Устройство для контроля аналоговых объектов

Устройство для контроля аналоговых объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах автоматизированного контроля и диагностики радиоэлектронных объектов.

Известно устройство для контроля радиоэлектронных изделий, содержащее объект контроля, коммутаторы, измеритель коэффициента взаимного различия сигналов, аналого-цифровой преобразователь, блок вычисления отклонения и оценки параметров, блок управления, ключ, формирователь эталонного сигнала, переключатель сигналов, блок стимулирующих сигналов и блок вывода результата контроля (см. патент РФ на изобретение №2071107, кл. G 05 В 23/02, опубл. 27.12 1996 г., бюл. №36).

Недостатком данного устройства является низкая точность оценки технического состояния объекта в процессе диагностического контроля по результатам измерения комплексного показателя в виде коэффициента взаимного различия искаженного и эталонного сигналов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению относится устройство для контроля аналоговых объектов, содержащее блок формирования управляющих и стимулирующих сигналов, блок формирования эталонных сигналов, блоки умножения, преобразователь частоты, фазовращатель, коммутатор, формирователь сетки частот, интеграторы, блоки возведения в квадрат, сумматор, блок нормирования, ключ, аналого-цифровой преобразователь, схемы сравнения, блок памяти, регистры и блок вывода информации (см. авторское свидетельство СССР №1718189, кл. G 05 В 23/02, опубл. 7.03 1992 г., бюл. №9).

Недостатком указанного устройства является низкая точность распознавания отказа в контролируемом объекте. Это обусловлено тем, что вследствие воздействия различных дестабилизирующих факторов результат измерения комплексного показателя технического состояния объекта (в виде коэффициента взаимного различия искаженного и эталонного сигналов) отличается от истинного значения. Если абсолютное значение погрешности результата измерения данного показателя превышает половину расстояния между опорными значениями указанного показателя, соответствующими различным отказам (классам технического состояния) объекта, то принимаемое решение будет ошибочным. Однако в известном устройстве не предусмотрено интервальное оценивание результата измерения с анализом расстояний между реализациями показателей соседних классов технического состояния контролируемого объекта.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является повышение точности распознавания класса технического состояния аналоговых объектов при диагностическом контроле.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для контроля аналоговых объектов дополнительно введены блок интервальной оценки (для установления нижней и верхней границ доверительного интервала для каждого измеренного значения коэффициента взаимного различия искаженного и эталонного сигналов) и блок анализа (для исключения из дальнейшей обработки тех результатов измерений, при которых в пределах доверительного интервала число опорных значений показателя превышает допустимую норму).

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 - структурная электрическая схема блока формирования управляющих и стимулирующих сигналов.

Устройство для контроля аналоговых объектов содержит блок 1 формирования управляющих и стимулирующих сигналов, блок 2 формирования эталонных сигналов, блоки 3 и 4 умножения, преобразователь 5 частоты, фазовращатель 6, коммутатор 7, формирователь 8 сетки частот, интеграторы 9 и 10, блоки 11 и 12 возведения в квадрат, сумматор 13, блок 14 нормирования, ключ 15, аналого-цифровой преобразователь 16, блок 17 интервальной оценки, Мсхем 18₁÷18_M сравнения, блок 19 памяти, блок 20 анализа числа опорных значений коэффициента взаимного различия, М регистров 21₁÷21_М и блок 22 вывода информации.

Блок 1 формирования управляющих и стимулирующих сигналов содержит кнопку 23 "Пуск", формирователь 24 стробирующих импульсов, формирователь 25 стимулирующих сигналов, счетчик 26, перемножитель 27 частоты импульсов и элемент 28 задержки.

Устройство работает следующим образом.

С началом работы стимулирующий сигнал с соответствующего выхода блока 1 поступает одновременно на входы блока 2 формирователя эталонных сигналов и объект контроля (не показан).

Контролируемый (искаженный) сигнал S_к(t) с выхода объекта контроля (не показан), поступает на входы блоков 3 и 4 умножения. С выхода блока 2 эталонный сигнал S_э(t) (идеальный, т.е. без искажений, с номинальными значениями параметров) через преобразователь 5 частоты поступает на другие входы блока 3 умножения непосредственно, а с блока 4 умножения - через фазовращатель 6, который осуществляет формирование сигнала , сопряженного по Гильберту с эталонным сигналом S_э(t).

Но второй вход преобразователя 5 частоты через коммутатор 7 с выхода формирователя 8 сетки частот подается сигнал одной из гетеродинных частот ƒ_i (где i=1, 2, 3,..., n; n - число гетеродинных частот на выходе формирователя 8). Выбор необходимой гетеродинной частоты осуществляется при подаче на первый управляющий вход коммутатора 7 соответствующей кодовой комбинации с управляющего выхода блока 1 управляющих и стимулирующих сигналов

Результаты перемножения сигналов с выходов блоков 3 и 4 поступают на первые входы интеграторов 9 и 10, предварительно установленных в начальное состояние импульсом с установочного выхода блока 1 управляющих и стимулирующих сигналов. После интегрирования в течение времени, равного длительности t∈[0, T] элемента сигнала, напряжения с выходов интеграторов 9 и 10 поступают через блоки 11 и 12 возведения в квадрат на соответствующие входы сумматора 13. С выхода сумматора 13 полученный результат подается на первый вход нормирующего блока 14, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 2 формирователя эталонных сигналов. С нормирующего блока 14 сигнал поступает на информационный вход ключа 15, в котором при поступлении на его стробирующий вход импульсов с соответствующего выхода блока 1 осуществляется отсчет результата измерения коэффициента g_i взаимного различия контролируемого (искаженного) и эталонного сигналов.

Напряжение с выхода ключа 15, подаваемое на вход аналого-цифрового преобразователя 16, в зависимости от измеренного значения g_i преобразуется в соответствующий двоичный код, поступающий на вход блока 17 интервальной оценки. Блок 17 осуществляет формирование нижнего и верхнего значений доверительного интервала для каждого i-го измеренного значения коэффициента взаимного различия искаженного и эталонного сигналов, которые подаются соответственно на первые и вторые входы схем 18₁÷18_M сравнения.

К третьим входам указанных схем 18₁÷18_M сравнения подается информация с соответствующих выходов блока 19 памяти об опорных значениях коэффициента взаимного различия при i-й гетеродинной частоте, соответствующих различным а-м отказам (классам технического состояния) объекта, где а=1, 2,..., М; М - число распознаваемых отказов объекта. Если опорное значение попадает в доверительный интервал то на выходе соответствующей а-й схемы 18_а сравнения появится сигнал логической «единицы». В противном случае (если опорное значение коэффициента взаимной корреляции для b-го отказа объекта окажется за пределами доверительного интервала выходной сигнал схемы 18_b сравнения будет соответствовать логическому «нулю».

Выход каждой из схем 18₁÷18_M сравнения подключен к соответствующему входу блока 20 анализа и информационному входу одного из регистров 21₁÷21_М. Блок 20 осуществляет анализ выходной информации схем 18₁÷18_M сравнения. Если логическая «единица» будет присутствовать на выходе только одной из схем 18_а сравнения, а на выходах остальных схем - логический «нуль», то сигнал с выхода блока 20 анализа, поступающий на управляющие входы регистров 21₁÷21_М, переведет их в состояние готовности для записи информации с выходов схем 18₁÷18_M сравнения. Если число m логических «единиц» на выходах схем 18₁÷18_M сравнения превысит заданное значение (в данном случае, m>1), то с выхода блока 20 анализа на управляющие входы регистров 21₁÷21_М поступит сигнал, запрещающий принимать информацию с выходов схем 18₁÷18_M сравнения. Таким образом исключаются из дальнейшего анализа те результаты измерения коэффициента взаимного различия искаженного и эталонного сигнала, которые могут привести к ошибочным результатам при распознавании технического состояния объекта.

Выходы регистров 21₁÷21_М подключены к информационным входам блока 22 вывода информации. После проведения n измерений коэффициента взаимного различия c командного выхода блока 1 подается сигнал на управляющий вход блока 22 для опроса состояний регистров 21₁÷21_М с периодичностью, определяемой тактовыми импульсами, поступающими с тактового выхода блока 1 на вход синхронизации блока 22. Информация о номере регистра 21_a, в котором записано наибольшее число логических «единиц», подается на выход устройства. Она соответствует номеру а-го отказа объекта (а-му классу технического состояния), распознанному в процессе контроля объекта по комплексному показателю в виде коэффициента взаимного различия контролируемого (искаженного) и эталонного сигналов.

Управление последовательностью работы элементов устройства осуществляется блоком 1 формирования управляющих и стимулирующих сигналов (фиг.2). При нажатии кнопки 23 «Пуск» напряжение подается на вход формирователя 24 стробирующих импульсов, которые управляют работой ключа 15. Кроме того, стробирующие импульсы, поступая на вход формирователя 25 стимулирующих сигналов, обеспечивают его управление режимами объекта контроля и формирователя 2 эталонного сигнала. Стробирующие импульсы с выхода формирователя 24 устанавливают интеграторы 9 и 10 в исходное состояние.

Стробирующие импульсы с формирователя 24 подсчитываются счетчиком 26, а результат счета поступает на управляющий вход коммутатора 7 (для выбора необходимой гетеродинной частоты из сетки частот на выходе формирователя 8 для подачи на преобразователь 5) и вход блока 19 памяти (для выбора i-x опорных значений коэффициентов , i=1, 2,..., n). После подсчета n-го импульса с управляющего выхода счетчика 26 поступит командный сигнал на управляющий вход блока 22 вывода информации. На вход синхронизации блока 22 поступают импульсы с перемножителя 27 частоты импульсов, подключенного через элемент 28 задержки к первому выходу формирователя 24 стробирующих импульсов. Время задержки элемента 28 определяется длительностью процессов в устройстве для контроля объектов от момента формирования импульса блоком 24 до окончания записи логической «единицы» в соответствующий регистр 21. Выключение формирователя 24 стробирующих импульсов осуществляется сигналом с выхода счетчика 26 при подсчете n-го импульса.

Таким образом, введение в состав устройства блока 17 интервальной оценки и блока 20 анализа позволяет исключить те результаты измерения комплексного показателя технического состояния объекта, при которых в пределы доверительного интервала попадают два и более опорных значений показателя, соответствующих различным отказам. Наличие данных блоков снижает риск ошибочных решений и, в конечном итоге, повышает точность распознавания класса технического состояния аналоговых объектов при диагностическом контроле.

1. Устройство для контроля аналоговых объектов, содержащее два блока умножения, первые входы которых объединены и являются входом устройства, два интегратора, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих блоков умножения, два блока возведения в квадрат, входы которых подключены к выходам соответствующих интеграторов, сумматор, входы которого подключены к выходам соответствующих блоков возведения в квадрат, блок нормирования, первый вход которого подключены к выходу сумматора, ключ, информационный вход которого подключен к выходу блока нормирования, аналого-цифровой преобразователь, вход которого подключен к выходу ключа, последовательно соединенные блок формирования эталонных сигналов и преобразователь частоты, выход которого подключен к второму входу первого блока умножения и через фазовращатель к второму входу второго блока умножения, М схем сравнения, М регистров, информационные входы каждого из которых подключены к выходам соответствующих схем сравнения, блок вывода информации, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих регистров, блок памяти, выходы которого соединены с управляющими входами схем сравнения, формирователь сетки частот, коммутатор, информационные входы которого подключены к выходам формирователя сетки частот, и блок формирования управляющих и стимулирующих сигналов, стимулирующий выход которого соединен с выходом блока формирования эталонных сигналов, второй выход которого соединен с вторым входом блока нормирования, управляющий выход блока формирования управляющих и стимулирующих сигналов подключен к входу блока памяти и управляющему входу коммутатора, выход которого соединен с вторым входом преобразователя частот, установочный выход блока формирования управляющих и стимулирующих сигналов соединен с установочными входами интеграторов, стробирующий выход блока формирования управляющих и стимулирующих сигналов соединен с управляющим входом ключа, командный выход блока формирования управляющих и стимулирующих сигналов соединен с управляющим входом блока вывода информации, вход синхронизации которого подключен к тактовому выходу блока формирования управляющих и стимулирующих сигналов, а выход блока вывода информации является выходом устройства, отличающееся тем, что дополнительно введены блок интервальной оценки и блок анализа числа опорных значений коэффициента взаимного различия, входы которого подключены к выходам соответствующих схем сравнения, информационные входы которых подключены к выходам блока интервальной оценки, вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а выход блока анализа числа опорных значений коэффициента взаимного различия соединен с управляющими входами регистров.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок формирования управляющих и стимулирующих сигналов содержит формирователь стробирующих импульсов, формирователь стимулирующих сигналов, счетчик, перемножитель частоты импульсов и элемент задержки, выход которого соединен с входом перемножителя частоты импульсов, выход которого является тактовым выходом блока, первый выход формирователя стробирующих импульсов подключен к входам элемента задержки и формирователя стимулирующих сигналов, к счетному входу счетчика и является установочным выходом блока, второй выход формирователя стробирующих импульсов является стробирующим выходом блока, информационный выход счетчика является управляющим выходом блока, а выход переполнения счетчика соединен с входом остановки формирователя стробирующих импульсов и является командным выходом блока, вход запуска блока через кнопку "Пуск" подключается к шине питания.