Способ автономных измерений физических величин Советский патент 1992 года по МПК G01D21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для создания автономных измерительных систем физических величин при отсутствии мер и численного выражения единиц измерения этих велмчин, например, для очувствления робототехнических систем третьего поколения, функционирующих автономно от человека в космическом пространстве, глубинах

океана и других отдаленных от человека средах.

Целью изобретения является повышение эффективности за счет обеспечения измерений физических величин при отсутствии мер и численного выражения единиц измерения этих величин.

На фиг. 1-3 представлены структурные схемы автономных измерительных систем, реализующих заявленный способ.

Автономная измерительная система (фиг. 1) интенсивности излучения объекта 1 содержит систему 2 наведения и фокусировки, фотоприемную матрицу 3, измерительный преобразователь 4, подключенный к входууправляем ого коммутатора 5, к управляющему входу которого через формирователь 6 подключен генератор 7, а его выходы подключены соответственно к входам первого и второго блоков 8 и 9 памяти. Выходы блоков 8 и 9 подключены соответственно к первым входам управляемых коммутаторов 10 и 11, которые своими выходами подключены к входам блока 12 вычитания. Выход блока 12 вычитания подключен к второму входу управляемого коммутатора 10, через инвертор 13 к второму входу управляемого коммутатора 11, аноду диска 14 и катоду диода 15, вторые электроды которых через резисторы 16 и 17 соответственно подключены к общей точке схемы. Катод диода 14 подключен к входу формирователя 18, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 10 и входу счетчика 19. Анод диода 15 подключен к входу формирователя 20, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 11 и входу счетчика 21.

Автономная измерительная система (фиг. 2) интенсивностей излучения объектов 22 и 23 содержит систему 24 наведения и фокусировки, фотоприемную матрицу 25, измерительный преобразователь 26, подключенный к входу управляемого коммутатора 27, к управляющему входу которого подключено устройство 28 управления, осуществляющее также двустороннюю связь с системо й 24 наведения и фокусировки. Выходы коммутатора 27 подключены соответственно к входам первого и второго блоков 29 и 30 памяти, подключенных своими выходами соответственно к первым входам управляемых коммутаторов 31 и 32, выходы которых подключены к входам блока 33 вычитания. Выход блока 33 вычитания подключен к второму входу управляемого коммутатора 31, через инвертор 34 к второму входу управляемого коммутатора 32, аноду диода 35 и катоду диода 36, вторые электроды которых через резисторы 37 и 38 соответственно подключены к общей точке схемы. Катод диода 35 подключен к входу формирователя 39, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 31 и входу счетчика 40. Анод диода 36 подключен к входу формирователя 41, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 32 и входу счетчика 42.

Автономная измерительная система (фиг. 3) интенсивностей излучения объектов

43 и 44 содержит две системы 45 и 46 наведения и фокусировки, каждая из которых подключена к соответствующим фотоприемным матрицам 47 и 48, которые через

измерительные преобразователи 49 и 50 подключены соответственно к блокам 51 и 52 памяти. Выходы блоков 51 и 52 памяти подключены соответственно к первым входам управляемых коммутаторов 53 и 54, а их

0 выходы подключены к входам блока 55 вычитания. Выход блока 55 вычитания подклю- чен к второму входу управляемого коммутатора 53, через инвертор 56 к второму входу управляемого коммутатора 54, ано5 ду диода 57 и катоду диода 58, вторые электроды которых через резисторы 59 и 60 подключены к общей точке схемы, Катод диода 57 подключен к входу формирователя

61,выход которого подключен к управляю- 0 щему входу коммутатора 53 и входу счетчика

62.Анод диода 58 подключен к входу формирователя 63, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 54 и входу счетчика 64.

5 Способ осуществляется следующим образом.

При работе автономной измерительной системы (фиг. 1) интенсивность излучения объекта 1 вследствие действия системы 2

0 наведения и фокусировки воспринимается фотоприемной матрицей 3 и после преобразования в измерительном преобразователе 4 поступает на вход коммутатора 5, выход которого в данный момент времени подклю5 чен к первому блоку 8 памяти. В результате в него записывается значение интенсивности излучения объекта 1 в данный момент времени. В следующий момент времени, определяемый частотой генератора 7, с фор0 мирователя 6 на управляющий вход коммутатора 5 поступает сигнал, переключающий его вход к второму блоку 9 памяти. В результате в блок 9 памяти записывается второе значение интенсивности излучения

5 объекта 1. Частота опроса может быть изменена изменением частоты генератора 7. Первое и второе значения измеренной физической величины с выходов блоков 8 и 9 памяти поступают на входы блока 12 вычи0 тания. Положительный разностный сигнал с его выхода через диод 14 поступает на формирователь 18, с входа которого бит информации записывается в первый счетчик 19. Мерой в данном случае служит второе зна5 чение измеренной физической величины. Кроме того, сигнал с формирователя 18 поступает на управляющий вход коммутатора 10, переключая его вход с выхода блока 8 памяти на выход блока 12 вычитания, сигнал на выходе которого становится равным разности первого результата вычитания и второго значения интенсивности измеренной физической величины. При положительном результате этот сигнал через диод 14 поступает на формирователь 18, с выхода которо- го еще один бит информации записывается в счетчик 19. Процесс вычитания из предыдущего результата второго значения интенсивности измеренной физической величины в блоке 12 вычитания продолжа- ется до п-го такта, когда результат становится отрицательным. Запись информации в счетчик 19 прекращается, а результат, записанный в него, характеризует уменьшение интенсивности излучения объекта 1 болеэ, чем в п-1, но менее чем в п раз. Сигнал с формирователя 18 переключает коммутатор

10в исходное состояние. При отрицательном результате вычитания содержимого первого и второго блоков 8 и 9 памяти сиг- нал с выхода блока 12 вычитания через диод

15 поступает на формирователь 20, с выхода которого бит информации записывается во второй счетчик 21. Мерой в данном случае служит первое значение измеренной физи- ческой величины. Кроме того, сигнал с формирователя 20 поступает на управляющий вход коммутатора 11, переключая его вход с выхода блока 9 памяти на выход интегратора 13, подключенного к выходу блока 12 вычитания. В этом такте сигнал на выходе блока 12 вычитания равен сумме первого значения измеренной физической величины и первого результата вычитания на выходе блока 12. Отрицательный сигнал с выхода блока 12 через диод 15 поступает на формирователь 20, с выхода которого еще один бит информации записывается во второй счетчик 21. Далее в результате совместной работы инвертора 13 и блока 12 вычитания процесс сложения первого значения измеренной физической величины и предшествующего результата сложения продолжается до m-ro такта, когда результат становится положи- тельным. Запись информации во второй счетчик 21 прекращается, а результат, записанный в него, характеризует увеличение интенсивности излучения объекта 1 более чем в т-1, но менее чем в т раз. Сигнал с формирователя 20 переключает коммутатор

11в исходное состояние.

При работе автономной измерительной системы (фиг. 2) после наведения системы 24 наведения и фокусировки на первый объ- ект 22 устройство 28 управления получает сигнал готовности и обеспечивает работу управляемого коммутатора 27. Интенсивность излучения первого объекта 22 воспринимается фотоприемной матрицей 25 и

после преобразования в измерительном преобразователе 26 поступает на вход коммутатора 27, выход которого в данный момент времени подключен к первому блоку

29памяти, и в него записывается значение интенсивности излучения объекта 22 в данный момент времени. Далее устройство 28 управления выдает в систему 24 наведения и фокусировки сигнал уйти от объекта 22 к другому объекту, и после наведения на объект 23 устройство 28 управления получает сигнал готовности и обеспечивает переключение коммутатора 27 во второе положение. Интенсивность излучения второго объекта 23 воспринимается фотоприемной матрицей 25 и после преобразования в измерительном преобразователе 26 поступает на вход коммутатора 27, выход которого в данный момент времени подключен к второму блоку 30 памяти, и в него записываете чча- чение интенсивности излучения второго объекта 23. Первое и второе значения измеренной физической величины с выходов блоков 29 и 30 памяти поступают на входы блока 33 вычитания. Положительный разностный сигнал с его выхода через диод 35 поступает на формирователь 39, с выхода которого бит информации записывается в первый счетчик 40. Мерой в данном случае служит значение интенсивности излучения второго объекта 23. Сигнал с формирователя 39 поступает на управляющий вход коммутатора 31, переключая его вход с выхода блока 29 памяти на выход блока 33 вычитания, сигнал на выходе которого становится равным разности первого результата вычитания и значения интенсивности излучения второго объекта 23. При положительном результате этот сигнал через диод 35 поступает на формирователь 39, с выхода которого еще один бит информации записывается в первый счетчик 40. Процесс вычитания из предыдущего результата значения интенсивности излучения второго объекта 23 в блоке 33 продолжается до п-го такта, когда результат становится отрицательным. Запись информации в счетчик 40 прекращается, а результат, записанный в него, характеризует превышение интенсивности излучения первого объекта 22 над интенсивностью излучения второго объекта 23 более чем в п-1 раз, но менее чем в п раз. Сигнал с формирователя 39 переключает коммутатор 31 в исходное состояние. При отрицательном результате вычитания содержимого первого и второго блоков 29 и

30памяти сигнал с выхода блока 33 вычитания через диод 36 поступает на формирователь 41, с выхода которого бит информации записывается во второй счетчик 42. Мерой в

данном случае служит значение интенсивности излучения первого объекта 22. Кроме того, сигнал с формирователя 41 поступает на управляющий вход коммутатора 32, переключая его вход с выхода второго блока 30 памяти на выход инвертора 34, подключенного к выходу блока 33 вычитания. В этом такте сигнал на выходе блока 33 вычитания равен сумме значения интенсивности излучения первого объекта 22 и первого результата на выходе блока 33 вычитания. От- рицательный сигнал через диод 36 поступает на формирователь 41, с выхода которого еще один бит информации записывается во второй счетчик 42. Далее в результате совместной работы инвертора 34 блока 33 вычитания процесс сложения значения интенсивности излучения первого объекта 22 и предшествующего результата сложения продолжаетсядо т-го такта, когда результат сложения становится положительным. Запись информации во второй счетчик 42 прекращается, а результат, записанный в него, характеризует превышение интенсивности излучения второго объекта 23 над интенсивностью излучения первого объекта 22 более чем т-1 раз, но менее чем в т раз. Сигнал с формирователя 41 переключает коммутатор 32 в исходное состояние.

При работе автономной измерительной системы (фиг, 3) интенсивность излучения первого объекта 43 вследствие действия системы 45 наведения и фокусировки воспринимается фотоприемной матрицей 47 и после преобразования в измерительном преобразователе 49 записывается в блок 51 памяти. Одновременно с этим интенсивность излучения второго объекта 44 вследствие действия системы 46 наведения и фокусировки воспринимается фотоприемной матрицей 48 и после преобразования в измерительном преобразователе 50 записывается во второй блок 52 памяти, Первое и второе значения измеренной физической величины с выходов блоков 51 и 52 через первые входы коммутаторов 53 и 54 поступают на входы блока 55 вычитания. Положительный разностный Сигнал с его выхода через диод 57 поступает на формирователь 61, с выхода которого бит информации записывается в первый счетчик 62. Мерой в данном случае служит значение интенсивности излучения второго объекта 44. Кроме того, сигнал с формирователя 61 поступает на управляющий вход коммутатора 53, переключая его вход с выхода блока 51 памяти на выход блока 55 вычитания, сигнал на выходе которого становится равным разности пеового результата вычитания и значения интенсивности излучения второго объекта 44. При положительном результате этот сигнал через диод 57 поступает на формирователь 61, с выхода которого еще один бит

информации записывается в первый счетчик 62. Процесс вычитания из предыдущего результата значения интенсивности излучения второго объекта 44 в блоке 55 продолжается до п-го такта, когда результат

0 становится отрицательным, Запись информации в счетчик 62 прекращается, а результат, записанный в него, характеризует превышение интенсивности излучения первого объекта 43 над интенсивностью излуче5 ния второго объекта 44 более чем в п-1 раз, но мерее чем в п раз. Сигнал с формирователя 61 переключает коммутатор 53 в исходное состояние. При отрицательном результате вычитания содержимого первого

0 и второго блоков 51 и 52 памяти сигнал с выхода блока 55 вычитания через диод 58 поступает на формирователь 63, с выхода которого бит информации записывается во второй счетчик 64. Мерой в данном случае

5 служит значение интенсивности излучения первого объекта 43, Кроме того, сигнал с формирователя 63 поступает на управляющий вход коммутатора 54, переключая его вход с выхода второго блока 52 памяти на

0 выход инвертора 56, подключенного к выходу блока 55 вычитания. В этом такте сигнал на выходе блока 55 вычитания равен сумме значения интенсивности излучения первого объекта 43 и первого результата на выходе

5 блока 55 вычитания. Отрицательный сигнал через диод 58 поступает на формирователь 63, с выхода которого еще один бит информации записывается во второй счетчик 64. Далее в результате совместной работы ин0 вертора 56 и блока 55 вычитания процесс сложения значения интенсивности излучения первого объекта 43 и предшествующего результата сложения на выходе блока 55 продолжается до т-го такта, когда резуль5 тат становится положительным. Запись информации во второй счетчик 64 прекращается, а результат, записанный в него, характеризует превышение интенсивности излучения второго объекта 44 над ин0 тенсивностью излучения первого объекта 43 более чем в т-1 раз, но менее чем в т раз. Сигнал с формирователя 63 переключает коммутатор 54 в исходное состоя нле.

Таким образом, в результате измери5 тельного сравнения значений физических величин, воспринимаемых последовательно или параллельно во времени, и раздельного накопления получаемой информации судят об изменении физической величины, характеризующей во времени состояния одного объекта, или о соотношении физических величин, характеризующих состояние разных объектов. Применение изобретения позволяет строить информационно-измерительные системы различных физических ве- личин без предварительного создания эталонов или мер и численного выражения единиц измерения этих величин внутри систем. Это особенно актуально при встрече с неожиданными физическими величинами и физическими величинами, интегрально воздействующими на измерительную систему.

Формула изобретения Способ автономных измерений физиче- ских величин, заключающийся в восприятии физических величин с помощью первичных измерительных преобразователей и преобразовании их в удобную для сравнения форму с последующим сравнением между собой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности за счет обеспечения измерений при отсутствии мер и численного ёыражения единиц измерения этих величин, запоминают последовательно во времени или одновременно значения преобразованных физических величин, из первого значения вычитают второе, раздельно запоминают первый бит информации при

положительном и отрицательном результатах, при положительном результате вычитания из этого результата вычитают второе значение преобразованной физической величины и в случае положительного результата запоминают второй бит информации, повторяя этот процесс с запоминанием соответствующих бит информации до получения отрицательного результата, в случае отрицательного результата вычитания из первого значения второго значения преобразованной физической величины этот результат суммируют с первым значением преобразованной физической величины и при полученном отрицательном результате суммирования запоминают второй бит информации, повторяя процесс суммирования получаемого результата с первым значением и запоминая соответствующие биты информации до получения положительного результата, при этом об изменении физической величины, значения которой запоминались последовательно во времени, или о соотношении физических величин, значения которых запоминались параллельно во времени, судят по накопленным раздельно битам информации при положительном и отрицательном результатах вычитания и суммирования соответственно

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для создания автономных измерительных систем физических величин при отсутствии мер и численного выражения единиц измерения этих величин, например для очувствления робототехнических систем третьего поколения. Целью изобретения является повышение эффективности за счет обеспечения измерений физических величин при отсутствии мер и численного выражения единиц измерения этих величин. Способ заключается в том, что воспринимают физические ве- личины с помощью первичных измерительных преобразователей, преобразуют их в удобную для сравнения форму, запоминают последовательно во времени или одновременно значения преобразованных физических величин, из первого значения вычитают второе, раздельно запоминают первый бит информации при положительном и отрицательном результатах, при положительном результате вычитания из этого результата вычитают второе значение преобразованной физической величины и в случае положительного результата запоминают второй бит информации, повторяя этот процесс с запоминанием соответствующих бит информации до получения отрицательного результата, в случае отрицательного результата вычитания из первого значения второго значения преобразованной физической величины Этот результат суммируют с первым значением преобразованной физической величины и при полученном отрицательном результате суммирования запоминают второй бит информации, повторяя процесс суммирования получаемого результата с первым значением и запоминая соответствующие биты информации до получения положительного результата.3 ил. (Л С vl СЛ (Л О СЛ ю

4Л

te. /.