Способ контроля измерительных систем и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01R31/28 

генеральной совокупности случайных процессов (она будет измерять воздух). С другой стороны, отличие m-й ординаты оценки автокорреляционной 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 (не- отключившихся каналов), но в этом случае будет зафиксировано отличие результата измерения от входного напряжения и в контрольном канале.

На фиг. 1 представлена функциональ- ная схема устройства; на фиг, 2 - функциональная схема блока управления.

Функциональная схема на фиг. 1 содержит источник 1 измеряемых напряжений (датчики), выходы которого соединены с со- ответствующими измерительными входами коммутатора 2, измерительный выход которого через нормализующий преобразователь 3 соединен с измерительным входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4, управляющий выход коммутатора 2 через линию 5 (элемент) задержки соединен 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 сравни- вающего блока 8, второй вход которого сое- динен 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 соответствую- щими входами второго многоканального цифрового сравнивающего блока 10, выход первого цифрового сравнивающего блока 8 соединен с входом блока 11 индикации, выход первого цифрового сравнивающего бло- ка 8 через элемент НЕ 12 соединен с первым входом элемента И 13, выход второго многоканального цифрового сравнивающего блока 10 соединен с вторым входом элемента 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 U0 и величина уставки а0, обеспечивающая заданное соотношение величин вероятностей ошибок первого и второго рода, т.е. вероятностей принять решение, что результат и§.- мерения в контрольном канале U0 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 т-х ординат автокорреляционных функций напряжений источника измеряемых напряжений (датчиков) Kj(m) и соответствующие им величины уставок Cj, 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

программируемый таймер вводится величина At, определяющая временную дискретность подключения датчиков.

Контролируемая измерительная система производит измерения циклически. Под- ключив 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 как в ячейке ЗБ 17 с нулевым адресом записан номер этого канала.

После того, как блок 6 управлений передает в коммутатор 2 номер канала, к которому подключен источник 7 образцовогб 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 сравнивающего блока 8. В случае Uo-Uol Эо цифровой сравнивающий блок 8 выставляет на своем выходе 1 или О, если I Uo-Uo l а0.

При переполнении счетчика 16 блок б управления выдает команду многоканальному коррелометру 9 Начать измерения т- х ординат автокорреляционных функций напряжений в рабочих каналах. В этом слу- 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 результатов измерений и производит вычисление т-х ординат оценок автокорреля- ционных функций напряжений в рабочих каналах Kj(m) и передает на многоканальный цифровой сравнивающий блок 10 сиг- нал готовности. После получения от многомерного коррелометра 9 сигнала готовности, многоканальный цифровой сравнивающий блок переписывает в свою память найденные значения Kj (m),вычитает из каждого Kj(m) предварительно записанные значения величин Kj(m) и сравнивает их с предварительно записанными уставками С;. Если для Bcexj I Kj(m) - ) | Cj, тона выходе многоканального сравнивающего блока 10 выставляется О, а если хотя бы при одном j I Kj(m)- Kj(m)i Q, то на выходе многоканального сравнивающего блока 10 выставляется 1.

Если на выходе первого цифрового сравнивающего блока 8 установилась 1, то, поступая на первый вход блокаТ1 индикации, она обеспечивает отображение блоком 11 индикации сообщения (принимает решение) об отказе измерительной системы без учета неподключения каналов. Если на выходе первого цифрового сравнивающего блока 8 устанавливается О, 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 пр помощи контролируемой системы величину 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 неподключения какого-либо из рабочих каналов, если U0 - -Do I а0, о т л и ч а ю щ и и с я 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 т-е ординаты оценок автокорреляционных функций напряжений в рабочих каналах контролируемой измерительной системы, вычитают из полученных т-х ординат оценок автокорреляционных функций значения, соответствующие сформированным известным значениям этих ординат, сравнивают модули полученных разностей с устав- ками 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:

Uo - U01 а0 и I Kj(m) - Kj(m) I Cj,

где Uo - результат измерения контролируемой системой образцового напряжения;

и0- предварительно записанное значение образцового напряжения;

ао предварительно записанная уставка напряжению;

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

Kj(m)- предварительно записанное значение m-й ординаты автокорреляционной функции для j-ro рабочего канала контролируемой измерительной системы;

Cj - предварительно записанная уставка по автокорреляционной функции j-ro канала.

2. Устройство для контроля измерительных систем,содержащее клеммы для подключения источника измеряемых напряжений, источник образцового напряжения, коммутатор, нормирующий преобра- зователь,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 управлейия соединен с первым входом первого цифрового сравнивающего блока, измерительный выход коммутатора через нормирующий преобразователь соединен с измерительным входом аналого- цифрового преобразователя, управляющий

выход коммутатора через линию задержки соединен с управляющим входом аналого- цифрового преобразователя, измерительный выход которого соединен с вторым

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

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

преобразователя, второй и третий управляющие входы многоканального коррелометра соответственно соединены с четвертым и пятым выходами блока управления, управляющий выход многоканального коррелометра соединен с управляющим входом второго многоканального цифрового сравнивающего блока, измерительный выход многоканального коррелометра соединен с цифровым входом второго цифрового сравнивающего блока, выход первого цифрового сравнивающего блока через элемент НЕ соединен с первым входом элемента И, выход второго многоканального цифрового сравнивающего блока соединен с вторым входом элемента И, выход элемента И соединен с вторым входом блока индикации.