Передающее устройство адаптивной телеизмерительной системы Советский патент 1982 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к телеизмерениям и может использоваться для передачи сообщений по проводимым линиям, волноводам, ради.олиниям и т.п. Известны адаптивные многоканаль ные телеизмерительнь1е системы со сжатием данных, предназначенные дл передачи информации по каналу связи с постоянной скоростью и содержащие коммутаторы, блок сравнения, вычитающий и запоминающий блоки, г нератор, триггер, элементы И, аналого-цифровой преобразователь, фор мирователь дискретных уровней подпора и блок считывания 1. Недостатком устройств является то, что в них практически осуществимо сжатие сообщений (сокращение избыточности) на основе алгоритма аппроксимации сигнала полинома не выше нулевой степени, что значител но снижает эффективность подобных устройств.. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее в каждом информационном канале последовательно соединенные первый и второй диф(})еренциальные блоки, пиковый детектор, усилитель, блок модуля, множительный блок, второй вход множительного устройства соединен с выходом генератора монотонных функций (параболы) , выход каждого множительного блока соединен с соответствующим входом анализатора погрешностей аппроксимации (ADA), а выход АПА соединен с входом передающего блока, вторые выходы АПА соединены с соответствующим другим входом пикового детектора, входом генератора параболы и управляюцин входом .измеритель- . ного ключа, вход каждого из ключей соединен с соответствующим входов устройства, а выходы ключей соединены с другим входом АЦП, вь1ход которого соединен е передающим блоком.

Работа известного устройства основана на том, что каждый из N входных сигналов V(t) поступает на соответствующий ключ измерительного коммутатора и в преобразователь погрешности аппроксимации (ППА). В ППА после двойного дифференцирования сигнал поступает на конденсатор памяти (Cf) пикового детектора напряжения на котором равно максимальному значе- ю ды НИЮ второй производной входного СИ(- нала на интервале дискретизации. После усиления и прохождения -блока модуля сигнал, пропорциональный модулю - максимуму второй производной, умножается вмножительном блоке на сигнал, пропорциональный квадрату времени На выходе каждого множительного блока имеем сигнал, пропорциональный максимальной погрешности линейной интерполяции. Анализатор погрешности аппроксимации иа каждом такте адаптивной дискретизации выбирает канал с наибольшей максимальной погрешностью аппроксимации выдавая код адреса канала в передающий блок, откры вает соответствующий ключ измеритель ного коммутатора, пропускающий в АЦП выборку сигнала с наибольшей погрешностью аппроксимации-на данно такте. Далее АЦП выдает код отсчета в передающий блок, который на каждом такте адаптивной коммутации выдает код отсчета и код адреса канала в ка нал связи С2}. Недостатком данного устройства яв ляется низкая информативность из-за низкой степени аппроксимирующих по линомов. Цель изобретения - повышение информативности устройства за счет повышения абсолютного коэффициента сжа тия по отсчетам. Указанная цель достигается тем, что в передающее устройство адаптив ной телеизмерительной системы, содер жащее первый коммутатор, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входо передатчика, первый выход передатчика соединен с выходом устройства, второй выход - с первым входом анализатора погрешностей аппроксимации, первые выходы которого соединены с вторыми входами передатчика, второй выход - с вторым входом аналогоцифрового преобразователя, и в каждом информационном канале - последовательно соединенные блок дифференцирования и пиковый детектор и генератор юнoтoнныx функций, входы блоков дифференцирования информационных каналов объединены с соответствующими информационными, входами первого коммутатора и подключены к соответствующим входам устройства, третьи выхоны для передачи входного сигнала на выход без искажений при наличии на управляющих .-входах логической единицы. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2 служит для преобразования выборок входного информационного сигнала в«цифровой код. Запуск АЦП 2 анализатора погрешностей аппроксимации соединены с соответствующими управляющими входами первого коммутатора и входами сброса пиковых детекторов и генераторов монотонных функций соответствуюцих информационных каналов, введены второй и третий коммутаторы, блок логарифмирования и сумматор, выходы пиковых детекторов информационных каналов соединены с соответствующими информационными входами второго коммутатора, выход которого соединен через блок логарифмирования с первым входом сумматора, выходы генераторов монотонных функ.ций соединены с информационными входами третьего коммутатора, выход которого соединен с вторым входом сумматора , выход сумматора соединен с вторым входом анализатора погрешностей аппроксимаци ;1, четвертые выходы которого соединены с управляющими входами второго и третьего коммутаторов. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - схема анализатора погрешностей аппроксимации, пример выполнения. Устройство содержит (фиг. 1) первый коммутатор 1 информационных сигналов, аналого-цифровой преобразователь.2, передатчик 3, второй коммутатор k (производных информационных сигналов) , третий коммутатор 5 (монотонных функций), анализатор 6 погрешностей аппроксимации, блок 7 логарифмирования, сумматор 8, в каждом из N информационных каналов генератор 10(-ION монотонных функций, блок 1 Ц-11 |sj дифференцирования и пиковый детектор . Коммутаторы , и 5 предназначепроисходит после появления логической единицы на соответствующем входе Передатчик 3 предназначен для передачи кодов адреса и отсчета выбра ного канала со своих входов на выход а также для формирования пусковых им пульсов с частотой адаптивной комму тации на дополнительном втором выход Блоки 1 Ц - Mjsj дифференцирования служат для непрерывного во времени (п+1)-кратного дифференцирования вхо ного сигнала, где п - степень аппро симирующего полинома. Блоки 1Ц-11рд реализуются на основе операционного усилителя со сложной цепью обратной связи, либо на основе последовательного соединения необходимого числа цепочек однократного дифференцирования. Пиковые детекторы служа для выделения максимального значения входного сигнала и могут состоять, например, из последовательно соединенных инвертирующего усилителя, дио да и конденсатора, вторая обкладка которого подключена к общей.шине, а такнё из другого диода, шунтирующего инвертирующий:усилитель с диодом, и ключа, шунтирующего конденсатора (дпя сброса). Блок 7 служит для логарифмирования поступающего на его вход сигнала, реализуется на основе операционного усилителя, диодов и резисторов. Сумматор 8 предназначен для сложения поступающих на его входы сигналов и может быть реализован на осИове операционного усилителя и резисторов. . Анализатор 6 служит для выбора канала с наибольшей максимальной погрешностью аппроксимации, выдачи кода этого канала на передатчик 3, управляет работой коммутатора 1 и ус танавливает начальные условия в гене раторах ON и в пиковых детекторах на каждом такте адаптивной коммутации, а также управляет работой коммутаторов 4 и $ и осуществляет запуск АЦП 2, Запуск анализатора 6 осуществляется после появления импульса на первом входе (от передатчика 3), информационным входом является второй вход (от сумматора 8). Анализатор 6 (фиг. 2) содержит счетчик 13 импульсов, регистр I памяти, амплитудный дискриминатор .15, дешифратор 1б, элемент И 17 . формирователи 18 и 19 импульсов (жду щие мультивибраторы), генератор 20 тактовых импульсов. Работа данного анализатора 6 основана на последовательном сравнении входных импульсов с помощью амплитудного дискриминатора 15, формирующего на своем выходе логическую единицу каждый раз, когда очередной импульс больше предыдущего, запомненного в нем. При этом в регистр И памяти заносится код адреса очередного информационного канала 9. В конце опроса код адреса канала с наибольшей погрёшностью аппроксимации записывается в счетчик 13 при срабатывании мультивибратора 18, после чего формируется сигнал логической единицы на соответствующем выходе анализатора 6 (при срабатывании мультивибратора 19). Предлагаемое устройство предназначено для полиноминяльной аппроксимаций, когда погрешность аппроксимации находится в соотаётствии с соотношением E(t), где Мп4-1 модуль - максимум (п+1)-ой производной, к - коэффициент(например, для экстраполирующих алгоритмов k (п+1 )1 З). При выявлении канала с максимальной погрешностью в предлагаемом устройстве сравниваются друг с другом не сами погрешности аппроксимации, а их логарифмы .(t)eo(K;..,,.)eo(jt., где t - д;1ительность интервала аппроксимации в i-ом канале. В соответствии с этимгенераторы (м должны формировать функцию вида у(t)(n+l)log t . Так как большая точность при вычислении погрешности не нужна, а таюке не влияет смещение на постоянную величину, то можно вместо знакопеременной функции y(t) формировать, к примеру, функцию.L .,(t) A(1-e), ;1егко реализуемую с помощью коммути руемой RC-цепи, Подбором параметров Л и Т следует добиваться наилучшего приближения функции y(t) к функ ции y(t) на интервале te t tg K Viault где длительность периода адап- тивной коммутации, Т --максимальная возможная длительность интервала аппроксимации. Предлагаемое устройство работает следующим образом. .7 На каждом такте адаптивной коммутации коммутатор k поочередно подключает максимальные значения (пч-1) производных информационных сигналов к общему для всех каналов блоку 7 логарифмирования, с выхода которого поступает на первый вход сумматора 8. Коммутатор 5 синхронно и синфазно с коммутатором Ц подключает к второму входу сумматора 8 сигналы от генераторов 10, -10 jsj монотонных функций. На выходе сумматора 8 в логарифмическом масштабе появляется последовательность сигналов, монотонно связанных с значениями погреш- 5 ностеи аппроксимации в каждом канал В анализаторе 6 погрешностей аппроксимации (АПА) выбирается канал с наибольшей на данном такте адапти ной коммутации погрешностью аппроксимации и выдает код адреса этого канала в передатчик 3. АПА 6 также открывает соответствующий ключ коммутатора 1, пропускающий в АЦП 2 информационный сигнал выбранного ка нала, а также сбрасывает в начальное состояние соответствующий генер тор TO-)-10f4 и пиковый детектор (. Передатчик 3 на каждом такте адаптивной коммутации выдает код отсчета Синформации) с выходаОАЦП 2-и код адреса выбранного канала (с выхода анализатора 6) на выход всего устройства . . Таким образом, в предлагаемом Уст ройстве рсущесталяется адаптивная коммутация информационных сигналов на основе максимума логарифма погреш ности полиноминальной аппроксимации любой степени.Изменение порядка полинома меняет лишь число дифференцирующих цепей в-блоках 11-|-11|ч, Т.е. почти не влияет на конструктивную сложность устройства. Практически следует выбирать порядок аппро симирующего полинома в соответствии с возможностями последующей обработки отсчетов. С учетом того, что обработка сжатых данных последующая аппроксимация.в приемной подсистеме) обычно производится при наличии мощной вычислительной техники, -предлагаемое устройство позволяет осуществлять аппроксимацию на основе адаптивной экстраполяции или интерполяции второго, третьего и более высоких порядков,что позволяет в двапять раз уменьшать объем измерительного сообщения по сравнению с прототипом t Формула изобретения Передающее устройство адаптивной телеизмерительной системы, содержащее первь1й коммутатор, выход которого соединен) с первым входом аналогоцифрового преобразователя, выход которогр соединенС первым входом передатчика, первый выход передатчика соединен с выходом устройства, , выход - с первым входом ан ализатора погрешностей аппроксимации, первые выходы которого соединены с вторыми входами передатчика, второй выход - с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, и в каждом информационном канале - последовательно соединенные блок дифференцирования , пиковый детектор и генератор монотонных функций, входы блоков дифференцирования информационных каналов объединены с соответствующими информационными входами первого коммутатора и подключены к соответствующим входам устройства, третьи выходы анализатора погрешностей аппроксимации соединены с соответствующими управляющими вхЬдами первого коммутатора и входами сброса пиковых детекторов и генераторов монотонных функций соответствующих информационных каналов, о т л и ча ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены второй и третий коммутаторы, блок логарифмирования и .сумматор, выходы пиковых детекторов информационных каналов соединены с соответствующими информационными входами второго коммутатора, выход которого соединен через блок логарифмирования с первым входом сумматора, выходы генераторов монотонных функции соединены с информационными входами третьего коммутатора, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход сумматора соединен с вторым входом анализатора погрешностей аппроксимации, четвертые в.ыходы которого соединены с управляющими входами второго и третьего, коммутаторов. Источники информации, пpиняJыeвo внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 1 222907, кл.С 08 С 19/28, 1967. ; . 2.Фремке А,В. Телеизмерения. М., Высшая школа, 1975, с. 233, рис. , е« 228, рис. 7.6 (прото-, тип).

fut.i

x-if,

Я7

:.i

fCGuft

t/f.i