Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Информационно-измерительная техника [сборник]

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
3.32 Mб
Скачать

- 20 -

Е.М.Антонюк

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ЧАСТОТЫ ОПРОСА ПРИ ЛИНЕЙНОЙ ИНТЕРПОЛЯЦИИ СИГНАЛОВ

В

[ I ] рассмотрено устройство для сокращения

избыточной

измерительной

информации методом автоматического

регулирования

частоты опроса

датчиков ИИС при ступенчатой интерполяции сигна­

лов. Как извеотно, повышение степени интерполяции

позволяет

уменьшить количество отсчетов сигнала без уменьшения точности. Аналогично устройству, работающему по алгоритму ступенчатой ин­ терполяции, мо«шо представить устройство для сокращения избы - точной измерительной информации с линейной интерполяцией сигна­ ла / см.риоунок /,

 

 

 

 

 

 

 

 

-

21 -

 

 

 

 

 

 

Отличие

устройства,

представленного

на рисунке, от устрой­

ства, рассмотренного в

' [ 1 ] ,

состоит

во введении дополни -

тельных дифференцирующих устройств (ДУ1-*-ДУП)

в каждом кана­

ле

и функционального

преобразователя

( <РП ) ,

выполняющего

операцию извлечения

квадратного

корня.

 

 

 

 

 

Рассмотрим

некоторые

аналитические зависимости для схемы,

представленной на рисунке,

в предположении, что меняется сиг­

нал

только

одного

датчика,

который в этом случае

может

считать­

ся

" наиболее

активным".

 

 

 

 

 

 

 

 

Приращение

сигнала за один цикл опроса

Ти

переключателя­

м и / 7 !

и

/ 7 2

будет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AU'(t)=U'lt)-U'(t-Tu,),

 

 

 

Л /

 

причем

77^ определяется

максимальной

частотой

дискретизации

для

случая

линейной интерполяции

[23 -

 

 

 

 

Очевидно, что при малом 7 " U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AU-(t)=T^

U"(t)

,

 

 

 

 

а частота дискретизации на выходе

ПЧ

определится выраже -

нием

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A / = / V M

„ „ + n ^ | t f " ( t j f

i

/2/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

— 1/2

"1/2 "1

где

"к -

коэффициент

пропорциональности0Lсек

J ;

^мин

~ минимальная

частота дискретизации.

 

макс

 

 

Так как при | l/"(t)H

V"(t)LMC

 

Л / = Л / м а к с = у - £ д

где

А д о п

-

абсолютная допустимая погрешность

интерполяции,

то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

л

= Л / м а к с / Л / м и н .

 

 

 

 

 

 

 

 

Среднее значение частоты дискретизации за некоторый про­

межуток

времени

Т

 

определится

выражением

 

 

У

- 22 -

Коэффициент сокращения избыточной измерительной информации

равен

 

[ з ]

 

 

X

 

- '"макс

_

OL-1

 

0

Net,

« .

 

ср

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим

несколько частных случаев.

1 .

C { t )

= const 5

/<С = Л .

2 .

(/(t)

=

/ i t

j

/ < С = Л .

3.

U{t)

=

Um

sin a)t ;

=

* / a

 

1+

- g - J V s T

^ diot

Определим интеграл

в знаменателе

выражения

.

/ 5 ' /

1/

 

J

V

^ F

d c o t - П0,75).Г(0? 5)

=

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

2Г(1,25)

 

'

'

 

 

 

 

где

Г(х)

 

-гамма -функция или

эйлеров

интеграл

второго

рода

1 4 ] .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставив значение интеграла в /5/, получаем

 

 

 

 

При

Л / М и н

—•О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кс=

 

 

 

 

 

 

 

 

111

где

/>т =

Г / т .

 

т + 2 { л - 1 ) - ^ и н . ( 1 - в " / п / а

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выражения /В/

и /7/

дают возможность

определить коэффици­

енты сокращения избыточной информации для

синусоидального

и

 

экспоненциального

сигналов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравнивая результаты

данной

статьи

с результатами,

полу

-

ченными в

[ 1 ] ,замечаем, что

коэффициенты

сокращения

избы

-

точной измерительной информации

при работе

 

устройства,

соответ-

- 23 -

ствующей линейной интерполяции сигнала, несколько меньше коэф­ фициентов сокращения избыточной информации при ступенчатой ин­ терполяции. Сокращение же количества отсчетов вэтрм случае бу­ дет значительным по сравнению с устройствами, работающими со ступенчатой интерполяцией, так как при той же погрешности интер­ поляции требуется значительно меньшая максимальная частота дис­

кретизации

[ 2 ] .

Дальнейшее

увеличение степени интерполяции потребует соот -

ветствующего увеличения числа дифференцирующих; устройств в каж­ дом канале, что может снизить помехоустойчивость ИИС. В то же время выигрыш в количестве отсчетов сигнала будет уменьшаться

при увеличении

степени интерполяции.

 

 

Л И Т Е Р А Т У Р А

 

1 . А.В.Ф р е

м к е, Е.М.А

н т о н ю к. Изв.вузов,

приборо­

строение,

№6,1969.

0

 

2 . Е.М.А н т

о н ю-к. Изв.вузов, приборостроение, №10,1968.

3. Б.Я.А в д

е е в,Е.М.А

н т о н ю к и Я р . Изв.вузов, при­

боростроение, № 4, 1969.

 

4. И.Н.Б р о н ш т е й н ,

К.А.С е м е н д я е в .

Справочник

по математике. Изд. "Наука", 1964.

 

- 24 -

Е.М.Антонюк. А.В.Фремке

УСТРОЙСТВО Ш Т К Я ПОЛОСЫ ЧАСТОТ КАНАЛА СВЯЗИ

Известны устройства сжатия полосы частот канала связи с бу­ ферной памятью, применяющиеся в случае сокращения избыточной информации в каждом канале методом исключения избыточных вы­ борок сигналов f l j . Такой метод сжатия требует передачи через канал связи времени, адреоа,т.е. номера датчика и параметра.

В рассматриваемом устройстве сжатия /см.рисунок/ производит­ ся предварительное сокращение избыточной ин^юрмации методом ав­ томатического регулирования частоты опроса датчиков с помощью коммутатора с переменной частотой опроса /на рисунке обведен пунктиром /. Описание и теоретическое исследование коммутатора даны в работах /2,37 и здесь не рассматриваются.

Устройство сжатия работает следующим образом. Коммутатор с переменной частотой опроса датчиков подает отсчеты сигналов с выходного переключателя Пд на головку записи ГЗ с частотой, зависящей от сигнала на выходе'амплитудного дискриминатора АД-

Скорость вращения двигателя

постоянного

тока i B i ж скорость

подачи магнитной ленты МЛ также зависят

от сигнала на выходе АД.

Поэтому на магнитной ленте

записывается

информация от всех дат­

чиков равномерно и последовательно. Скорость вращения второго двигателя Двг , а следовательно,и скорость вращения приемной кассеты ПрК постоянна'и выбирается в соответствии с параметрами канала связи. Так как отсчеты сигналов различных датчиков посту­ пают один за другим и порядок их следования не меняется, то отпадает необходимость адресации отсчетов. 'Таким образом, в ка­ нал связи поступают отсчеты сигналов датчиков равномерно с час­ тотой, определяемой полосой пропускания канала связи. Если ско­ рость записи больше скорости считывания, то увеличивается избы­ точная петля из магнитной ленты, которая и является в данном случае буферной памятью. Еоли же скорость считывания больше ско­ рости записи, то происходит уменьшение этой петли.

- 25 -

 

 

 

 

 

 

- 26

-

 

 

 

Длина магнитной ленты

определяется

следующим

выражением :

 

 

 

 

L =

r /

n - % ! L Z

 

 

Я /

где

Т

-

время работы

системы;

m

- число датчиков ; I -

длина магнитной ленты, приходящейся на один отсчет;

Л/м а к о -мак­

симальная

частота дискретизации;

Кс

-коэффициент

сокращения

избыточной информации

[ъ] .

 

 

TmN отсче­

За время

Т

на выход,

в канал

связи, пройдет

тов,

где

N

-

частота

дискретизации,

определяемая

заданной

полосой пропускания канала связи . F

:

 

 

2,5т

а длина магнитной ленты, прошедшей за время Т

мимо головки

считывания, будет

 

 

 

L ' = i j F l .

/3/

Длина буферной

памяти

 

Учитывая, что длина магнитной ленты, приходящейся на один от­

счет,

определяется выражением

 

 

 

 

2.5 U c 4

 

 

I =2vc4

At = • — р

,

где

1)сч

-скорость

считывания,а

коэффициент 2 учитывает равен­

ство кодового импульса я паузы между импульсами, выражение /4/

перепишется следующим

образом:

 

L..„=TV„(

* * * * - 1 ) :

/ » /

Время задержки передачи информации определится в этом случае выражением

Пр« МШКь/Кс — F/2,5 т длина буферной памяти и время задержки равны нулю.

- 27 -

Таким образом, использование рассматриваемого устройства на передающей стороне системы позволяет сократить полосу частот ка­ нала связи. Для временной привязки отсчетов сигнала на МЛ не­ обходимо записывать время с помощью дополнительной головки. По сравнению с устройствами сжатия, основанными на исключении избы­ точных выборок в каждом канале, рассматриваемое уотройство не требует обязательной адресации отсчетов , что в определенных случаях может значительно сократить количество информации, пере­ даваемой по каналу связи.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1. Л. Э р м а н, В сб. Сокращение избыточности. Труды ин-та инженеров по электротехнике и радиоэлектронике /русский

перевод/, т.55, * 3 , 1967.

 

 

 

2 . Е. М. А н т

о н ю к, А. В. Ф р

е

м к е. Авторское

свиде­

тельство № 230006. "Изобретения,

промышленные образцы,то­

варные знаки",* 33, 1968.

 

 

 

3. А. В. Ф р е

м к е, Е. М. А н т

о

н ю к. Изв.вузов,

прибо­

ростроение,

№ 6 , 1969.

 

 

 

- 28 -

В.Я.Артемьев. В.А.Старооельцева,Е.Л.Шугаева

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ

Многоточечные системы измерения температуры находят широкое применение для контроля исправности работы и для исследования теплового режима различных объектов. При этом необходима боль­ шая разрешающая способность, что связано с малыми градиентами температуры в некоторых объектах. Датчики, как правило, должны иметь малые габариты и полную взаимозаменяемость, связанную с многоканальностью системы.

Унификация входных сигналов влечет за собой уменьшение их чувствительности,а следовательно, и уменьшение сигнала на входе измерительной схемы [ 1 ] . Часто выходным параметром унифициро - ванного датчика температуры является постоянное напряжение ,не превышающее нескольких десятков милливольт. Чтобы уменьшить влия­ ние сопротивления подводящих проводов и контактов коммутатора, применяется компенсационная измерительная схема.

Измерение и регистрация малых напряжений с высокой точностью вызывает значительные трудности. В- настоящее время разработаны цифровые вольтметры, имеющие необходимые для решения этой задачи параметры [ 2 ] . Однако схемы этих приборов очень сложны.

В информационно-измерительной системе /ИИС/, разработанной авторами, применена схема с цифро-аналоговым выходом, которая

- 29 -

при сохранении заданной точности измерения позволяет значительно снизить требования к отдельным блокам по сравнению с цифровыми приборами,а значит, и упростить их.

На рисунке показана

упрощенная блок-схема

этой

системы. Дат­

чик

Д . преооразует измеряемую температуру в

унифицированный

сигнал-напряжение

и х

. Переключатель

каналов

К

по заданной

программе подает это напряжение на вход измерительной схемы.

Если

w x больше

порога срабатывания

ц с

нуль-органа НО ,

то на выходе последнего появляется импульс, и компенсирующее на­

пряжение

ик

на выходе

схемы переключения пределов

ПП

увели­

чивается

на

Аик

. Переключение

будет

производиться

до

тех

пор,

пока

напряжение Аи

—ихк

 

не

станет

меньше

порога

сраба­

тывания НО . За время уравновешивания

на выходе НО появится п

импульсов.

Через

схему

управления

СУ

эти импульсы

воздейст­

вуют

на шаговый двигатель

ШД

с цифровым барабаном,

который

при

этом поворачивается

на

угол

а ш д = / 7 о \ . 0

, где

сж0 - угло ­

вой шаг двигателя. Цифровой барабан проградуирован в единицах

измеряемой величины. Напряжение

Дц.

подается на вход анало­

гового

прибора

ИП, имеющего

предел измерения

и п .

 

 

Если

выбрать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аик пс

,

 

 

Л /

то

измеряемую величину

 

можно выразить как

 

 

 

 

 

их=п-Аик+Аи

,

 

 

/2/

где

п-Аик

-отсчет

по цифровому барабану в

единицах

измеряе­

мой величины;

 

All

-отсчет по аналоговому

прибору

ИП в тех

же

единицах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведенная погрешность ИП, заданная его классом точности,

равна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

макс

 

 

/ 3 /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Дмакс

 

-максимальная

абсолютная

погрешность, которую мо­

жет

иметь ИП.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведенная

погрешность

системы, обусловленная погрешностью

ИП:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ