Способ диагностирования датчика измерения

Способ диагностирования датчика измерения

Реферат

Изобретение относится к области измерения, а более конкретно к области диагностирования датчиков измерения.

Известен способ диагностирования, заключающийся в получении результата диагностирования после преобразования измеренного электрического сигнала в механические колебания и сравнения преобразованного сигнала с характеристиками типичного контрольного сигнала, определенного ранее.

Способ описан в патенте РФ №2378623 «Самодиагностирование вибрационного уровнемера». Начало действия патента 01.08.2005 г., публикация осуществлена 10.01.2010 г.

Этот способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению, он принят за прототип.

Все существенные признаки предлагаемого способа совпадают с существенными признаками прототипа.

Однако известный способ имеет следующие недостатки: диагностирование вибрационного уровнемера осуществляется путем использования некоторых передаточных характеристик электромеханического преобразователя и сравнения по меньшей мере одной из характеристик электрического гармонического сигнала с типичными характеристиками сигнала, определенными заранее, что недостаточно достоверно.

Задачей заявляемого изобретения является устранение указанного недостатка.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении метрологической надежности и достоверности измерений с сохранением универсальности алгоритма диагностирования при технологической адаптации, учитывающей свойства объекта измерения.

Указанный технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в том, что в предлагаемом способе диагностирования датчика измерения физического параметра используется избыточная информация, получаемая после проведения многократных прямых измерений параметров объекта предусмотренными известными различными способами, включая косвенные измерения этих параметров посредством использования функции взаимосвязи между измеряемыми величинами объекта измерения.

Отличительными признаками предлагаемого способа является то, что физическую величину измеряемого параметра дополнительно измеряют некоторое количество раз несколькими (не менее чем тремя) датчиками, осуществляющими измерение разными способами, из полученных результатов формируют попарно результаты измерений различных пар датчиков, затем сформированные результаты измерений проверяют на соответствие гипотезе математической статистики о равенстве центров распределения двух независимых выборок, состоящих из полученных результатов многократных измерений физической величины, рассчитывают значение критерия проверки гипотезы для каждой пары и сравнивают полученное рассчитанное значение критерия с пороговым нормированным критерием проверки гипотезы, найденным по таблице нормированной функции Лапласа, при наличии существенного расхождения в показаниях пары датчиков и превышении расчетного значения критерия относительно порогового нормированного значения критерия делают вывод о наличии метрологического отказа датчика измерения физической величины.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными, указанными в ограничительной части, уменьшается вероятность ошибки измерения физического параметра с выдачей своевременной информации о неисправности датчика.

Сущность изобретения способа диагностирования датчиков заключается в том, что в качестве критерия для выявления отказов используется гипотеза математической статистики о равенстве центров распределения двух независимых выборок объемом n из генеральных совокупностей значений x_i и x_j параметров в выборках. Значения относятся к одной и той же физической величине, измеренной различными способами (приборами): дублирующими друг друга датчиками, используемыми как для прямых, так и для косвенных измерений.

Значение критерия после серии проведенных измерений вычисляется по формуле

где - средние значения измеренной физической величины, полученные путем многократных измерений i-м и j-м способами (датчиками),

- среднеквадратическое отклонение разности

Значение порогового нормированного значения критерия проверки гипотезы находят по таблице нормированной функции Лапласа. При заданном значении доверительной вероятности p_∂=0,95 оно должно быть равно z_p=1,96.

Производят сопоставление расчетного и порогового значений критерия и получают вывод о проверке гипотезы для каждой пары из возможных пар:

если , то расхождение в показаниях пары приборов (датчиков) существенно, и, следовательно, один из них имеет метрологический отказ,

если , то приборы показывают один результат.

Для установления отказавшего датчика необходимо повторить операцию с другими парами датчиков, измеряющих ту же физическую величину. Для этого необходимо иметь не менее 3-х способов измерения этой величины.

Например, при наличии 3-х способов формируется три пары:

1) 1 сп - 2 сп, 2) 1 сп - 3 сп, 3) 2 сп - 3 сп.

Датчик, имеющий метрологический отказ, определяют простым перебором результатов проверки гипотезы: отказа не имеет та пара датчиков (способов, приборов), которая показывает один и тот же результат. Например, если отказал датчик (1 сп), то только для пары (2 сп - 3 сп) выполняется условие гипотезы.

В случае обнаружения отказа датчика, дополнительно подключенные средства, например логическое устройство, контролирующее выходные сигналы, формируют с учетом выходного сигнала датчика сигнал, несущий дополнительную информацию об отказе или работоспособности датчика.

Таким образом, предлагаемый описанный способ позволяет сделать заключение о том, что заявляемый способ обладает новизной, отличаясь от прототипа такими существенными отличительными признаками, которые позволят обеспечивать без демонтажа контрольные проверки работоспособности датчиков в период межповерочного интервала; выявлять отказавшие датчики без демонтажа их с места установки на объекте измерения; выявлять отказавшие датчики, использующиеся в составе информационно-измерительных систем, контролирующие взаимосвязанные параметры, позволяющие кроме прямого измерения физической величины производить ее косвенное измерение, а также предлагаемое изобретение промышленно применимо.

Способ диагностирования датчика измерения физической величины, заключающийся в том, что сигнал с выхода датчика измерения, соответствующий измеренной величине, сравнивают с контрольными типичными сигналами, определенными заранее, отличающийся тем, что с целью повышения метрологической надежности и достоверности измерений физическую величину измеряемого параметра дополнительно измеряют некоторое количество раз несколькими (не менее чем тремя) датчиками, осуществляющими измерение разными способами, включая прямые и косвенные измерения, из полученных результатов формируют попарно результаты измерений различных пар датчиков, затем сформированные результаты измерений проверяют на соответствие гипотезе математической статистики о равенстве центров распределения двух независимых выборок, состоящих из полученных результатов многократных измерений физической величины, рассчитывают значение критерия проверки гипотезы для каждой пары и сравнивают полученное рассчитанное значение с пороговым нормированным критерием проверки гипотезы, найденным по таблице нормированной функции Лапласа, при наличии существенного расхождения в показаниях пары датчиков и превышении расчетного значения критерия относительно порогового нормированного значения критерия выделяют этот датчик, делают вывод об имеющемся метрологическом отказе данного датчика и формируют информационный сигнал на дополнительно подключенных средствах о потере работоспособности выделенного датчика.