SU1056247A2 - Телеизмерительна система - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области телеизмерений и может использовать с  дл  передачи сообщений по проводным лини м, волноводам, радиоли ни м и т.п. По основному авт. св. 845168 известна телеизмерительна  система , содержаща  на передающей сторо не генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом распределител  импульсов, первый выход которого соединен через формирователь синхроимпульсов с первы входом сумматора, блок пр мого ортогонального преобразовани  по Уол шу, входы которого соединены с вхо дами системы, и в каждом информационном канале блок пам ти и разности , сумматор и ключ, выход сумматора соединен с входом ключа, первый вход - с выходом блока пам  ти и разности, вторые выходы распределител  импульсов соединены с первыми входами соответствующих блоков пам ти и разности, объединенные вторые входы блока пам ти и разности и сумматора каждого информационного канала подключены к соответствующим выходам блока пр мого ортогонального преобразовани  по Уолшу, выход ключа соединен с соответствующим вторым входом сумматора, выход которого подключен к каналу св зи, на приемной стороне содержаща  селектор синхроимпульсов , выход которого через генератор тактовых импульсов соединен с входом распределител  импульсов, блок обратного ортогонального преобразовани  по Уолшу и в каждом информационном канале последовательно соединенные ключ и блок пам ти, пер вые входы ключей всех информационных каналов объединены с входом селектора синхроимпульсов и подключены к каналу св зи, вторые входы ключей соединены с соответствующими выходами распределител  импульсов , выходы блоков пам ти информационных каналов соединены с соответ ствующими входами блока обратного ортогонального преобразовани  по Уолшу, выходы которого соединены с выходами системы 1 . Известна  система работает следующим образом. Блок ортогонального преобразовател  по Уолшу непрерывно во времени произ.водит линейно ортогональное прёобразование ансамбл  не: ависимых входных сигналов. J U) в ансамбль li) PAU(,t). , В каждом канале блок и раз ни сти непрерывно выдает сигнал погреш ности аппроксимации на основе нулев экстрапол ц,ии Еj.(t) C(t)-C(.4 ) , где t ,. - момент последнего отсчета . В момент очередного отсчета tj погрешность Е,. (t; ) с весом «суммируетс  с величиной C(t), в результате чего с выхода блока поступает отсчет у (t)cC()+4lC(t; ) C (t;j. ) :Благодар  этому погрешность аппроксимации на приемной стороне становитс  знакопеременной на интервале аппроксимации (как при нулевой интерпол ции). Импульсы генератора тактовых импульсов подаютс  в распредели тель, на выходах которого по очереди по вл ютс  сигналы, которые управл ют работой блока пам ти и разности и замыкают соответствующий ключ, подключающий выход первого сумматора к второму. На выходе второго сумматора формируетс  последовательность амплитудно-модулированных измерительных импульсов всех каналов плюс синхроимпульс, т.е. групповой АИМСигнал, поступающий в канал св зи. На приемной стороне восстановленный групповой АИМ сигнал раздел етс  ключами на N канальных сигналов (дискретные последовательно ,сти), которые в блоках пам ти преобразуютс  в аналоговые сигналы C(t) на основе нулевой экстрапол ции (без задержки во времени), но с погрешностью аппроксимации на интервале, близкой по характеру изменени  к погрешности при симметричной нулевой интерпол ции. Далее в блоке обратного ортогонального преобразовани  по Уолшу ансамбл C(t) преобразуетс  в ансамбль xTt) i При этом оказываетс , что погрешности аппроксимации наименьшие в тех сигналах X(t), которые  вл ютс  в данный момент наиболее динамичными в ансамбле телеметрируемых сигналов. Происходит это потому, что в предлагаемой системе непосредственно дискретизируютс  и аппроксимируютс  на основе нулевой зкстрапрл ции со смещением не сигналы X(t) , а полученные с помордью преобразовани  Уолша сигналы C(t), вследствие чего погрешности аппроксимации сигналов X(t) завис т от погрешностей аппроксимации сигналов С (t) следующим о,бра зом txlt) ))- PALC(tl-7lt) «: PALpW+l,(.t)-(t);i;PALtCt1, Т.е. погрешность аппроксимации любого сигнала Х{ (1) определ етс  всеми погрешност ми аппроксимации всех сигналов С|(1) в соответствии со строкой матри1дл PAL 4;W l,.

Недостатком известной системы  вл етс  низка  метрологическа  надежность из-за отсутстви  автоматического контрол  исправности системы .

Целью изобретени   вл етс  повышение метрологической надежности телеизмерительной системы путем автоматического вы влени  неисправного канала в системе.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в систему введены генератор тактовых импульсов, коммутатор регистр пам ти, дисперсиометр, фильтр нижних частот, блок сравнени  и сигнализатор, выход генератора тактовых импульсов соединен с управл юкими входами дисперсиометр и коммутатора, информационные входы которого соединены с выходами соответствующих блоков пам ти, первые выходы коммутатора соединены с первыми входами регистра пам ти , второй выход - с информационным входом дисперсиометра, выход дисперсиометра соединен непосредственно с первым входом и через фильтр нижних частот с вторым входом блока сравнени , третий вход которого подключен к второму входу системы, выход блока сравнени  соединен с входом сигнализатора и вторым входом регистра пам ти ваходы которого соединены с вторым выходами системы, какой-либо инди . видуальный блок, причем в неисправном канале не происходит полной потери информации за счет некоторого возрастани  погрешности во всех каналах, совокупность вновь введенных блоков представл ет узел контрол .

На фиг. 1 представлена телеизмерительна  система; на фиг. 2 - дисперсиометр; на фиг. -3 - фильтр нижних частот.

Телеизмерительна  система содержит (фиг. 1) на передающей стороне в каждом информационном канале 1 сумматор 2, блок 3 пам ти и разности и ключ 4, а также сумматор 5, генератор б тактовых импульсов, распределитель 7, формирователь 8 синхроимпульсов и блок 9 пр мого ортогонального преобразовани  по Уолшу, на приемной стороне в каждом информационном канале 10 клкгч 11 и блок 12 пам ти, а также блок 13 обратного ортогонального преобразовани  по Уолшу, генератор 14 тактовых импульсов, распределитель 15, селектор 16 синхроимпульсов, дисперсиометр 17, фильтр 18 нижних частот, блок 19 сравнени , сигнализатор 20, регистр 21 пам ти, генератор 22 тактовых импульсов, коммутатор 23 и канал 24 св зи.

Дисперсиометр 17 может быть выполнен , например (фиг. 2), на  чейке пам ти 25 и квадраторе 26 и интеграторе 27. Фильтр 18 нижних частот выполнен (фиг. 3), например, на резисторе 28, конденсаторе 29 и повторителе 30 напр жени . Блок 9 пр мого ортогонального преобразовани  по Уолшу (ОПУ) служит дл  непрерывного во времени линейного ортонорО мального преобразовани  по Уолшу ансамбл  независимых между обой входных непрерывных сигналов X(t) в преобразованный ансамбль C(t) X(t), где РЙЬ- матрица Уолша N-ro

5 пор дка. Блок 9 может быть реализован , например, на основе Ы-входовых сумматоров (не показаны) по числу каналов 1, коэффициент передачи по каждому входу сумматоров соответ0 ствует значению элемента матрицы Уолша (+1), деленному на .

Блок 3 пам уи служит дл  запоминани  сигнала С(t) в точке отсчета и вычислени  разности между за5 помненным значением сигнала и его текущим значением. Запоминание происходит по заднему фронту импульса логического сигнала 1 на управл ющем входе блока 3.

j. Ключи 4 и 11 предназначены дл  передачи входного измерительного сигнала на выход без искажений при наличии на управл юшем входе логической единицы.

Сумматоры 2 и 5 предназначены

дл  сложени  входных сигналов и могут быть реализованы на основе операционных усилителей.

Генераторы 6, 14 и 22 тактовых.

0 импульсов служат дл  генериронани  периодической последовательности импульсов. Генератор 14 имеет вход дл  подстройки частоты и фазы генерируемых колебаний.

5 Распределители 7 и 15 импульсов по мере поступлени  входных импуль- сов формируют логический сигнал 1 поочередно на каждом из своих выходов .

Формирователь 8 синхроимпульсов служит дл  формировани  синхронизирующих импульсов.

Канал 24 св зи служит дл  преобразовани  входного сигнала в сиг5 нал, удобный дл  передачи на рассто ние по линии св зи и выделени  группового сигнала на линии св зи.

Селектор 16 синхроимпульсов служит дл  выделени  синхроимпульсов

0 из группового АЦМ сигнала.

Блок 12 пам ти служит дл  восстановлени  непрерывного сигнала и дискрет (выборок). При нулевой интерпол ции , например, блок 2 пам 5 ти может быть просто аналоговым запоминающим элементом (в частности, на основе конденсатора).

Блок 13 обратного ортогонального преобразовани  по Уолшу служит дл  непрерывного ортонормального преобразовани  по Уолшу ансцмбл  сиг- 5 налов C(t) в ансамбль X(t)«

{ « - С (t) . Дл  матриц Уолша

тЬ анспонированна  матрица РДь полностью совпадает с PAL.

Коммутатор 23 служит дл  поочередного подключени  на свой выход одного из входных; сигналов. Переключение прйизводитс  под действием управл ющих импульсов, поступа- 15 .ющих на дополнительный вход коммутатора 23. KoNJMyTaTOp 23 состоит, например, из распределител  импульсов и ключей. На вторых- входах коммутатора 23 формируетс  код номера 20 очередного канала.

. Дисперсиометр 17 служит дл  определени  дисперсии вводного сигнала , например, в соответствии с фор1мулой25

4i4Ii U tfdi,

гдё Т - длитeльнodть анализа, равна  периоду импульсов на дополнительном входе блока 17.

Фильтр 18 нижних частот служит дл  усреднени  входного сигнала в полосе частот O-icp- 35

Блок 19 сравнени  служит дл  сравнени  между собой напр жений на своих входах: если модуль разницы напр жений . на первом и, втором входе больше (меньше), чем модуль 40 напр жени  на третьем входе, то на выходе блока 19 сравнени  формируетс  лигический. сигнал l(Q). Блок 19 может быть реализован, наприме р , на основе блока разности, .с блока. модул тора и компаратора. В,еличина порогового уровн  Ь определ етс  величиной возможной нестационарности ансамбл  Х(Ь) и уровнем , погрешности в определении величины 6р ; при исправности всех кана- 50 лов 10 не должно происходить ложных срабатываний блока 19 за счет флуктуации величин Cicj . Возможно формирование величины & как доли от выходного напр жени  фильтра 18. 55

Сигнализатор 20 неисправностей лужит дл  подачи звукового или ветового сигнала 1 на входе, .е. при по влении неисправности 60 системе. Сигнализатор 20 может осто ть из статического триггера какого-либо сигнального устройтва (электрический звонок, светоиод и т.п.).

Регистр 21. пам ти служит дл  записи входного кода при поступлении сигнала логической единицы на его дополнительный вход и хранени  кода, а возможно, и индикации кода (с помощью, например, светодйодов).

Система работает следумгим образом .

Блок 1 непрерывно во.времени производит линейное ортогональное преобразование ансамбл  независимых входных сигналов 3t(t) в ансамбл

.1 .: .

( t ),i 5fPMj xCt), В каждом канале 1

4N I

блок 3 пам ти и разности непрерывно выдает сигнал погрешности аппроксимации на основе нулевой экстрапол ции E.(t)c(t) - C(tj,), где tj; - момент последнего отсчета. В момент очередного отсчета погрешность E() с весом 5 суммируетс  с величиной C(), в результате чего с выхода блока 3 поступает отсчет Y (tj|)rC(t;)+-i С() г C(tj,). Благодар  этому погрешность аппроксимации на приемной стороне становитс  знакопеременной на интервале аппроксимации (как при нулевой интерпол ции).

Импульсы генератора 6 подаютс  в распределитель 7, на выходах которого по очереди по вл ютс .сигналы , которые управл ют работой блока 3 и замыкают соответствуюг ий ключ 4, подключаювий выход сумматора 2 к сумматору 5. На выходе сумматора 5 формируетс  последовательность амплитудно-модулированных измерительных импульсов всех каналов плюс синхроимпульс, т.е. групповой АИМ сигнал, поступающий в канал 24 св зи.

На приемной стороне восстановленный групповой АИМ сигнал раздел етс  ключами 11 на N канальных сигналов (дискретные последовательности ) , которые в блоках 12 пам ти преобразуютс  в аналоговые сигналы (t) iHci основе нулевой экстрапол ции (без задержки во времени), но с погрешностью аппроксимации на инТервале , близкой по характеру изменени  к погреитости при симметричной нулевой интерпол ции.

Далее в блоке 13 ансамбль 5(t)) преобразуетс  в ансамбль 3(t). При этом оказываетс , что погрешности аппроксимации наименьшие в тех сигналах Х|(t), которые  вл ютс  в данный момент наиболее динамичными в ансамбле телеметрируемых сигналов. Происходит это потому, чт в предлагаемой системе непосредствено дискретизируютс  и аппроксимируютс  на основе нулевой экстралол ции со смещением не сигналы л(t),

а полученные с помощью преобразовани  Уолша сигналы C(t), вследствие чего погрешности аппроксимации сигналов X(t) зависит от погрешностей аппроксимации сигналов C(t) следующим образом:

t,W fW-xw- P)vuc4t)--(t}

- (t ВД) -X W ,

т.е. погрешностьаппроксимации любоге сигнала X(t).определ етс  всеми погрешност ми аппроксимации всех сигналов Cj(t) в соответствии со строкой матрицы

:|CiAE,:cb.

-Cj

-XUt)

. Кроме того, .коммутйтбр 23 поочередно подключает на, свой выход сигналы с выходов блоков 12 пам ти и подает их на дисперсиометр 17, который вычисл ет дисперсии 6 всех N процессов c|(t). На входы управлени  интегратора 27 и  чейки 25 пам ти поступают периодически короткие тактовые импульсы, по переднему фронту .которых в  чейку 25 записываетс  выходное напр жение интегратора 27, а по заднему фррнту интегратор 27 обнул етс . После этого возведенные в квадрат с помогцью квадратора 26 мгновенные значени  входного сигнала G(t) интегрируютс  интегратором 27, в результате чего к концу такта образуетс  оценка дисперсии данного сигнала

tH|tcKt)dt(x),

где Т - длительноогь такта и,- од новременно величина посто нной интегратора 27. Величины.дисперсий процесса (t) усредн ютс  фильтром 18 нижних частот. Усредненна  дисперси бр ансамбл  сигналов ,c(t) сравниваетс  с текущей дисПерсией 6с; и в случае, если разни162 ,

-с,,.

срабатывает

ца

блок 19 сравнени , сигнал логической елинипы которой записывает код . канала в регистр 21 пам ти и вклю0 чает сигнализатор 20.

Обнаружение неисправного канала происходит потому, что при отсутствии коррелированно сти мехгду составл ющими вектора X(t) все со5 .ставл ющие вектора (i) имеют одинаковые коррел ционные функции .

Rc(t.t)ib,.(i.t4,

20

а- зйачит, и одинаковые текущие дисперсии 32 . Выход из стро  какого-либо индивидуального блока системы приводит к значительному отличию дисперсии 6с данного канала от средней величины 6(.„ на выходе фильтра 18, что приводит к срабатыванию узла контрол . .

Такр1м образом, предлагаема  система обнаруживает и индицирует неисправность любого индивидуального блока во всех каналах системы (блоки 2-4,11 и 12), а также

неисправность любого из ключей в коммутаторе 23 самого узла контрол . При этом устранение неисправности возможно без выключени  всей сидтемы, так как в системе не происходит полной потери информации в неисправном канале (1 или 10), а лишь по вл етс  погрешность во всех каналах (1 или 10). равна  деленному на: Гмпроцессу Cj (t) в неисправном канале.

Claims (1)

1. ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА по авт. св. № 845168 ю щ а яс я ' вышения введены генератор сов, коммутатор, регистр памяти, дисперсиометр, фильтр нижних час , о т. л и ч а тем, что, с целью понадежности системы, в нее тактовых импуль- тот, блок сравнения и сигнализатор,выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющими входами дисперсиометра и коммутатора, информационные входы которого соединены с выходами соответствующих блоков памяти, первые выходы коммутатора соединены с передай входами регистра памяти, второй выход - с информационным входом дисперсиометра, выход цисперсиометра соединен непосредственно с первьы входом и через фильтр нижних частот с вторым входом блока сравнения, третий вход которого подключен к второму входу системы, выход блока сравнения соединен с входом сигнализато- § ра и вторым входом регистра памяти, выходы которого соединены с втордаи выходами системы.