![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Информационно-измерительная техника [сборник]
..pdf- 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 |
-в |
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 ' / |
/Ъ1/
|
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 |
—их-ик |
|
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 =ип+ис |
, |
|
|
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: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|