МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОБРАБОТКИ И СОКРАЩЕНИЯ ИЗБЫТОЧНОСТИ ДАННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Российский патент 2006 года по МПК G05D19/02 H04J3/14 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в области машиностроения, авиационной, ракетной и космической технике для контроля и формирования информации при измерениях динамических процессов.

Известно устройство для обработки и сокращения избыточности данных измерений по а.с. №750751, МКИ G 05 D 19/02, которое содержит блок входных данных, вход которого соединен со входом устройства, блок последовательного сравнения, счетчик, блок буферной памяти, блок задания числа измерений, делитель, блок задержки, блок выделения "0" инверсий, дополнительный счетчик выделения инверсий, блок сравнения, блок задания "0" метки, блок задания порогов процесса, выходной блок, первые два выхода блока входных данных подключены к блоку задержки и первому входу блока последовательного сравнения, второй вход которого соединен с первым входом блока задержки, выходы блока последовательного сравнения соединены соответственно с входом блока выделения инверсий, с входом выделения "0" инверсий и с первым входом делителя, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом блока задания числа измерений и с первым выходом первого счетчика, выходы первого счетчика, выходы блока выделения "0" инверсий подключены к первому входу блока буферной памяти и к входу первого счетчика, второй и третьи выходы которого соединены соответственно с первым входом первого блока сравнения и входом блока задания "0" метки, выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения, выходы блока выделения инверсий соединены с входом второго счетчика и с входом блока задания порогов процесса, выход которого подключен к первому входу второго блока сравнения, выход второго счетчика и выход делителя соединены с вторым и третьим входами второго блока сравнения, выходы блоков сравнения и выход блока задержки подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам буферной памяти, выход которого соединен с входом блока выделения амплитуд, выход первого блока сравнения и выход делителя соединены с соответствующими входами выходного блока.

При работе устройства получают результаты анализа замеренных сигналов, амплитуды и частоты их колебаний.

Недостаток известного устройства заключается в том, что достаточно ограничены возможности получения информации.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - расширение функциональных возможностей устройства путем оперативного съема информации в автономном режиме работы.

Поставленная задача достигается благодаря тому, что в многоканальную систему для обработки и сокращения избыточности данных измерения, содержащую блок входных данных, блок последовательного сравнения, блок задержки, блок задания порогов процесса, выходной блок, введены "n" датчиков, "n" усилителей, "n" фильтров, блок питания, блок подзарядки, четыре задатчика уровней, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, блок определения экстремумов, второй блок последовательного сравнения, блок выделения циклов, таймер, второй блок задержки, блок определения максимальных и минимальных амплитуд "полного цикла", второй блок последовательного сравнения, формирователь команды, при этом блок входных данных подключен первыми входами через последовательно соединенные усилители и фильтры с "n" датчиками, подключенными к блоку питания и подзарядки, вторыми входами фильтры соединены с задатчиком диапазонов фильтрации, соединенным входом с блоком управления, выходы блока входных данных соединены с коммутатором, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, соединенному через блок задержки с первым блоком последовательного сравнения, подключенным входом со вторым задатчиком уровней А пор., входом подключенным к блоку управления, а выходом блок последовательного сравнения через блок выделения экстремумов соединен с блоком буферной памяти, подключенным к таймеру, а выходами - через второй блок задержки - к блоку управления, и соединен с третьим блоком последовательного сравнения, соединенным вторым и третьим входами с третьим задатчиком уровня, подключенным входом к блоку управления и к четвертому задатчику уровней, выходами третий блок последовательного сравнения соединен с блоком выделения циклов, первыми выходами соединенным с блоком определения максимумов и минимумов полных циклов и счетчиками, соединенными с выходным блоком, пятым задатчиком уровня, подключенным к блоку управления через последовательно соединенные третий блок задержки, четвертый блок сравнения и формирователь команд, подключенный выходом с блоком входных данных, который выходом подключен к блоку выходных данных, соединенному входом и выходом с ЭВМ.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг.2 и 3 - диаграммы, поясняющие работу устройства.

Представленное устройство содержит: "n" датчиков 1, блок питания 2, блок подзарядки 3, "n" усилителей 4, "n" фильтров 5, первый задатчик диапазона фильтрации 6, блок входных данных 7, коммутатор 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, 1-й блок задержки на время дискретизации сигнала 10, 1-й блок последовательного сравнения выше А порг. 11, 2-й задатчик уровня А порг. 12, блок управления 13, 2-й блок последовательного сравнения 14, блок выделения экстремумов 15, 3-й задатчик уровней 16, 4-й задатчик уровней 17, таймер 18, блок буферной памяти сжатой информации 19, блок задержки на время анализа полного цикла 20, блок последовательного сравнения амплитуд 21, 5-й задатчик уровня А пред. 22, блок выделения циклов по уровням, начиная с младшего 23, счетчик количества циклов по уровням, начиная с младшего 24, блок определения максимальных амплитуд А макс. и минимальных А мин. в полном цикле задержанной информации 25, 3-й блок задержки входных данных 26, 4-й блок сравнения входных данных с А пред. 27, формирователь команды на поступление входных данных 28, выходной блок 29, ЭВМ 30.

Устройство работает следующим образом.

Датчики 1, расположенные в различных сечениях по длине объекта или сооружения, подключенные к блоку питания 2, соединенного с блоком подзарядки 3, передают замеренные сигналы на усилители 4, а затем в фильтры 5, где они фильтруются до заданного диапазона частот. Блок 6 - задатчик диапазона фильтрации - формирует команды и передает их в блок 5 от блока управления 13.

В блок входных данных 7 поступают усиленные и отфильтрованные сигналы с датчиков 1 и передаются коммутатору 8, а затем в АЦП - блок 9, далее в блок 10, где они задерживаются на время дискретизации и передаются в 1-й блок задержки 11, где они сравниваются с заданными пороговыми уровнями, которые поступают от блока 12, 2-го задатчика уровней А пор., который принимает уровни для сравнения сигналов от блока управления 13. Сигналы, превысившие пороговые значения в блоке 11, пропускаются в блоки 14, где они последовательно сравниваются: каждое текущее значение сигнала с предшествующим и при изменении знака текущего сигнала в сравнении с предшествующим передают в блоки 15 сигналы, соответствующие экстремумам.

В блок 16, 3-й задатчик уровней, от блока управления 13 поступают сигналы о заданных уровнях для анализа информации по циклам. Полученные значения от блоков 15 поступают в блок буферной памяти 19, куда поступает также информация от таймера и передается в блок 20, 2-й блок задержки на время, заданное блоком управления 13. Время задержки блоком 20 задается в соответствии с низшей частотой колебаний Т для испытуемого объекта с целью выделения величин полных циклов.

В блок 21 поступает информация от 3-го задатчика уровней 16 и от 4-го задатчика 17. 3-й задатчик 16 устанавливает разбивку диапазона измерения сигнала с каждого датчика на уровни для анализа и дальнейшей регистрации, например, на 16 уровней, по 8 уровней в положительной и отрицательной полярностях сигналов. В блоке 21 полученные значения величин сигналов экстремальных значений последовательно сравниваются и передаются в блок 23, куда поступает также информация о времени, где выделяются циклы по заданным уровням, начиная с наименьшего, и их значения направляются в счетчики 24 и передаются в блок 25, где определяются максимальные и минимальные амплитуды (А мах. и А мин.) полного цикла и время, соответствующее периоду выделенного цикла Т цик. Результаты анализа от блока 25 и счетчиков 24 передаются в блок 29 - выходной блок - и передаются в ЭВМ 30.

Параллельно с операциями анализа информации по определению и учету циклов и "полных циклов" анализ замеренной информации, поступающей с датчиков, осуществляется по уровням заданных предельных значений сигналов. От блока управления 13 в блок 22 поступает управляющий контрольный сигнал А пред., который передается в 3-й блок задержки входных данных 26, в котором входные данные от блока 7 задерживаются и передаются в блок сравнения 27, в котором задержанные значения сигналов сравниваются с заданными величинами А пред., и в случае превышения замеренного сигнала входной информации с датчика А пред. в блоке 28 формируется команда в блок 7, от которого блоку 29 передается информация в виде замеренных сигналов с датчиков.

На фиг.2 показан процесс 1, который превысил пороговый уровень, и система зарегистрировала амплитуды и время их наблюдения.

В сложном процессе 2 выделены последовательные циклы с амплитудами А ц. и "полный цикл" с периодом Т ц. При этом система исключает промежуточные циклы, запоминая их количество по уровням, и определяет максимальную и минимальную амплитуды полного цикла, которые также запоминает.

На фиг.3 показан процесс, достигший предельного уровня, при котором запоминают полностью информацию о замеренных параметрах по всем датчикам. Регистрируется время начала выхода параметра за предельный уровень и предыстория в виде 5-ти точек регистрации процесса.

В результате работы устройства получают анализированную информацию о величинах и количестве циклов по уровням замеренной информации. Информация о характеристиках - амплитудах и периодах колебаний "полных циклов", а также информация о замеренной информации, превысившей предельные заданные значения, используется для подробного анализа, так как установленные предельные значения задают для контроля нагружений на объекты при их испытаниях или функционировании.

Результаты анализа о циклических нагружениях используют для выдачи заключений о ресурсе объекта. Полученная информация о "полных циклах" используется при исследованиях характеристик деформированного состояния объектов при их испытаниях или транспортировании.

Разработанный макет устройства показал высокую эффективность получения сжатой анализированной информации, а его эксплуатация - простоту получения результатов.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в области машиностроения, авиационной, ракетной и космической технике для контроля и формирования информации при измерениях динамических процессов. Многоканальная система для обработки и сокращения избыточности данных измерения содержит блок входных данных, блок последовательного сравнения, блок задержки, блок задания порогов процесса, выходной блок, "n" датчиков, "n" усилителей, "n" фильтров, блок питания, блок подзарядки, четыре задатчика уровней, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, блок определения экстремумов, второй блок последовательного сравнения, блок выделения циклов, таймер, второй блок задержки, блок определения максимальных и минимальных амплитуд "полного цикла", второй блок последовательного сравнения, формирователь команды, при этом блок входных данных подключен первыми входами через последовательно соединенные усилители и фильтры с "n" датчиками, подключенными к блоку питания и подзарядки, вторыми входами фильтры соединены с задатчиком диапазонов фильтрации, соединенным входом с блоком управления, выходы блока входных данных соединены с коммутатором, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, соединенному через блок задержки с первым блоком последовательного сравнения, подключенным входом со вторым задатчиком уровней А пор., входом подключенным к блоку управления, а выходом блок последовательного сравнения через блок выделения экстремумов соединен с блоком буферной памяти, подключенным к таймеру, а выходами через второй блок задержки к блоку управления, и соединен с третьим блоком последовательного сравнения, соединенным вторым и третьим входами с третьим задатчиком уровня, подключенным входом к блоку управления и к четвертому задатчику уровней, выходами третий блок последовательного сравнения соединен с блоком выделения циклов, первыми выходами соединенным с блоком определения максимумов и минимумов полных циклов и счетчиками, соединенными с выходным блоком, пятым задатчиком уровня, подключенным к блоку управления через последовательно соединенные третий блок задержки, четвертый блок сравнения и формирователь команд, подключенный выходом к блоку входных данных, который выходом подключен к блоку выходных данных, соединенному входом и выходом с ЭВМ. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства путем оперативного съема информации в автономном режиме работы. 3 ил.

Многоканальная система для обработки и сокращения избыточности данных измерений динамических процессов, содержащая блок входных данных, блок последовательного сравнения, блок задержки, блок задания порогов процесса, выходной блок, отличающаяся тем, что в систему введены n датчиков, n усилителей, n фильтров, блок питания, блок подзарядки, четыре задатчика уровней, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, блок определения экстремумов, второй блок последовательного сравнения, блок выделения циклов, таймер, второй блок задержки, блок определения максимальных и минимальных амплитуд "полного цикла", второй блок последовательного сравнения, формирователь команды, при этом блок входных данных подключен первыми входами через последовательно соединенные усилители и фильтры с n датчиками, подключенными к блоку питания и подзарядки, вторыми входами фильтры соединены с задатчиком диапазонов фильтрации, соединенным входом с блоком управления, выходы блока входных данных соединены с коммутатором, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, соединенному через блок задержки с первым блоком последовательного сравнения, подключенным входом со вторым задатчиком уровней А пор., входом подключенным к блоку управления, а выходом блок последовательного сравнения через блок выделения экстремумов соединен с блоком буферной памяти, подключенным к таймеру, а выходами через второй блок задержки - к блоку управления, и соединен с третьим блоком последовательного сравнения, соединенным вторым и третьим входами с третьим задатчиком уровня, подключенным входом к блоку управления и к четвертому задатчику уровней, выходами третий блок последовательного сравнения соединен с блоком выделения циклов, первыми выходами соединенным с блоком определения максимумов и минимумов полных циклов и счетчиками, соединенными с выходным блоком, пятым задатчиком уровня, подключенным к блоку управления через последовательно соединенные третий блок задержки, четвертый блок сравнения и формирователь команд, подключенный выходом с блоком входных данных, который выходом подключен к блоку выходных данных, соединенному входом и выходом с ЭВМ.