УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОСТЕПЕННЫХ ОТКАЗОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ Советский патент 1974 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техвики.

Известно устройство для измерения статистических характеристик, содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦИ), аналого-цифровой квадратор, накопительный и реверсивлый счетчики, триггеры и делитель частоты. Однако в таком устройстве вычисляются зсловные характеристики относительно значений случайного процесса, стационарно связанного с исследуемым, и не анализируется полученный результат.

Целью изобретения является .повышение достоверности и точности прогнозирования эксплуатационной надежности .контролируемых устройстгв, что достигается путем вычисления на участке стацио.нарно.сти и эргодичности условной квадратичной оценки контролируемого случайного процесса. Путем cpatBHeния вычисленных данных н-а соседних участках производится суждение о характере изменения УСЛО.ВИЙ квадратичной оценки во времени.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что в нем между суммирующим и вычитающим входамн второго реверсивного счетчика и выходом второго су.м мирующего счетчика вк.лючены две схе.мы совпадения, вторые .входы которых соединены соответственно через схему «ИЛИ и расширитель импульсов с ВЫХО.ДОМ первого временного селектора и выходом второго триггера. Вход .последнего через другую схему «ИЛИ подключен К выходу первого временного селектора, вход которого соединен с одним из выходов АЦП. Другой выход АЦП соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, суммирующий вход которого через третью схему совпадения связан с блоком

памяти. Второй вход Т1ретьей схемы совпадения через схемы «ИЛИ и «Запрет соединен с вторым временны.м селектором и нуль-органом блока управления.

Для выделения участков стациоиарности

случайного процесса устройство содерж.ит дифференцирующий блок, один из выходов .которого соединен с АЦП, а другой - с блоком управления.

На фиг. 1 изображена функциональная

схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- временные .диагра.ммы его работы.

Дифференцирующий блок / устройства соединен одним выходом с АЦП 2, состоящим из генератора 3 пилообразного напряжения,

генератора 4 счетных импульсов, нуль-органа 5 и ключей б и 7, а другпл со всеми рещающиМИ узлами через блок 5 управления. Один выход АЦП подключен через делитель 9 частоты счетных импульсов к суммирующему

счетчику 10, другой - к вычитающему входу

реверсив:ного счетчика //, сумми-рующий вход .которого последовательно соединен через блок управления с блоком L2 памяти и счетчиком 10. Выход счетчика 11 подключен к накопительно-му счетчику 13, выход которого соединен с аналого-цифровым квадратором 14. Последний содержит ждуш,ий генератор 15 пилообразного напряжения, генератор 16 развертывающего типа, нуль-орган 17 и схему «И 18. Выход квадратора соединен последовательно с суммирующим счетчиком 19 и через блок 8 управления с реверсивным счетчиком 20 и регистрирующим устройством 21. Вторым выходом квадратор евязан со счетчиком 13 через блок 8, который содержат нульорган 22, време)шые селекторы 23 и 24, триггеры 25 и 26, расщирптель 27 импульсов, схемы «ИЛ.И 28-33, схему «Запрет 34, схемы 35, 36 и 37 совпадения и схему «ИЛИ 38.

Ра ботает устройство следующим образом.

Контролируемый параметр в виде напряжения и У: (см. фиг. 2) поступает .на вход блока/и АЦП 2, в качестве которого применен преобразо.ватель циклического действия с промелсуточным преобразованием напряжений IBO временной интервал. Преобразуемое напряжение f/.,. подается .на вход нуль-органа 5, где оно сравнивается с линейно .возрастающим напряжением Vu. После включения АЦП под воздействием импульса, поступающего от блока I, запускается генератор 3. С появлением развертывающего напряжения U на счетчик 10 через открытый ключ 6 и делитель 9 частоты подаются импульсы от генератора 4. При с вьгхода нуль-органа 5 поступает импульс на ключ 6, которым закрывается и прекращает .подачу счетных импульсов на счетчйк 10. Напряжение U нарастает по линейному закону Uh K А и в момент равенства напряжений спра.ведливо выражение

U.. f.,

/сч

1

где /С - крутизна линейно нарастающего напряжения,

А/ - и:нтервал времен.и между начало.м цикла преобразования и моментом равенства напряжений U. и /7, N - число импульсов, заполняющих интервал времени.

Делитель частоты делит проходящие на него от АЦП импульсы на число п, где п-число периодов пилообразного напряжения развертки за промежуток времени т, что э-квивалентно числу измерений параметра за время т. Счетчик 10 на промежутке времени т сумNмирует поступающие «а него число имftпульсов, т. е. за это время вычисляется условное математическое ожидание параметра

tt

2хOTJ

tl

Максимальное амплитудное значение напряжения развертки UkanKc выбрано заведомо больще, чем макснмальное значение входного сигнала i/x с тем, чтобы выделить время, необходимое для реализации дальнейщих вычислений. С этой целью нуль-орган 22 блока 8 управления сравнивает пилообразное напряжение развертки Uh с опорным напряжением t/л-чак..-и фиксирует момент времени /, при

О котором UQ и (см. фиг. 2). Временные селекторы 23 и 24 выделяют соответственно моменты окончания промежутков времени т и т (), где /р - период развертывающего напряжения. Импульсом, который регистрирует конец промежутка времени т, осуществляется установка счетчика 10 в пулевое состояние и параллельная перепись результата счета из счетчика 10 в блок 12 памяти, который предварительно импульсом, соответствую1цим моменту окончания промежутка времени т , установлен в нулевое состояние, а также в счетчик 11. Влок памяти представ;ляет собой, например, регистр параллельного действия, опращиваемый импульсами по окон.чании времени t со схемы «Запрет 34. В счетчике 11 происходит вычитание условного математического ожидания т, вычисленного на промежутке времени TJ, из текущего значения л ,- контролируемого паралтетра на промежутке времени TJ+I. Число импульсов частоты /сч, пропорциональное текущему значепию Xj коптролируемого параметра, через ключ 7 циклически поступает на вычитающий вход счетчика //. Перед каждым циклом вычислений счетчик // устанавливается в нулевое состояние импульсом, регистрирующим момент равенства напряжений Ux и Uk. Счетчик // устроен так, что снимаемое с его выхода число импульсов за один цикл вычислеНИИ пропорционально абсолютному значению разности

2х,

- Xi

-

п

Абсолютное значение центрированной величины Xi поступает с выхода счетчика 11 на

счетчик 13, который позволяет по приходе на него результата счета фиксировать определенный уровень напряжения. Преобразованное в значение центрированной величины параметра оно подается в аналого-цифровой квадратор 14. РЬГпульсом с нуль-органа 22 запускается генератор 15, который вырабатывает развертывающее напряжение Up с периодом tp - tl. Поступающее на вход нуль-органа 17 иапряжение со счетчика 13 сравнивается

с напряжением развертки С/р. С появлением развертывающего напряжения происходит преобразование входного напряжения во временной интервал, который через схему «И 18 заполняется импульсами с генератора 16, следующих с линейно растущей частотой. В результате с выхода квадратора 14 по окончании одного цикла преобразований снимается число импульсов, проиорциональное квадрату

° 2

центрированной величины л./ контролируемого параметра. По окончании квадратичного преобразования импульсом с нуль-органа 17 сбрасывается в нулевое состояние счетчик 13 и подготавливается тем самым к новому циклу преобразований. Число имЛульсов, снимаемое с выхода квадратора, поступает на вход счетЧ1П а 19, в котором вычисляется значение условной квадратичной оценки контролируемого параметра за промежуток времени т, т. е.

п

V .

.л. /

h +

п

Вычисленный результат условной квадратичной оценки в число-импульсном виде записывается в счетчик 20 импульсом с расширителя 27, который определяет момент времени tj + AT, где AT /1 (см. фиг. 2). Счетчик 20 к этому моменту времени устанавливается в нулевое состояние импульсом, снимаемым с селектора 23 по окончании промежутка времени т.

Импульсом, снимаемым с расширителя 27, счетчик 19 сбрасывается в нулевое состояние, в этот же момент с приходом импульса с селектора 23 начинается процесс вычислений в счетчике 20, счетчик 20 опрашивается и устройство 21 регистрирует знак разности условных квадратичных оценок, вычисленных на соседних промежутках времени т. В момент времени, когда скорость изменения контролируемого параметра выходит за допустимые пределы, т. е. анализируемый процесс становится нестационарным, дифференцируюший блок / выдает команду в блок 8, который устанавливает все решающие узлы в исходное состояние. В исходном состоянии устройство ждет стационарности наблюдаемого процесса в пределах порога чувствительности блока / и при отсутствии на выходе блока / производной по параметру автоматически начинает анализ на прогноз постепенного отказа наблюдаемого прибора или датчика.

Предмет изобретения

1.Устройство для прогнозирования постепенных отказов электронных приборов, содержащее два суммирующих счетчика, блок управления, расширитель импульсов, триггеры, блок памяти, схемы «Запрет и «ПЛИ, аналого-цифровой квадратор, выход которого соедииеи с вторым суммирующим счетчиком, а вход - с накопительным счетчиком, который подключен к первому реверсивному счетчику, вычитающий вход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, который другим выходом ирисоединен к делителю частоты, связанному с первым суммирующим счетчиком, который присоединен к временному селектору и триггеру, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности и точности прогнозирования, в нем между суммирующим и вычитаюшнм входами второго реверсивного счетчика и выходом второго суммирующего счетчика включены две схемы совпадения, вторые входы которых соединены соответственно через схему «ПЛИ и расширитель импульсов с выходом первого временного селектора и выходом второго триггера, вход которого через вторую схему «ИЛИ иодключен к выходу первого временного селектора, вход которого соединен с одним из выходов аналого-цифрового преобразователя, причем другой выход аналогоцифрового преобразователя соедииен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, су.ммирующпй вход которого через третью схему совпаденпя связан с блоком памяти, а второй вход третьей схемы совпадения через схемы «ИЛИ и «Запрет соединен с вторым временным селектором и пуль-орглном блока управления.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью выделенпя участков стационарности случайного процесса, оно содержит дифференцирующий блок, один из выходов которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, я другой - с блоком управления.

Риг. 1