Устройство для акустического диагностирования радиостанций Советский патент 1993 года по МПК H04B3/46 

Фиг. /

00

о

1ЧЭ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах акустического диагностирования обслуживаемых и необслуживаемых радиостанций в процессе эксплуатации.

Цель изобретения - повышение точности диагностирования за счёт определения вероятности нахождения АЭС в пределах заданных норм.

Для достижения поставленной цели в устройство для акустического диагностирования радиостанций, содержащее датчик АЭС, формирователь временного интервала, дешифратор и индикатор, дополнительно введены последовательно соединенные блок вычисления математического ожидания (МО), блок анализа изменения МО, пер- ,вый умножитель, первый арифметический блок, первый блок вычисления функций Лапласа и решающий блок, выход которого соединён с входом дешифратора, выход дешифратораi соединен Свходом индикатора, первый и второй блоки задержки, последовательно соединенные блок вычисления. среднеквадратичного отклонения (СКО), вход которого объединен с входом блока вычисления МО и соединен с выходьм датчика АЭС, блок анализа изменения С.КО , второй умножитель, второй сумматор, второй вход которого соединён с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с выходом блока вычисления СКО второй арифметический блок, второй вход которого соединен с ёыХбдом первого сумматора, и второй блок вычисления функции Лапласа, причем второй вход первого арифметического блока соединён с выходом второго суммато|ра, датчйкГвыхбд которого соединен с вторыми входами.первого и второго умножителей.

Блок вычисления функций Лапласа содержит блбк вычисления функций у х3, , где х-входной, у-выходной сигналы, два делителя и арифметический блок.

На фиг. 1 приведена структурная элект: рическая схема Предлагаемого устройства; на фиг. 2 структурная электрическая схема блока вычисления функции Лапласа.

Устройство для акустического диагностирования содержит последовательно соединенные датчик 1 АЭС, блок 2 вычисления МО, блок 3 анализа МО, первый умножитель 4, первый сумматор 5, первый арифметический блок 6, первый блок 7 вычисления функции Лапласа, решающий блок 8, дешифратор 9 и индикатор 10, второй блок 11 задержки, последовательно соединенные блок 12 вычисления СКО, вход которого соединен с выходом датчика 1 АЭС, блок 13 анализа изменения СКО, второй умножй0

5

6

5

0

5

0

5

0

5

тель 14, второй сумматор 15, второй арифметический блок 16 и блок 17 вычисления функции Лапласа, выход которого соединен с вторым входом решающего блока 8, формирователь 18 временного интервала, выходы которого соединены с соответствующими входами блоков 2 и 12 и вторыми входами блоков 3 и 13, первый блок 19 задержки, датчик 20, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго умножителей 4 и 1 4.

Блок 7 и 17 вычисления функции Лапласа содержит арифметический блок 21, последовательно соединенные блок 22 вычисления функции у х3 и делитель 23, последовательно соединенные блок 24 вычисления функции у х5 и делитель 25.

Принцип работы предлагаемого устройства основан на вычислении вероятности Нахождения уровня АЭС U(t) в пределах допусков для любого момента времени

P(t) - Р а U(t) $} Фо -Фо,

аф) где Фр - табулированная функция Лапласа;

1 У Ј -

фо(х) v,S e 2

dZ.

:

Технические Состояние радиостанции (работоспособность) характеризуется уровнем АЭС. Если уровень АЭС находится в пределах допусков а и @ , то принимается:, чго техническое состояние радиостанции соответствует работоспособному. Если уровень АЭС выходит За пределы допусков # и / , то принимается, что техническое состояние радиостанции соответствует отказу. Значение допусков а и /8 выбирается из требований, предъявляемых к точности контроля технического состояния радиостанций и характеристик АЭС, снимаемого с корпуса радиостанции с помощью специальных датчиков. : Устройство Для акустического диагностирования радиостанций.работает следующим образом.

Датчик 1, закрепленный на корпусе диагностируемой радиостанции (не показанной на чертеже), предназначен для съема АЭС, распределенных по нормальному закону, характеризующих работоспособность (состояние) диагностируемой радиостанций. Непрерывный сигнал поступает на вход блока 2, На выходе блока 2 сигнал, равный математическому ожиданию АЭС U(t) в момент времени ti, выражается как

m( S

Ue/П.

е 1

Момент времени ti, где i 1, 2, 3 ..., задается формирователем 18 временного интервала. Длительность Аг времени, где Ar ti - ti -1, выбирается исходя из временных характеристик АЭС с учетом требований, предъявляемых к точности и достоверности диагностирования радиостанций. На выходе блока 12 присутствует сигнал, равный сигналу среднеквадратиче- ского отклонения АЭС U(t) в момент времени ti:

aW (t)-m(t)f ;

задаваемый формирователем 18 интервала времени. Значение величины п выбирается исходя их требований, предъявляемых к точности вычисления m(t) и ff (t) (Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969, с. 313-315). Блок 3 анализа изменения математического ожидания МО предназначен для определения величины

,

где mi - МО в момент времени tj;

mi -1 - МО в момент времени t -1;

Аг-длительность интервала времени, формируемого блоком 18.:

Блок 13 анализа.изменения срёднё- квадратйческого отклонения CKQ предназначен для определения величины

; .;

где О - СКО в момент времени ti;

О(-1-СКО в момент времени ti -1.

Блоки 4 и 14 предназначены для вычисления величин ;.

О Аг)хtgp., (jAr ) . Y (3) где j А т - интервал времени прогнозирования, выбираемый исходя из точности, предъявляемой к прЬгнбзированию и диагностированию радиостанций. Значение j AT поступаете выхода датчика 20 на вторые входы первого 4 и второго 14 умножителей. Длительность задержки элементов 19 и 11 равна времени вычисления величин в блоках 3, 4 и блоках 13, 14. На выходе сумматора 5 присутствует сигнал

тОАт )-:-mi+.(j A )tgy .(4) a(j AT ) oj+{jAT Jtgtgpi. (5).

На выходе второго сумматора 15-сигнал (5).

Первый арифметический блок б предназначен для вычисления сигнала

(1-nUJAT))

( а(Дг)

Второй арифметический блок 16 предназначен для вычисления величины

г 0 Ат) , 1 7(j Дт)

(7)

Выходы первого и второго арифметических блоков 15, 16 соединены с входами соответственно первого и второго блоков 7 и 17 вычисления функций Лапласа. На выходе блоков 7 и 17 присутствует сигнал

/#-m(j Аг) . ,a-m(j AT) , ,0

0o(Pa(iAr) ;)|ф( сгОАг) ) где /, а -пороговые значения АЭС.

Решающий блок 8 предназначен для вычисления суммарного сигнала

P(t)P (t)y3

-fbnf P О-Ат) 0 Ат 1 W ф cr(|At) } ф( a О AT) } (9)

Дешифратор 9 на основе вычисления значения P(t) вырабатывает управляющий сигнал Норма или Авария. Сигнал, классифицирующий техническое состояние радиостанции, отображается индикатором 10.

Вычисление функции Лапласа блоками 7 и 17 осуществляется, например, на основе приближенного выражения

Фо(х)(...).

5 (Ю)

Данное выражение заметно упрощает

процедуру вычисления Фо{х), см. Справочник по теории вероятности и математической статистике. В.С.Королюк и др. - М.: Наука, 1985, с. 120.

Блок реализации выражения (10) представлен на фиг. 2. На выходе блока 22 значение х3, на выходе делителя 23 - значение х3/2 3, на выходе блока 24 - Значение х5, на выходе делителя 25-значение х5/2 22 5. С выхода арифметического блока получают сигнал Фо(х), определяемый выражением (10).

Технико-экономические преимущества изобретения по сравнению с прототипом заключается в повышении точности диагностирования радиостанций за счет определе- ния вероятности дигностирования радиостанций за счет определения вероятности нахождения параметра, характеризу- ющего техническое состояние

радиостанции в пределах заданной нормы. Предлагаемое устройство позволяет уменьшить количество бракований радиостанций (находящихся в состоянии правильного функционирования) на 5-7 %. Применение

предлагаемого устройства для диагностирования авиационных радиостанций даст возможность повысить КПД на 5-10 % за счет сокращения интервалов времени пребывания радиостанций в состоянии отказа в 1,1- 1,4 раза..

Формула изобретения 1. Устройство для акустического диагностирования радиостанций, содержащее датчик акустоэмиссионных сигналов, формирователь временного интервала, дешифратор и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности диагностирования за счет определения вероятности нахождения акустоэмиссионных сигналов в пределах заданных норм, введены блок вычисления математического ожидания, блок анализа изменения математического ожидания, первый умножитель, первый сумматор, первый арифметический блок, первый блок вычисления функции Лапласа и решающий блок, выход которого соединен через дешифратор с входом индикатора, последовательно соединенныеблок вычисления среднеквадратического отклонения, вход которого и вход блока вычисления математического ожидания соединены с выходом датчика акустоэмиссионных сигналов, блок анализа изменения среднеквадратичного . отклонения, второй множитель, второй, сумматор, второй арифметический блок, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, и второй блок вычисления функции Лапласа, выход которого подключен к второму входу решающего блока, второй вход первого арифметического блока соединен с выходом второго сумматора, кроме того, введены.два блока задержки и датчик,

выход которого соединен с вторыми входами первого и второго умножителей, вход первого блока задержки соединен с выходом блока вычисления математического

ожидания, а .выход подключен к второму входу первого сумматора, вход второго блока задержки соединен с выходом блока вычисления среднеквадратичного отклонения, а выход подключен к второму входу второго

сумматора, выход формирователя временных интервалов подключен к соответствующим входам блока вычисления математического ожидания, блока вычисления среднеквадратичного отклонения, блока анализа математического ожидания и блока анализа среднеквадратичного отклонения, -. -.-.2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- ся тем, что блок вычисления функции Лапласа содержит арифметический блок, последовательно соединенные блок вычисления функций у х3, где х - входной, а у - выходной сигналы блока, и делитель, выход которого соединен с входом вычитания

арифметического блока, последовательно соединенные блок вычисления функции у . х5 и другой делитель, выход которого, соединен с вторым входом суммирования арифметического блока, первый вход с уммирования которого объединен с входами блоков вычисления функций у х3 и у х5 и соединен с| выходом соответствующего арифметического блока устройства,

Использование: радиотехника. Сущность изобретения: устройство содержит 2 датчика (1, 20), 2 блока вычисления (2, 12), 2 блока анализа (3, 13), 2 умножителя (4,14) 2 сумматора (5, 15), 2 арифметических блока (6, 16) 2 блока вычисления функции Лапласа (7, 17), f формирователь (18). 2 блока задержки (11, 19), 1 решающий блок (8). 1 дешиф- ратор(9), 1. индикатор (10). 1-2-3-4 5-6-7-8-9-10, 1-12-13-14-15-16-17-8. 15-6, 12-11-15, 2-19-5, 20-4, 20-14, 18-2, 18-12, 18-3, 8-13. 2 ил. 1 з. п. ф-лы.