Способ автономных измерений физических величин

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении автономных измерительных систем физических величин, функционирующих автономно от человека на всех этапах от восприятия до обработки и использования измерительной информации. Способ не требует предварительного создания эталонов или мер измеряемых величин. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет улучшения разрешающей способности. После запоминания последовательно во времени или одновременно значений преобразованных физических величин дополнительно сравнивают эти значения и производят деление меньшего значения или умножение большего значения на основание выбранной системы счисления, возведенное в заданную положительную целую степень 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (и)з G 01 0 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) Г ! - :- ПД/ „1Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1755052 (21) 4890086/1О (22) 11.11,90 (46) 30,06.93. Бюл. Ц 24 (71) Самарский политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) В.Н.Нестеров (56) Авторское свидетельство СССР

М 1755052, кл. G 01 0 21/00. 1990. (54) СПОСОБ АВТОНОМНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ .

ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении автономных измерительных систем физических величин, функционируюИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении автономных измерительных систем физических величин для очувствления робототехнических систем третьего поколения, функционирующих автономно от человека на всех этапах от восприятия до обработки и использования измерительной информации.

Целью изобретения является повышение точности измерений эа счет увеличения разрешающей способности.

На фиг.1 и 2 представлены структурные схемы автономных измерительных систем, реализующих заявленный способ.

Автономная измерительная система (фиг.1) интенсивности излучения объекта 1 содержит систему 2 наведения и фокусировки, первичный измерительный преобразователь 3, измерительный преобразователь

4. подключенный к входу управляемого ком,, Ж 1824521 А2 щих автономно от человека на всех этапах от восприятия до обработки и использования измерительной информации. Способ не требует предварительного создания эталонов или мер измеряемых величин. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет улучшения разрешающей способности. После запоминания последовательно во времени или одновременно значений преобразованных физических величин дополнительно сравнивают эти значения и производят деление меньшего значения или умножение большего значения на основание выбранной системы счисления, воз веденное в заданную положительную целую степень. 2 ил. мутатора 5, к управляющему входу которого через формирователь 6 подключен генератор 7, а выходы коммутаторов 5 подключены соответственно к входам первого и второго блоков 8 и 9 памяти. Выход блока 8 памяти подключен к входам управляемых ключей

10, 11 и инвертирующему входу компаратора 12, а выход блока 9 памяти подключен к входам управляемых ключей 13, 14 и прямому входу компара1ора 12, выход которого напрямую подключен к управляющим входам ключей 11, 14 и через инвертор 15 — к управляющим входам ключей 10 и 13, Выходы ключей 11 и 13 подключены соответственно к входам блоков 16 и 17 деления, Выходы ключа 10 и блока 16 деления подключены к первому входу управляемого коммутатора 18, а выходы ключа 14 и блока

17 деления подключены к первому входу управляемого коммутатора 19. Выходы коммутаторов 18 и 19 подключены к входам

1824521 блока 20 вычитания, выход которого напрямую подключен к второму входу коммутатора 18, через инвертор 21 — к второму входу коммутатора 19, напрямую к аноду диода 22 и катоду диода 23, вторые электроды которых через соответствующие резисторы 24 и

25 подключены к общей точке схемы, Катод диода 22 подключен к входу формирователя

26, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 18 и входу первого счетчика 27. Анод диода 23 подключен к входу формирователя 28, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 19 и входу второго счетчика 29.

Автономная измерительная система (фиг.2) интенсивности излучения объектов

ЗО и 31 содержит две системы 32 и 33 наведения и фокусировки, каждая из которых связана с соответствующими первичными измерительными преобразователями 34 и

35, которые через измерительные преобразователи 36 и 37 соответственно подключены к блокам 38 и 39 памяти. Выход блока 38 памяти подключен к входам управляемых ключей 40, 41 и инвертирующему входу компаратора 42, а выход блока 39 памяти подключен к входам управляемых ключей 43, 44 и прямому входу компаратора 42, выход которого напрямую подключен к управляющим входам ключей 41. 44 и через инвертор

45 — к управляющим входам ключей 40, 43.

Выходы ключей 41 и 43 подключены соответственно к входам блоков 46 и 47 деления.

Выходы ключа 40 и блока 46 деления подключены к первому входу управляемого коммутатора 48, а выходы ключа 44 и блока

47 деления подключены к первому входу управляемого коммутатора 49. Выходы коммутаторов 48 и 49 подключены к входам блока 50 вычитания. выход которого напрямую подключен к второму входу управляемого коммутатора 48. через инвертор 51 — к второму входу управляемого коммутатора

49, напрямую к аноду диода 52 и катоду диода 53, вторые электроды которых через соответствующие резисторы 54 и 55 подключены к общей точке схемы. Катод диода

52 подключен к входу формирователя 56, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 48 и входу первого счетчика 57. Анод диода 53 подключен к входу формирователя 58, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 49 и входу второго счетчика 59.

Способ осуществляется следующим образом.

При работе автономной измерительной системы, представленной на фиг.1, интенсивность излучения объекта 1 вследствие действия системы 2 наведения и фокусиров50

55 второй вход которого с выхода блока 8 через ключ 11 и коммутатор 18 поступает первое значение интенсивности излучения объекта

1, деленное в блоке 16 деления на основание выбранной системы счисления, возведенное в заданную положительную целую степень. Положительный рээностный сигнал с выхода блока 20 через диод 22 поступает на формирователь 26, с выхода которого бит информации записывается в первый счетчик 27. Сигнал с выхода формики воспринимается первичным измерительным преобразователем 3 и после преобразования в измерительном преобразователе

4 поступает нэ вход управляемого коммутатора 5, выход которого в данный момент времени подключен к первому блоку 8 памяти. В результате в него записывается значение интенсивности излучения объекта 1 в данный момент времени, В следующий момент времени, определяемый частотой генератора 7, с формирователя 6 на управляющий вход коммутатора 5 поступает сигнал, переключающий его вход на второй блок 9 памяти. В результате в блок 9 памяти записывается второе значение интенсивности излучения объекта 1, Первое и второе значения сигналов с блоков 8 и 9 памяти поступают соответственно на инвертирующий и прямой входы компаратора 12. Если первое значение интенсивности излучения, записанное в блоке 8, превышает второе значение, записанное в блоке 9, то сигнал с выхода компаратора 12 после прохождения через инвертор 15 открывает ключи 10 и 13, а ключи 11 и 14 остаются закрытыми. В результате первое значение интенсивности излучения с выхода блока 8 через ключ 10 и коммутатор 18 поступает на один иэ входов блока 20 вычитания, на второй вход которо30 го с выхода блока 9 через ключ 13 и коммутатор 19 поступает второе значение интенсивности излучения объекта 1, деленное в блоке 17 деления на основание выбранной системы счисления, возведенное в заданную положительную целую степень, например, для двоичной системы счисления на 2, где показатель степени определяет в к качестве меры соответствующую дробную часть второго значения интенсивности иэлу40 чения объекта 1, Если же второе значение интенсивности излучения объекта 1, запи санное в блоке 9, превышает первое значение, записанное в блоке 8. то сигнал с выхода компаратора 12 открывает ключи 11

45 и 14, а ключи 10 и 13 остаются закрытыми.

В результате второе значение интенсивности излучения объекта 1, записанное в блоке

9, через ключ 14 и коммутатор 19 поступает на один из входов блока 20 вычитания, на

1824521 рователя 26 поступает также на управляющий вход коммутатора 18, отключает от его входа блок 8 памяти и подключает к нему выход блока 20 вычитания, сигнал на выходе которого становится равным разности первого результата вычитания и значения сигнала с выхода блока 17 деления. При положительном результате через диод 22 и формирователь 26 очередной бит информации записывается в счетчик 27. Процесс вычитания и записи информации в счетчик 27 продолжается до и-го такта, когда результат становится отрицательным. Запись информации в первый счетчик 27 прекращается, а результат, записанный в него, характеризует уменьшение интенсивности излучения обьекта 1 в (n-1) 2 раз. Сигнал с форми-к рователя 26 переключает коммутатор 18 в исходное состояние. Отрицательный разностный сигнал с выхода блока 20 через диод

23 поступает на формирователь 28, с выхода которого бит информации записывается во второй счетчик 29, Сигнал с выхода формирователя 28 поступает также на управляющий вход коммутатора 19, переключает его с выхода блока 9 памяти на выход инвертора

21, подключенного к выходу блока 20 вычитания. В этом такте сигнал на входе блока

20 вычитания равен сумме первого результата на выходе блока 20 вычитания и значения сигнала на выходе блока 16 деления.

Отрицательный сигнал с выхода блока 20 через диод 23 поступает на формирователь

28, с выхода которого очередной бит инфор- мации записывается во второй счетчик 29.

Далее в результате совместной работы инвертора 21 и блока 20 вычитания процесс сложения значения сигнала на входе блока

16 деления и предшествующего результата на выходе блока 20 вычитания продолжается до m-го такта, когда результат становится положительным, Запись информации во второй счетчик 29 прекращается, а резуль. тат, записанный в него. характеризует увеличение интенсивности излучения объекта 1 в (m-1) 2 раэ. Сигнал с формирователя

-к

28 переключает коммутатор 19 в исходное состояние.

При работе автономной измерительной системы, представленной на фиг.2, интенсивность излучения обьекта 30 вследствие действия системы 32 наведения и фокусировки воспринимается первичным измерительным преобразователем 34 и после преобразования в измерительном преобразователе 36 записывается в блок 38 памяти.

Одновременно интенсивность излучения объекта 31 вследствие действия системы 33 наведения и фокусировки воспринимается

10

15 торого с блока 39 памяти через ключ 43, блок

47 деления и коммутатор 49 поступает зна. чение интенсивности изучения второго обьекта 31, деленное в блоке 47 на основание

20 выбранной системы счисления, воэведен25

55 первичным измерительным и реобраэователем 35 и после преобразования в измерительном преобразователе 37 записывается в блок 39 памяти. Значения сигналов с блоков 38 и 39 памяти поступают соответственно на инвертирующий и прямой входы компаратора 42. Если значение, записанное в блоке 38, превышает значение. записанное в блоке 39, то сигнал с выхода компаратора 42 после прохождения через инвертор

45 открывает ключи 40 и 43, и ключи 41 и 44 остаются закрытыми. В результате значение сигнала с блока 38 памяти через ключ 40 и коммутатор 48 поступает на один из входов блока 50 вычитания. на второй вход коное в заданную положительную целую степень, например, на 2 . Если же значение интенсивности излучения, записанное в блоке 39. превышает значение. записанное в блоке 48, то сигнал с выхода компарэтора

42 открывает ключи 41 и 44, а ключи 40 и 43 остаются закрытыми. В результате значение интенсивности излучения второго обьекта 31 с блока 39 памяти через ключ 44 и коммутатор 49 поступает на один из входов блока 50 вычитания, на второй вход которого с блока 38 памяти через ключ 41, блок 46 деления и коммутатор 48 поступает значение интенсивности излучения первого обьекта 30, деленное в блоке 46 на основание выбранной системы счисления, возведенное в заданную положительную целую степень, например, на 2 . Положительный разностный сигнал с выхода блока 50 вычитания через диод 52 поступает на формирователь 56, с выхода которого бит информации записывается в первый счетчик 57. Сигнал с выхода формирователя 56 поступает также на управляющий вход коммутатора 48. отключает от его входа блок 38 памяти и подключает к нему выход блока 50 вычитания, сигнал на выходе которого становится равным разности предшествующего результата на выходе блока 50 и значения сигнала с выхода блока 47 деления. При положительном результате через диод 52 и формирователь 56 очередной бит информации записывается в первый счетчик 57. Процесс вычитания продолжается до и-го такта, когда результат на выходе блока 50 становится отрицательным. Запись информации в первый счетчик 57 прекращается, а результат, записанный в него, характеризует превышение интенсивности излучения первого объекта 30 над интенсивностью излучения

1824521 второго объекта 31 в (п-1) 2 раз, если

-к выбрана двоичная система счисления. Сигнал с формирователя 56 переключает коммутатор

48 в исходное состояние. Отрицательный разностный сигнал с выхода блока 50 вычитания через диод 53 поступает на формирователь

58. с выхода которого бит информации записывается во второй счетчик 59. Сйгнал с выхода формирователя 58 поступает также на управляющий вход коммутатора 49 и переключает его с выхода блока 39 памяти на вход инвертора 51, подключенного к выходу блока 50 вычитания. В этом такте сигнал на выходе блока 50 вычитания равен сумме предшествующего результата на выходе блока 50 вычитания и значения сигнала на выходе блока 46 деления. Отрицательный сигнал с выхода блоке 50 через диод 53 поступает на формирователь 58, с выхода которого очередной бит информации записывается во второй счетчик 59. Далее в результате совместной работы инвертора 51 и блока 50 вычитания процесс суммирования продолжается до m-ro такта, когда результат становится положительным. Запись информации во второй счетчик прекращается, а результат, записанный в него, характеризует превышение интенсивности излучения второго обьекта 31 над интенсивностью излучения первого объекта 30 в (m-1) ° 2 раз

-к в двоичной системе счисления, Сигнал с формирователя 58 переключает коммутатор

5 49 в исходное состояние.

Использование настоящего изобретения повышает точность измерения физических величин, т.к. за меру принимается дробное значение измеряемой величины, 10 что улучшает разрешающую способность и позволяет строить информационно-измерительные системы без предварительного создания эталонов или мер измеряемых величин внутри систем.

15 Формула изобретения

Способ автономных измерений физических величин по авт.св. М 1755052, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, за счет увеличения

20 разрешающей способности, после запоминания последовательно во времени или одновременно значений преобразованных физических величин дополнительно сравнивают эти значения и производят деление

25 меньшего значения или умножение большего значения на основание выбранной системы счисления, возведенное е заданную положительную целую степень.

1Â2452 1

in

Составитель В.Нестеров

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Патрушева

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2220 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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