Устройство для контроля параметров переходных процессов Советский патент 1981 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Известно устройство для цифровог измерения и регистрации дискретных параметров, позволяющее измерять зн чения однократного процесса l. Ег недостатком является невысокая точность измерения вследствие низкой помехоустойчивости. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для контроля параметров переходньпс процессов, содержащее последовательно соединенные генератор эталонной частоты, счетчик времени генератор испытательных сигналов, п ключенный первым выходом ко входу объекта контроля, последовательно соединенные блок квантования, накопитель , вычислительный блок и блок памяти, выход которого подключен ко второиу входу вычислительного блока а также блок индикации, входы которого соединены с выходом накопителя со вторым выходом вычислительного блока, счетчик числа запусков, связанный выходом со вторым входом накопителя, блок управления, подключенный к управляющим входам блока квантования, накопителя, вычислительного блока, блока памяти, блока индикации, счетчика, числа запусков и генератора испытательных сигналов, измеритель отклонения мощности переменного сигнала, соединенный с блоком управления, а вторым выходом - со вторым входом счетчика времени, второй выход которого связан со вторым входом блока управления 2. Его недостатком является невысокая точность и достоверность результатов контроля. Целью изобретения является повышение точности и достоверности результатов контроля. Эта цель достигается тем, что в устройство для контроля параметров переходных процессов, содержащее последовательно соединенные генератор эталонной частоты, счетчик времени и генератор испытательных сигналов, подключенный первым выходом ко входу объекта контроля, последовательно соединенные блок квантования, накопитель, вычислительный блок и блок памяти, выход которого подключен ко второму входу вычислительного блока, а также блок индикации, входы которого соединены с выходом накопителя и со вторым выходом вычислитель ного блока, счетчик числа запусков, связанный выходом со вторым входом накопителя, блок управления, подключенный выходами к управляющим входам блока квантования, накопителя, вычис лительного блока, блока памяти, блок индикации, счетчика числа запусков и генератора испытательных сигналов, измеритель отклонения мощности переменного сигнала, соединенный с блоком управления, а вторым выходом со вторым входом счетчика времени, второй выход.которого связан со вторым входом блока управления, введен блок выбора предела измерения, аналоговый вход которого подключен ко входу устройства, первый и второй цифровые входы - соответственно ко второму и третьему входам генератора испытательных сигналов, а выход ко входу блока квантования и второму входу измерителя отклонения мощности переменного сигнала. Блок выбора предела измерения содержит, преобразователь код-сопротивление, входы которого соединены с аналоговым и первым цифровым входами блока, опера ционный усилитель, вход которого свя зан с выходом преобразователя код-со противление, а выход - с выходом бло ка преобразователь код-проводимость, один вход которого подключен ко второму цифровому входу-блока, а другой вход и выход - к выходу преобразователя -код - сопротивление и к выходу блока соответственно. Структурная схема устройства пред ставлена на чертеже. Устройство содержит объект 1 конт роля, блок 2 выбора предела измерения, содержащий преобразователь 3 код-сопротивление, преобразователь 4 код-проводимость и операционный усйдитель 5, блок 6 квантования, накопитель 7, вычислительный блок 8 и блок 9 памяти, генератор 10 эталонной частоты, счетчик 11 времени, генера-тор 12 испытательных сигналов, имеющий входы 13, 14 установки амплитуды и длительности испытательного сигнала соответственно, измеритель 15 отклонения мощности переменного сигнала, блок 16 управления, блок 17 индикации и счетчик 18 числа запусков. Устройство работает следующим образом. После установки требуемых амплитуды А по входу 13 и длительности испытательных сигналов Тд по входу . 14 на кодовые входы преобразователей 3 и 4 поступают сигналы (коды) со входом установки амплитуды и длительности сигнала генератора 12. В блоке 2 происходит преобразование в соответствии с выражением вЫХ СВП .-K СйП - ВХ.СВП KOI-A-K -KOJ-TO где R и 1. - выходные величины соотD ветственно преобразователей 3 и 4; К,и К, - коэффициенты преобразования этих преобразователей;KOI и Ко2 - цена деления переключателей установки амплитуды А (13) и длительности TO (14) испытательного сигнала генератора 12 сигналов; вьи-свп и L/a.cgn- выходное и входное напряжение схемы выбора предела 2. Так как 4j,x.on(t вх.сеп (t) . то окончательно имеем U6bu. К,-К2. КоГ KOI «i-Kj , т.е. выходной сигнал блока 2 не зависит от А и TO. Далее по команде блока 16 производится измерение мощности помех на выходе объекта 1 с помощью измерителя 15, на который подается пронормированный сигнал с выхода блока 2 (с выхода усилителя 5). Как и в предыдущем такте испытательный сигнал с выхода генератора 12 не подается на вход объекта 1. Измерение среднего значения мощности помех как среднего значения квадрата сигнала помех производится измерителем 15, на вход которого подается пронормированный -сигнал с выхода объекта 1. Измеренное среднее значение мощности помех запоминается измерителем 15, ив даль нейшем относительно этого значения производится измерение отклонения м ности переменного сигнала. По окончании измерения среднего значения мощности помех блок 16 выр батывает кома1зду, разрешающую подач импульсов с выхода генератора 10 на счетчик 11, а также команду, разрешающую запуск генератора 12, При этом испытательный сигнал подается на вход объекта 1. На вход блока 6 подается пронормированный сигнал с выхода объекта 1, который проходит через блок 2. Выходные сигналы (коды) блока 6 поступают в накопитель В момент появления полезной составляющей сигнала переходного процесса на выходе объекта -1 переменная составляющая мощности его выходного си нала начинает увеличиваться. В момен окончания переходного процесса на вы ходе объекта 1 мощность переменной составляющей выходного сигнала умень шается и становится равной мощности помех. В этот момент времени измеритель 15 формирует команду об окончании переходного процесса, которая поступает в блок 16, а также в счетчик П. При этом устанавливается коэ фициент пересчета счетчика 11, пропо циональный времени переходного процесса. С этого времени начинается пе риодический запуск генератора 12 по сигналу на вход объекта 1. Период запуска генератора I2 опре деляется коэффициентом пересчета эта лонной частоты счетчиком 1I. Число запусков генератора 12 подсчитываетс счетчиком 18, выход которого соедине с одним из.входов накопителя 7. При подаче испытательных сигналов на вхо объекта 1 в накопителе 7 производится накопление п результатов измерения дискретизированных значений выходных сигналов объекта 1. Накопитель 7 производит накопление одноименных дискретизированных значений выходного сигнала объекта 1 Если результатом -го измерения является множество дискретизированных значений Mj Р,,,Р,...,Р;,..., где J- 1,2,..,п - число измерений; число дискретизированных значений при одном измерении, то после окончания п -го измерения в накопителе 7 будет храниться множество значений А Р, , с р2,..., Р ,..., i., ,if, Pi Из-за искусственно созданной периодичности полезной составляющей сигнала переходного процесса, полезная составляющая сигнала будет накапливаться пропорционально числу п,в то время как помеха, в силу ее непериодичности по отношению к периоду подачи испытательного сигнала, будет накапливаться пропорционально Vn . Требуемое число п запусков генератора 12 определяется отношением сигнал-помеха в выходном сигнале объекта 1. После подачи п испытательных сигналов на вход объекта 1 запуск генератора 12 прекращается. По команде из блока 16 производится вычисление требуемых характеристик переходного процесса с помощью блока 8, на вход которого поступает информация с выхода накопителя 7. Результаты промежуточных вычислений хранятся в блоке 9. Результаты измерений, хранимые в накопителе 7, и результаты вычислений, находящиеся в блоке 8, отображаются с помощью блока 17. Устройство позволяет повысить точность измерения сигналов переходных процессов за счет сужения динамического диапазона измеряемых сигналов с помощью схемы выбора предела. При этом уменьшается погрешность измерения сигналов переходных процессов с выхода объекта контроля в число раз, равное количеству дискретных регулировок коэффициента передачи схемы выбора предела. Кроме того, повышается точность измерения мощности помех и мощности переменной составляющей сигнала переходного процесса примерно во столько же раз за счет сужения динамического диапазона сигнала на входе измерителя отклонения мощности переменного сигнала. Это дает возможность повысить.точность измерения длительности переходного процесса, а также других характерис тик переходного процесса. Более того сужение динамического диапазона сигналов позволяет уменьшить число разрядов цифровых блоков (накопителя, в числителя и блока памяти) . Формула изобретения 1. Устройство для контроля параметров переходных процессов, содержащее последовательно соединенные ге нератор эталонной частоты, счетчик времени и генератор испытательных сигналов, подключенный первым выходом ко входу объекта контроля, последовательно соединенные блок квантования, накопитель, вычислительный блок и блок памяти, выход которого подключен ко второму входу вычислительного блока, а также блок индикации, входы которого соединены с вы ходом накопителя и со вторым выходом вычислительного блока, счетчик числа запусков, связанный выходом со вторым входом накопителя, блок управ ления, подключенный выходами к управляющим входам блока квантования, накопителя, вычислительного блока, блока памяти, блока индикации, счетчика числа запусков и генератора испытательных сигналов, измеритель отклонения мощности переменного сигнала, соединенный с блоком управления а вторым выходом - со втЬЪым входом счетчика времени ,второй выход которого связан со вторым входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности работы устройства и достоверности результатов контроля, в устройство введен блок выбора предела измерения, аналоговый вход которого подключен ко входу устройства, первый и второй цифровые входы - соответственно ко второму и третьему входам генератора испытательных сигналов, а выход ко входу блока квантования и второму входу измерителя отклонения мощности переменного сигнала. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок выбора предела измерения содержит преобразователь код-сопротивление, входы которого соединены с аналоговым и первым цифровым входами блока, операционный усилитель, вход которого связан с выходом преобразователя кодсопротивление, а выход - с выходом блока, преобразователь код-проводимость, один вход которого подключен ко второму цифровому входу блока, а другой вход и выход - к выходу преобразователя код-сопротивление и к выходу блока соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 515280, кл. Н 03 К 13/14, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2592647/24, кл. G 15 В 23/02, 1978 (прототип).