

Далее, в ЗБ 17 блока 6 управления записывается упорядоченный список номеров каналов коммутатора, подлежащих включению в каждом цикле измерения, а в счетчик

15 вводится число N, равное количеству номеров каналов, включенных в список (длина списка). Номер канала, к которому подключен источник образцовых сигналов, записывается в ячейку ЗБ 17 с нулевым адресом, что обеспечивает подключение источника образцового напряжения в начале каждого цикла измерения. В счетчик 16 блока 6 управления вводится число, определяющее периодичность проверок измерительного канала (ИК) на неподключение. Кроме того, в

1727089 сравнивающего блока 8. В случае I U — Uo l

> ао цифровой сравнивающий блок 8 выставляет на своем выходе "1" или "0", если

I Uo — Uo 1< эо. 30

При переполнении счетчика 16 блок 6 управления выдает команду многоканальному коррелометру 9 "Начать измерения mx ординат автокорреляционных функций. напряжений в рабочих каналах". В этом слу- 35 чае с учетом номеров подключаемых каналов, поступающих из блока 6 управления и сигналов готовности, поступающих от АЦП

4, многоканальный коррелометр записывает в свою память необходимое ему число 40 результатов измерений и производит вычисление m-x ординат оценок автокорреляционных функций напряжений в рабочих каналах Kj(m) и передает на многоканальный цифровой сравнивающий блок 10 сиг- 45 нал готовности. После получения от многомерного коррелометра 9 сигнала готовности, многоканальный цифровой сравнивающий блок переписывает в свою память найденные значения К> (m),вычитает 50 из каждого К1(гп) предварительно записанные значения величин Kj(m) и сравнивает их с предварительно записанными уставками

С;. Если для всехj I К (гп) — К (гп) l< Cj,то на выходе многоканального сравнивающего 55 блока 10 выставляется "0", а если хотя бы при одном ) Kj(m) — Kj(m) I > С, то на выходе многоканального сравнивающего блока 10 выставляется "1". программируемый таймер вводится величина Л t, определяющая временную дискретность подключения датчиков.

Контролируемая измерительная система производит измерения циклически. Подключив все датчики 1, вошедшие в список, записанный в ЗБ 17, процесс измерения сразу же повторяется. Очередной цикл измерений начинается с измерения напряжения источника образцового напряжения 7, так кэк в ячейке 3Б 17 с нулевым адресом записан номер этого канала.

После того, как блок 6 управления передает в коммутатор 2 номер канала, к которому подключен источник 7 образцового напряжения и сформирует на выходе 2 команду "Пуск коммутатора", который, в свою очередь, по завершении процедуры подключения канала с помощью линии 5 задержки сформирует и передаст команду "Пуск

АЦП", в выходном регистре АЦП 4 будет зафиксирован результат измерения напряжения источника 7 опорного напряжения.

Затем по команде блока 6 управления результат измерения из выходного регистра

АЦП 4 переписывается в память цифрового

Если на выходе первого цифрового сравнивающего блока 8 установилась "1", то, поступая на первый вход блока 1 1 индикации, онэ обеспечивает отображение блоком 11 индикации сообщения (йринимает решение) об отказе измерительной системы без учета неподключения каналов. Если на выходе первого цифрового сравнивающего блока 8 устанавливается "0"; а на выходе второго многоканального цифрового сравнивающего блока 10 установится "1", то через элемент НЕ 12 и элемент И 13 на второй вход блока 11 индикации поступит "1", которая обеспечит отображение блоком 11 индикации сообщения (принимает решение) об отказе измерительной системы, обусловленном неподключением канала.

Формула изобретения

1, Способ контроля измерительных систем, заключающийся в том, что форМируют известные значения величины образцового напряжения и уставки, измеряют при помощи контролируемой системы величйну образцового напряжения, вычитают из полученного результата измерения сформированное значение известной величины образцового напряжения, сравнивают модули полученной разности со сформированной уставкой, судят о неисправности в измерительной системе без учета неподключечия какого-либо из рабочих каналов, если I Up—

-U0 1> ао, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля и сокращения времени восстановления контролируемой измерительной системы, формируют известные значения ординат, автокорреляционных функций производят измерение напряжений в рабочих каналах контролируемой системы, вычисляют по полученным результатам измерений m-e ординаты оценок автокорреляционных функций напряжений в рабочих каналах контролируемой измерительной системы, вычитают из полученных m-x ординат оценок автокорреляционных функций значения, соответствующие сформированным известным значениям этих ординат, сравнивают модули полученных разностей с уставками для каждого . из каналов контролируемой измерительной системы, судят о неисправности в измерительной системе, обусловленной неподключением измерительных каналов, если хотя бы для одного канала одновременно соблюдаются условия:

1 4 — 0о! < ахи I Kj(m) — Kj(m) I> Cj, где Uo — результат измерения контролируемой системой образцового напряжения;

1727089

50

Uo- предварительно записанное значение образцового напряжения; ао — предварительно записанная уставка по напряжению;

К (m) — вычисленное значение m-й ординаты оценки автокорреляционной функции по результатам измерений в j-м рабочем канале контролируемой измерительной системы;

К;(гп) — предварительно записанное значение m-й ординаты автокорреляционной функции для j-го рабочего канала контролируемой измерительной системы;

C — предварительно записанная уставка по автокорреляционной функции )-го канала.

2. Устройство для контроля измерительных систем, содержащее клеммы для подключения источника измеряемых напряжений, источник образцового напряжения, коммутатор, нормирующий преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, линию задержки, цифровое сравнивающее устройство, блок индикации, причем клеммы для подключения источника измеряемых напряжений соединены с соответствующими измерительными входами коммутатора, первый и второй выходы блока управления соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, третий выход блока управления соединен с первым входом первого цифрового сравнивающего блока, измерительный выход коммутатора через нормирующий преобразователь соединен с измерительным входом аналогоцифрового преобразователя, управляющий выход коммутатора через линию задержки соединен с управляющим входом аналогоцифрового преобразователя, измерительный выход которого соединен с вторым

5 входом цифрового сравнивающего блока, выход источника образцового напряжения соединен с одним из измерительных входов коммутатора, выход цифрового сравнивающего блока соединен с входом блока инди10 кации, с той же целью дополнительно содержит многоканальный коррелометр, второй многоканальный цифровой сравнивающий блок, элемент И, элемент НЕ, причем измерительный вход многоканального

15 коррелометра соединен с измерительным выходом аналого-цифрового преобразователя, первый управляющий вход многоканального коррелометра соединен с управляющим выходом аналого-цифрового

20 преобразователя, второй и третий управляющие входы многоканального коррелометра соответственно соединены с четвертым и пятым выходами блока управления, управляющий выход многоканального коррело25 метра соединен с управляющим входом второго многоканального цифрового сравнивающего блока, измерительный выход многоканального коррелометра соединен с цифровым входом второго цифрового срав30 нивающего блока, выход первого цифрового сравнивающего блока через элемент Н Е соединен с первым входом элемента И, выход второго многоканального цифрового сравнивающего блока соединен с вторым вхо35 дом элемента И, выход элемента И соединен с вторым входом блока индикации

1727089

Составитель В.Степанкин

Техред М,Моргентал Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Редактор О.Спесивых

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

Заказ 1277 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5