Телеметрическое устройство

 

Телеметрическое устройство относится к радиотехнике и может найти применение при создании многоканальных систем с частотным разделением каналов. Цель изобретения - повышение точности устройства. Устройство содержит на передающей стороне квад

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИX

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (Я) 4 С 08 С 15 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н лвторСНОмМ СВЙДЮ ЕЛьетв

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (2 i ) 41 70979/24-24 (22) 30 ° 12.86 (46) 30.05.88. Бюл. Н- 20 (72) Г.И.Козырев, О ° Н.Ефремов, А.И.Жучков и В.С.Степанов (53) 621.398 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 658590, кл. G 08 С 15/02, 1979. (54) ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Телеметрическое устройство относится к радиотехнике и может найти применение при создании многоканальных систем с частотным разделением каналов ° Цель изобретения — повышение точности устройства. Устройство содержит на передающей стороне квад139979 ратор 1, многотактный таймер 2, ключ

3, канальные частотные модуляторы 4,—

4, смеситель 5, на приемной стороне к приемник 6, канальные фильтры 7 -7 канальные детекторы 8, -8, канальные сумматоры 9 -9,, ключ 10, блок 11 вычисления коэффициентов, канальные умно>кители 12„ -12 и канальные регистраторы. Блок вычисления коэффициентов включает в себя узлы выборки— хранения, многотактный таймер, первый квадратор, умножители„ сумматоры, второй квадратор, третий квадратор, вычитатели, делители, инвертирующий усилитель. Сумматор-накопиИэобрете««««е относится к радиотехнике и может найти применение при создании многоканальных систем с частотным разделением каналов, Целью изобретеш«я являетcs« ««овышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока вычисления коэффициентов", на фиг.3 — «О временные диаграммы работы блока вычисления 1<оэф««>«!Цие««тов; на фиг . схема сумматора-накопителя.

Ус « ройс « ao coqep>IIIIr !!n I«epona«o«!;eII стороне квадратор 1, м «Оготактнь«й таймер 2, ключ 3, каналь««ъ«е частотнь«е модуляторы 4 -4,, смеситель 5. На приемной стороне приемник 6, -канальные фильтры 7, -7„, канальные детек торы 8о -8к, канальные сумматоры 9, — 20

9 Р ключ 1 0 9 блОк 1 1 Вь!числения кО эффициентов, канальные умно>кители

12, -12„ и канальные регистраторы

13„-13„ . Блок 1 1 вычисления коэффи-циентов вкл«очает в себя узлы выборкихранения 14 и 15, многотактный тай.мер 16, первый квадратор 17, умножитех«и 18 и 19, сумматор 20, второй квадратор 21, умножитель 22, сумма- торы 23-26, третий квадратор 27, умножители ?8-3?, вычитатели 33-35, делители 36-38, инвертируюший усилитель 39.

Сумматор-накопитель содержит узлы выборки-хранения 40„-40„, распрецели- 35 тель содержит узлы выборки хранения, распределитель, многоконтактный таймер. Данное устройство позволяет повысить точность телеметрии за .счет введения квадратора и ключа на передак щей стороне, а также ключа, блока вычисления кОэффициентов и канальных умножителей на приемной стороне, Введение указанных элементов позволяет получить допог«нитель««ую информаци««> о текущем коэффициенте чувствительности тракта частотного преобразования устройств;. и тем самым исключить

«гультипликат««вную погре«««ность тракта.

1 з.п., 4 ил. тель 41, многотактный таймер 42,узел

43 выборки-хранения.

Устройство работает следующим образом.

На входы канальных частотных модуляторов 4 -4 поступают сигналы 0(t )I

«> (г.) соответственно.. Характеристику тракта частотного преобразования от входов канальных частотных модуляторов 4 до выходов Ica»a! I»«6«x детекторов 8 с достаточной степенью точности можно описать в виде линейной зависимости у(ъ) = а-,(() + а,() 0(«-) = а„, +

+ Л a,(ф) + (а„+ 6а,(,) j u(t)«(1) где а а — коэффициенты характе«>Н 1Н ризующие номинальную характеристику тракта частотного преобразования, в идеальном случае а = 0 a„„ = 1

0Н

g а (() — аддитивная погрешность тракта (дрейф нуля), вызванная различного рода дестабизизиру«ощими факторами (температура, влажность и т.д.), которые в общем случае меняются со временем, л а, (() - мультипликати>зная погрешность тракта частотного преобразования (дреиф чувс«витель«ости) вы званная дестабилизирующими факторами (Как следует из выражения (1), для точного Опредег«е««ия величины U(t) не(2) Ь, у, (t), (4) 2а, 1 с.

Ь а, указанного метонаходятся из

ТЬ +ТЬ =V„

{7) 50

v(t)у(t); где S, гд) у (t.)z,;

1с3

3 139 обходимо постоянно уточнять коэффициенты a,(() и а, (ф):

В положении а ключей 3 и 10 на вход частотного модулятора 4 поступает сигнал U (t) с выхода квадрато1 ра 1. Тогда на выходах канальных детекторов 8, и 8, соответственно получим

y {t)=a +а U(); у (t) =а + à U(t) °

Выразив у (t ) через у (t ), получим выражение

yo(t) = bà + bt,Ó1 (t) +

2 ао где Ь =а + — — b

0 о

1 b1

Отсюда а, = — — а

Ь 9 а

Таким образом, вычислив параметры

b u b выражения (4), можно определить коэффициенты а, и а, с помощью (5) и, подставив их в (2), произвести точную оценку величины входного сигнала U{t) с учетом аддитивной и мультипликативной погрешности тракта частотного преобразования.

Хоррекцию коэффициента чувствительности а „ обычно требуется производить периодически. Для упрощения постоянного учета дрейфа нуля в интервале между коррекциями коэффициента а „ в схеме предлагаемого устройства предусмотрено положение б ключей

3 и 10. В этом случае учет аддитивной погрешности, т.е. коррекция коэффициента а характеристики тракта частотного преобразования, осуществляется аналогично прототипу.

Работой ключа 3 управляет многотактный таймер 2 с помощью попеременной подачи на управляющие входы ключа импульсов S < и Sg. При подаче управляющего импульса S выход квадратора 1 подключается к входу канального частотного модулятора 4о, т.е. на вход устройства поступает сигнал

U„= U,(t ). При подаче на другой уп 2

9792

4 равляющий вход ключа 3 импульса Б на вход частотного модулятора 4 поза ступает сигнал Ug = О. При условии, что П1(t) ф О, в течение всего интервала измерения U > U<. Данное неравенство используется для синхронной работы ключей 3 и 10 на приемной стороне. Сигнал у (с:) с .выхода канального детектора 8 подается одновременно на сигнальный вход б ключа 10 и его управляющие входы. Если значе ние у, превышает некоторый опбрный уровень U „, то ключ 10 находится в положении а и на вторые входы канальных сумматоров 9,-9 поступает сигнал с выхода блока 11. Если у (U, то ключ 10 находится в положении б и на вторые входы канальных суммато20 ров поступает сигнал с выхода каналь нага детектора 8 . 8 качестве Иаяма . на взять сигнал, равный С 8,(t), где

Ф(Ь) -априорное среднее значение

1 2 с-ткала U (t ); С вЂ” коэффициент про25 порциональности, зависящий от вида

U (t ) и шумов в ликии связи, 0 «1.

В положении а ключей 3 и 10 коррекция аддитивнои и мультипликативной погрешности тракта частотного

ЗО преобразования осуществляется с помощью вычисления параметров Ъ,, Ь в блоке 11 путем обработки результатов нескольких временных сечений

Ъ (t ), y„(t, ), у.И ), y (t,),..., о у8(t„), y (t ) методом наименьших квадратов: и

g= (y(t ) — (b, +by(t)+ =т

40 g 2

+b у (t )jI =min (6) При использовании да параметры Ь, и Ьд системы уравнений

1399792

y2(t ), r-.1

Zi= у (С.);

)1

Ч,- У у(t)Z,; (8) 1с 1

У()(С )р У (t„ ) — результаты наблюдений сигналов у (t ) и y„(t ) в моменты

Времени t, z = 1,n..

Решая систему (7) относительно Ь, и Ь, находим 15 я,т„ — ч,т, s т — т

2 2 (9) Ь, So V — S

Ьа = — ", II- 2

8 т — т 2 (10) 20. «Тд периодом т, -=- » 1 (диаграмма 3 на 40 фиг. 3). Выборка сигналов у,(t ) и у Ä(t) происходит в моменты времени

1:„ во время действия импульсов. В остальное время сигналы на выходе узлов 14 и 15 сохраняют 45 свОе значение, равное у, (t; ), у (С ), I,ï на момент окончания импульса ((диаграммы 4 и 5 на фиг, 3) .

Дальнейшая работа блока 11 связана с реализацией выражений (9), {10) и (5) с учетом обозначений (8) .

Сигнал у (t ) с выхода узла 14 поступает на вход квадратора 17 и один из входов умножителей 18 и 19.

С выхода квадратора 17 сигнал, равный 55

Z I у„(С ), поступает на вход квадра2 тора 21, а также на один из входов умножителей 18, 19 и сумматора-нако!

На фиг. 2 представлена структурная с ема блока 11 вычисления коэффициентрв, осуществляюшего расчет параметров Ь „ и Ь согласно выражениям (9) и (10) с учетом обозначений (8), а также коэффициента а) с помощью выражения (5).

Блок вычисления коэффициентов рабОтает следук)щим образом. 30

Изменяющиеся во времени сигналы у .() и у (t ) (см.временные диаграммй 1 и 2 на фиг. 3) поступают на измерительные входы узлов 14 и 15 выборки-хРанения. На управляющие входы узлов 14 и 15 выборки-хранения поступают короткие импульсы с многоконтактиого таймера 16 длительностью и пителя 20. Принцип работы сумматоровнакопителей 20, 23-26 заключается в суммировании поступающих на них сигналов в моменты времени t;, i=1,n и хранении полученного суммарного сигнала до прихода следующей пачки из п последовательных импульсов и сигналов. Примерная структурная схема сумматора-накопителя, выполняющего указанные функции, представлена на фиг. 4.

На управляющие входы узлов выборки-хранения 40,-40„ поступают сигналы с распределителя 4 1 импульсов (временные диаграммы б „-б„на фиг.3) .

Учитывая принцип работы узлов 40—

40 „ и вид поступаемых на них сигналов, после окончания импульсов 3 (фнг. 3) в момент времени t „ на входах сумматора 3 будут "дежурить" сигналы с измерительного входа узлов 40, -40„ установившиеся в моменты времени с;, i = 1,п, а на выходе сумматора 24 и на измерительном входе сумматора 25 — сумма этих сигналов, которая в момент подачи импульса 7 (фиг. 3) с многотактного таймера 42 (фиг ° 4) считывается с выхода сумматора 3 и хранится на выходе узла 43 выборки-хранения до прихода следующего импульса 7 через время и т

При использовании самоходного рас.пределителя 4 1 импульсов (автопереключателя на схемах задержки) для фазирования и управления работой сумматора-накопителя достаточно импульсов 7 (фиге 3), задний фронт которых используется для установки распределителя импульсов в исходное .состояние. При использовании тактового распределителя в качестве тактовых импулЬсов могут использоваться импульсы 3 (фиг. 3), подаваемые на вход узлов 14 и 15 выборки-хранения с многотактного таймера 16 (фиг. 2) .

На выходе сумматора-накопителя 20 (фиг. 2) формируется сигнал S

)1

Z, У (t ). Сигнал с вы-1 хода умножителя 18, равный у1(г;) поступает на вход сумматора"накопителя 23, на выходе которого после и временных сечений С формируется сиг1399792 нал Т, у (t; ) Z, . С выхода

5 умножителя 19 сигнал, равный у,(t, ) у (с .), поступает на вход сумматоранакопителя 24, на выходе которого

10 формируется сигнал S, = у (t; ) у (t ), Сигнал с выхода квадратора 21, равный

Z .., подается на вход сумматора-нако2 пйтеля 25, на выходе которого после момента времени t формируется сигИ т g нал Т < = 7... Аналогичным образом 20 т

i 1 формируется сигнал на выходе сумматора-накопителя 26, равный v1 25

Работа блоков 27-39 (фиг.2) непосредственно связана с реализацией выражений (9), (10) и (5).

Сигналы S rz с выхода сумматора-накопителя. 20 и Т 2 с выхода сумматоранакопителя 25 подаются на вход умножителя 29, выходной сигнал которого, равный S T, подается на один из входов вычитателя 35. На второй вход вычитателя 35 подается сигнал с выхода

2 квадратора 27, равный Т,. На выходе вычитателя 35 формируется сигнал

Б,2Т2 — Т„, равный знаменателю выраже2 ний (9) и (10), который подается на вторые входы делителей 36 и 37, на первые входы которых подаются сигналы, равные числителям выражений (9) и (10). Сигнал с выхода умножителя

31, равный $ Т,подается на второй вход вычитателя 34, на первый вход которого поступает сигнал с выхода умножителя 30, равный V> Т,. Выходной сигнал вычитателя 34, равный Я„Т д— — Ч„ Т,, поступает на первый вход делителя 36, с выхода которого сигнал, Б,Т2- Ч Т, равный параметру b„

2 т подается на один из входов делителя 38.

Выходной сигнал умножителя 28, равный S Т,, поступает на один из входов вычитателя 33, на другой вход которого подается сигнал S V,, с выхода умножителя 32. Выходной сигнал вычитателя 33, равный S2V, — S Т,, подается на первый вход делителя 37, с выхода которого сигнал, равный па82Ч„- 81Т, раметру Ь 2 — T Т 2, поступа2 2 ет на выход блока 11 и на второй вход делителя 38, с выхода которого сигнал, равный b, /Ь2, подается на вход инвертирующего усилителя 39. Выходной сигнал с инвертирующего усилителя 39, Ъ равный коэффициенту а = — — 1- по2Ь

2 ступает на выход блока вычисления коэффициентов.

Таким образом, блок 11 (фиг . 1) осуществляет расчет параметров b u

b > и коэффициента а за п временных сечений t, входных сигналов, i=1,ï; п ) 3. При этом точность расчета величин Ь и а повьппается с ростом дио намики сигналов y (t), у,() и, соответственно, сигнала U,(t ) (фиг. 1), так как в этом случае увеличивается модуль знаменателя выражений (9) и (10).. Расстояние между временными сечениями С„ выбирается из условия, что за время (t — t,) коэффициент а, (1.. ) и а,(() практически не изменяются.

Рассчитанное в блоке 11 вычисления коэффициентов согласно (5) значение а через ключ 10 (положение а) о поступает на вторые входы канальных сумматоров 9„ -9 (фиг. 1), на первые входы которых поступают сигналы у (1.)+

-:у (t) с выходов канальных детекторов

К

8 -8 С выходов канальных суммато1 К р0В сигналы, равные у (t ) — а, поступают на вторые входы канальных умножителей 12 -12 „,на первые входы которых поступает величина b

1 с выхода блока 11. С выходов а, канальных умножителей 121-12„ сигна1 лы. равные U„(t) = (у; (й ) — а„), 1

Т,k, т.е. с учетом коррекции дрейфа нуля и дрейфа чувствительности, поступают на входы канальных регистраторов 13, -13„.

i399792

lO формулаизобретения

Телеметрическое устройство, содержащее на передающей стороне канальные частотные модуляторы, выходы которых соединены с соответствующими входами смесителя, выход которого через линию связи на приемной стороне подключен к входу приемника, выход приемника соединен с входами каналь- )g ных фильтров, выход каждого канального фильтра поцключен к входу соответствующего канального детектора, выход каждого из которых, кроме первого, подключен к первому входу соответствующего канального сумматора, канальные регистра- îð,û, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства. в него введены на передающей стороне квадратор, мно- 2п готактный таймер и ключ, выход квадратора и вход второго канального частотного модулятора являются информационным входом устройства, выход

\ квадратора соединен с первым входом ключа, второй вход которого подКлючен к шине нулевого потенциала, третий и четвертый входы ключа соединены соответственно с первым и вторым выходами многотактного таймера, выход ключа подключен к входу первого канального частотного модулятора, на приемной стороне — блок вычисления коэффициентов, ключ и группа умножителей, выход первого канального детектора

35 соединен с первыми входами блока вычисления коэффициентов H ключа, второй вход блока вычисления коэффициентов подключен к выходу второго канального детектора, первый выход бло- 4О ка вычисления коэффициентов соединен с вторым входом ключа, выход которого подключен к вторым входам канальных сумматоров, второй выход блока

Вычисления коэффициентов соединен с 45 первыми входами умножителей, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих канальных сумматоров, выходы умножителей соединены с соответствующими входами канальных ре50 гистраторов.

2. Устройство по п. l о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок вычисления коэффициентов содержит узлы выборки-хранения, многотактный таймер, квадраторы, умножители, сумматоры, вычитатели, делители и инвертирующий усилитель„ первые входы первого,и второго узлов выборки-хранения являются соответственно первым и вторым входами блока, вторые входы первого и второго узлов выборки-хранения обьединены и соединены с первым выходом многотактного таймера, второй выход которого подключен к первым входам первого, второго, третьего, четвертого и пятого сумматоров, выход первого узла выборки-хранения соединен с входом первого квадратора и первыми

f входами первого и второго умножителей, выход второго узла выборки-хранения подключен к второму входу второго умножителя и первому входу третьего умножителя, выход первого квадратора соединен с вторыми входами первого и третьего умножителей, первого сумматора и входом второго квадратора, выход первого умножителя подключен к второму входу второго сумматора, выход второго умножителя соединен с вторым входом третьего сумматора., выходы второго квадратора и третьего умножителя подключены соответственно к вторым входам четвертого и пятого сумматоров, выход первого сумматора соединен с первыми входами пятого и шестого умножителей, выход второго сумматора подключен к входу третьего квадратора и первым входам четвертого и седьмого умножителей, выход третьего сумматора соединен с вторым входом четвертого умножителя и первым входом восьмого умножителя, выход четвертого сумматора подключен к вторым входам пятого и восьмого умножителей, выход пятого сумматора соединен с вторыми входами шестого и седьмого умножителей, выходы пятого умножителя и третьего квадратора подключены соответственно к первому и второму входам первого вычитателя, выходы четвертого и шестого умножителей соединены соответственно с пер" вым и вторым входами второго вычитателя, выходы седьмого и восьмого умножителей соответственно подключены к первому и второму входам третьего вычитателя, выход которого соединен с первым входом первого делителя, выход второго вычитателя подключен к первому входу второго делителя, выход первого вычитателя соединен с вторыми входами второго и первого делителей, выход первого делителя подключен к первому входу третьего делителя, второй вход которого соединен

1399792 ! !

2 с выходом второго делителя, выход третьего делителя подключен к входу инвертирующего усилителя, выход которого является первым выходом блока, выхбд второго делителя является вторым выходом блока.

1399792

0в мнааовсквнат тай мерв

Фиа 9

Составитель Н.Фокина

Редактор М.Циткина Техред М.Дидык Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 2669/51 Тираж 558 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4