Способ многоканального преобразования информации о колебаниях измеряемых параметров циклически действующего объекта в текущем масштабе времени (его варианты) и устройство для его осуществления (его варианты)

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в тех отраслях, где необходимо высокоточное и малоинерционное определение спектров колебаний параметров объектов и осуществление на его основе контроля, анализа, управления, диагностики и аварийной защиты объектов в целом или их отдельных частей. Устройство содержит блоки 2, 3. 4, 5 многоканальной первичной измерительной аппаратуры, циклически действующий объект, коммутаторы б, 7, последовательные фильтры 8, 9, устройства 10, 11 выборки и хранения аналоговой информации, центральный коммутатор 12, аналого-цифровой преобразователь 13, цифровую магистраль 14, включающую Фурье-процессор 15. буферное оперативное запоминающее устройство 16, микроконтроллер 17, интерфейсы 18, 19, 20, синхронизатор 21, блок 22 фиксации периода цикла объекта, формирователь контрольных сигналов 4с и 4 за ф-лы, 4 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

{21) 5029413!21 (22) 06.0292 (46) 30.1193 Бюл. Йя 43-44 (71) Государственное научно-производственное малое предприятие "Фирма "Интертехнолог" (72) Клобуков ВА; Ковалев ИА; Куликов ВА; Куприянов А.В„Петров АА; Тихомиров ЕЛ. (73) Государственное научно-производственное малое лредйриятие "Фирма "Интертехнолог" (54) СПОСОБ МНОГОКАНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ О КОЛЕБАНИЯХ

ИЗМЕРЯЕМЫХ йАРАМЕТРОВ ЦИКЛИЧЕСКИ

ДЕЙСТВУЮЩЕГО ОБ ЕКТА В ТЕКУЩЕМ

МАСШТАБЕ ВРЕМЕНИ (ЕГО ВАРИАНТЫ) И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в тех отраслях (в) Rß (1ц 2003986 С1 (51) 5 О 01 К 33 66 где необходимо высокоточное и малоинерционное определение спектров колебаний параметров объектов и осуществление на его основе контроля, анализа, управления, диагностики и аварийной защиты объектов в целом или их отдельных частей.

Устройство содержит блоки 2, 3, 4, 5 многоканальной первичной измерительной алларатуры, циклически действующий объект, коммутаторы б, 7, последовательные фильтры 8, 9, устройства 10, 11 выборки и хранения аналоговой информации, центральный коммутатор 12, аналого-цифровой преобразователь 13, цифровую магистраль 14, включающую Фурье-процессор 15, буферное оперативное запоминающее устройство 16, микроконтроллер 17, интерфейсы 18, 19, 20, синхронизатор 21, блок 22 фиксации периода цикла объекта, формирователь контрольных сигналов. 4 с и 4 зл. ф-лы,4 ил.

2003986

Изобретение относится к области информатики и контрольно-измерительной технике, касается многоканальНого аналого-цифрового преобразования информации а колебаниях измеряемых параметров циклически действующего объекта в текущем масштабе времени и может быть использовано преимущественно в приборостроении, машиностроении, энергетике, радио- и гидропокации, сейсмографии, геофизике. связи, радиоастрономии, на транспорте, в медицинской технике и в других отраслях, где необходимо высокоточное и малоинерционнае определение спектров колебаний параметров объектов и осуществление на его основе контроля, анализа, управления, диагностики и аварийной защиты объектов в целом или их отдельных частей, Циклически действующими обьектами являются многие объекты техники: двигатели. турбины, генераторы, компрессоры; транспортные средства и др., а также агрегаты, работа которых сопровождается циклическими изменениями во времени таких параметров. как вибрации корпуса, давление, температура, плотность, расход и скорость течения рабочего тела, различные электромагнитные характеристики и т,п. Источником колебаний укаэанных параметров является, как правило, движение или изменение состояния обьекта в целом или его отдельных частей. К циклически. действующим объектам можно отнести не только обьекты техники. но и некоторые физические тела, астрономические абьекты, а также организмы животных и чЕловека.

В настоящее время существуют спосо-бы и устройства для оперативнога контроля и диагностики абьектов техники, основанные на анализе спектров колебаний измеряемых параметров, преимущественна вибраций (виброкантраль. и вибродиагностика), которые требуют для своей эффективной реализации достаточно точные, быстродействующие, надежные и недорогие относительна эффекта от их использования способы и устройства для многоканального преобразования измерительной информации в текущем масштабе времени (см., например, Балицкий Ф.Я., и др. Современные методы и средства вибрацианной диагностики машин и конструкций.

Технический прогресс в машиностроении.

8ып. 25, M.: Международный центр научной и технической информации. Институт машиноведения AH СССР, 1990; с 165).

Кроме того, заявляемое техническое решение мажет быть использовано для реше. ния задач распознавания образок обработки сложных сигналов различной природы, восстановления трудно формализуемой, неполной ипи зашумленной информации, получения и анализа .энцефалограмм, кардиограмм, миограмм и т.п.

Широко известны способы преобразования информации о колебаниях измеряемых параметров обьекта путем получения

10 па каналам первичной измерительной аппаратуры аналоговых сигналов, их фильтрации в задаваемом диапазоне частот. разложения в спектр, определения спектральных характеристик и передачи преобразованной

15 информации пользователю в аналоговом виде(см„например, Бишард Е.Г. и др. Аналоговые электроизмерительные приборы.

M,: Высшая школа, 1991, с,315 — 341), Существует несколько способов определения характеристик спектров, При использовании одного из них измеряемый сигнал подают на входы параллельных фильтров, каждый из которых настраивают на пропускание узкой паласы (в пределах точности измерений) фиксированных частот, а на выходе каждого фильтра измеряют амплитуду соответствующей гармонической составляющей сигнала с помощью регистрирующего прибора. При использовании другого способа измеряемый сигнал подают на вход одного

30 узкополосного фильтра, который последовательно перестраивают в задаваемой фиксированной полосе частот. При каждой настройке фильтр пропускает очередной гармонический сигнал, амплитуду которого

35 также измеряют регистрирующим приборам. а частоту определяют по настройке предварительно откалиброванного фильтра, Известны также осциллографические способы анализа спектра, при реализации которых вместо перестраиваемого фильтра используют узкополосный фильтр и гетеро40 динный принцип преобразования частоты

8 качестве регистрирующих приборов в аналоговых устройствах для осуществления укаэанных выше способов преобразования информации — анализаторах спектров — используют электронные лучевые.осциллографы, шкальные электроиэмерительные и контрольные самозаписывающие приборы.

Промышленностью выпускаются анали50 заторы спектров аналоговых измерительных сигналов, которые хотя и могут длительное время (порядка нескольких минут); что практически не позволяет использовать их дпя контроля и управления абьектов в.текущем масштабе времени, Кроме того, аналоговые анализаторы спектра, обеспечить необходимую дпя практики точ55. ность (1-2%) обработки спектра колебаний измерительного сигнала, на эа достаточно

2003986 как правило, являются одноканальными, не обеспечивают. записи на твердую копию, требуют длительного времени для проведения градуировак, калибровак, периодической настройки и вторичной обработки, нестабильны в работе и слабо защищены от помех, особенна B производственных условиях.

Преимуществами па точности, надежности и эксплуатационным характеристикам обладают способы и устройства для преобразования информации о колебаниях параметров объекта, основанные на аналого-цифровых принципах обработки измерительных сигналов. При таких способах обработки осуществляют аналого-цифровые преобразования измеряемого сигнала и определяют амплитуды и частоты его гармонических составляющих с помощью микропроцессоров и микроконтроллеров, обеспечивающих цифровую обработку сигнала на основе алгоритмов прямого и обратного быстрого преобразований Фурье (Фурье-преобразований), а также автоматизацию процедуры измерений (см„ например, Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы, Киев: Выща шкала, 1986, с,455 — 456). Так, реализующий аналого-цифровой способ преобразования измерительных сигналов отечественный цифровой низкочастотный анализатор спектра типа СК-4-72/2 обеспечивает определение спектра частот в диапазоне от 0,605 Гц до 20 кГц с погрешностью определения частоты па экрану индикатора при помощи яркостной метки не более 1%, погрешность измерения амплитуды с помощью цифрового индикатора 4%. Другой цифровой анализатор спектра фирмы "Брюель и Къяер" (Дания) типа 2131 осуществляет обработку спектра входного сигнала в диапазоне частот ат 1,6 Гц да 20 кГц, Время определения спектра па одному каналу составляет от 45 да 60 с. Несколько большими информационными возможностями обладают двухканальный анализатор спектра частот типа

2133 и последующие разработки этой же фирмы (см. каталог фирмы "Bruel f Kjaer":

Short Torm Catalogue 1991. instrumentation

for Sound, Vibration, thermal Enviroment and

Gas measurements, and Signai Analysis, Denmark). Указанные цифровые анализаторы обладают возможностью связи с персональными компьютерами (ЭВМ) длл отображения, накопления и вторичной обработки информации; выдаваемой анализаторами, Однако и эти анализаторы спектра не обеспечивают одновременно достаточной полноты информации и быстродействил в текущем масштабе времени и поэтому не

50 находят широкого практического применен>ля для решенил задач управления, контроля, диагностики и аварийной защиты объектов. Кроме того, данные анализаторы спектра хотя и являются универсальными, на, как правило. одноканальными и весьма дорогостоящими приборами (до нескольких сот тысяч долларов) и по стоимости в ряде случаев могут превышать стоимость некоторых защищаемых объектов техники.

В настоящее время известны и находят все более широкое применение при решении задач контроля, управления, диагностики и аварийной защиты объектов техники специализированные способы и устройства для многоканального преобразования информации о колебаниях параметров объектов в текущем масштабе времени. Так, по авт.св.СССР ¹1631309, кл. G 01 Н 1/00, 6

01 M 1/22, 24.06.88, известно подобное устройство, используемое для измерений вибраперемещений ротора паровой турбины, по авт.св. СССР № 1636706, кл. G 01 M 15/00. 19.01,89, известно устройство, используемое в системе управления при проведении испытаний турбины, по авт.св.

ЧСФР № 265956, кл. F 01 D 17/00, G 05 D

13/00, 08.07.87, известно устройство, которое применяется в системе автоматического регулированил частоты вращения турбины, по авт,св. СССР N 1534337, кл. G

01 К 13/08, 26.06,87. известно аналогичное устройство для измерения температуры вращающихся объектов, из описанил патента США ¹ 4683542, кл, G 01 Н, 6 01 М, G 06

F, кл. 364 — 508, 11.04.84, известно устройство, используемое для вибрационного контроля, диагностики и аварийной защиты роторных машин. Для этих же целей используются другие устройства (см. например, международная залвка ¹ 86-04137. кл. 6 01

Н 1/00; апублик. 17.07.86,. заягка Японии ¹

1-1306032, кл. 6 01 Н 11/00, 17!00, опублик.

29.05.89, заявка Великобритании ¹

2225125, кл, G 05 В 15/02, кл. 6 3 К, опубли к, 23.05.90 и др,).

В справочнике под общей редакцией

Клюева S,Б. Технические средства диагностирования, — М.: Машиностроение, 1989, с.

672, приведены и систематизированы многочисленные примеры, реализующие способы и устройства преобразования информации а колебаниях циклически действующих объектов в текущем масштабе времени применительна к электрорадиоэлектроннойаппаратуре, устройствам вычислительной техники и систем управления, энергетическим объектам, тхенолагическому оборудованию, транспорту, двигателям летательных аппаратов, строительным ма2003986

1О

30

55 шинам и конструкциям, газопроводам. обьектам металлургического производства и сельскохозяйственным машинам. В этом справочнике и среди всех перечисленных выше технических решений наиболее близкими аналогами к изобретению являются способ и устройство преобразования информации, реализованные в системе вибрационной диагностики турбогенератора, схема которой представлена на с.265. По этой схеме аналоговые сигналы, зависящие от параметров вибраций ротора турбогенератора, передаются от датчиков вибраций по каналам первичной измерительной аппаратуры в блок ввода информации в ЭВМ, где, коммутируя каналы, последовательно преобразуют поступающие по ним сигналы из аналоговой в цифровую фОрму и синхронно с вращением ротора передают преобразованную таким образом информацию в

ЭВМ. По мере буферизации необходимой информации за заданный промежуток времени с помощью программ, заранее введенных в Э ВМ, осуществляют быстрое

Фурье-преобразование принятого сигнала и определяют характеристики его спектра.

Передача очередного машинного слова цифровой информации в ЗВМ осуществляется при соблюдении условий синхронности с. вращением ротора и готовности ЭВМ принять зту информацию в соответствии с программой. В приведенной системе значительная часть времени ЭВМ тратится на обработку уже поступившей информации, в течение которого новая информация о состоянии обьекта не поступает.

Прототипом заявляемого технического решения является способ многоканального преобразования информации о колебаниях измеряемых параметров циклически действующего обьекта в текущем масштабе времени и устройство для его осуществления, реализованные в автоматической системе промышленного контроля машин типа PR

3000 фирмы "Филипс" (см. рекламный проспект фирмы "Филипс" А Super Vision от

Turbine supervision, industrial automation—

МасЫпе Monitoring Systems, 0ata

Acqnistion and monitoring system PR 3000, Philips 6mb H: Unternehmensherelch

Electronik fuer Wissenschaft und Industrie, Hamburg, 1990). В указанном способе аналоговые сигналы, зависящие от параметров вибраций объекта, вырабатываемые датчиками, входящими в состав первичной измерительной аппаратуры, по не более чем 64 каналам поступают в систему преобразования информации типа PR 3000. В этой системе преобразование информации осуществляют путем периодической коммутации каналов, фильтрации сигналов в задаваемом диапазоне часто, аналого-цифрового преобразования, буферизации, вычисления коэффициентов разложения в ряды Фурье преобразованных в цифровую форму сигналов с помощью микропроцессора (Фурье-процессора), вторичной обработки и передачи преобразованной информации пользователю, Устройство, реализующее указанный способ, содержит многоканальную первичную измерительную аппаратуру для получения аналоговых сигналов, зависящих от параметров объекта, включающую датчики измеряемых параметров. Каналы первичной аппаратуры подключены параллельно через фильтры к центральному коммутатору, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем. Выход аналого-цифрового преобразователя связан с цифровой магистралью, к которой подключены микропроцессор с буфером для разложения поступающих в устройство сигналов за задаваемые промежутки времени в ряды Фурье, буферное оперативное запоминающее устройство для буферизации обработанной цифровой информации, микроконтроллер для управления процессом преобразования информации и интерфейсы связи с устройствами пользователя.

Кроме аналоговых в систему могут поступать дополнительно до двенадцати входных дискретных сигналов, а сама система вырабатывает до восемь выходных дискретных сигналов, которые могут использоваться в качестве контрольных управляющих или для аварийной защиты объекта. Устройствами пользователя могут быть контрольно-сигнальная аппаратура, аппаратура управления и компьютеры (ЭВМ). Применение компьютеров более предпочтительно, так как они позволяют накапливать, записывать информацию, производить ее отображение, анализ и вторичную обработку произвольным образом в соответствии с составленными и рограммами.

Недостатками прототипа, затрудняющими его практическое использование, являются, во-первых, невысокая степень быстродействия обработки сигналов (до нескольких минут), обусловленная необходимостью проведения трудоемких операций по вычислению характеристик спектра при проведении Фурье-преобразований, когда необходимо постоянно вычислять тригонометрические функции, соответствующие различным гармоническим составляющим спектра и произвольному текущему времени поступления цифровой информации относительно начала цикла обьекта, 2003986

10

50 во-вторых, последовательный опрос измерительных каналов, приводящий к тому, что поступающая в устройство цифровал информация соответствует различным моментам времени, что в ряде случаев, например при анализе пространственной картины колебаний параметров объекта или при анализе его динамических характеристик, искажает реальный процесс действия объекта и вносит дополнительные погрешности измерений. Выход из строя хотя бы одного элемента системы (датчика канала, блока и т,д,) может привести к выходу из строя системы в целом. так как она может выработать совершенно неприемлемый сигнал управления или аварийной защиты, не соответствующий действительной ситуации. Для достижения приемлемага быстродействия в устройстве-прототипе испопьзу от дорогие и дефицитные элементы цифровой вычислительной техники. что значительно увеличивает его стоимость.

Как показала демонстрация устройствапрототипа, проведенная в 1989 г на Г10 "Метаплический завод" в Ленинграде, э также в представительстве фирмы "Филипс" B Гамбурге (ФРГ) в 1990 г., при обработке сигналов по четырем каналам и длл получения характеристик трех гармонических составляющих каждого сигнала требуется около 2 мин, чта явно неприемлемо по быстродействию для решения многих перечисленных выше практических задач.

Изобретение решает задачу существенного повышения скорости и надежности многоканального преобразования информации а колебаниях измеряемых параметров циклически действующего объекта в текущем масштабе времени при сохранении приемлемых характеристик точности обработки сигналов (1 — 2 Д) и использовании недефицитных и относительно недорогих элеметов цифровой техники.

Кроме того, заявляемое техническое решение может быть использовано для решения задач распознавания образов: обработки сложных сигналов различной природы, восстановления трудно фармапизуемай, неполной или зашумленной информации. получения и анализа энцефалограмм, кардиограмм, миограмм и т.п, Сущность заявляемого способа состоит в том, чта при получении па каналам первичной измерительной аппаратуры аналоговых сигналов, зависящих ат параметров обьекта, периодической коммутации каналов, фильтрации сигналов в задаваемом диапазоне частот, аналого-цифровом преобразовании, вычислении коэффициентов разложения в ряды Фурье преобразованных в цифровую форму сигналов, буферизации, вторичной обработке и передаче преобразованной информации пользователю предлагается фиксировать каждый цикл действия объекта и определять его текущий период: каналы коммутировать, а поступа ащие по ним сигналы фильтровать и и реобразовы вать в цифровую форму фиксированными группами каналов nooseредно, причем внутри каждой группы каналы коммутировать параллельно и синхронно между собой, поступающие по ним сигналы в течение каждого периода коммутации параллельно и синхронно фильтровать и запоминать, а загем последовательно преобразовывать из аналоговой в цифровую форму, при коммутации, в момент определения каждого текущего периода цикла обьекта вычислять и устанавливать текущий период коммутации группы каналов —àêèì образом,,чтобы число коммутаций в течение цикла действия обьекта, а также число непрерывных коммут, öèé каждой группы каналов за один ипи несколько циклов действия объекта сохранить постоянными, периоды коммутаций групп каналов чередовать с равными по числу текущих циклов объекта периодами вычислений коэффициентов Фурье и вторичной обработки информации, поступающей по этой группе каналов; число групп каналов, каналов в группе, число коммутаций групп каналов за период цикла действия объекта, число циклов действия обьекта за период непрерывной коммутации каждой группы каналов предварительно фиксировать в виде постоянных величин и выбирать из рлда 2", где n =- О, 1, 2, 3 и т.д. — натуральный ряд чисел.

В частных случаях реализации указанного способа предлагается при вычислениях коэффициентов разложения преобразованных сигналов в ряды Фурье для каждой гармонической составляющей использовать вычисленные заранее и хранимые в виде массива констант цифровые значения тригонометрических функций, со ответствующие установленным гармоническим СОставляющим и састояни30 05beKTe относительно фиксируемого начала его цикла действия, а также представлять преобразованное в дваичну а цифровую форму значение измеряемого сигнала в виде суммы двух слагаемых, содержащих соответственна старшие v; младшие разряды, которые умножать нэ константу — постоянное значение тригонометрической функции, а полученные произведения суммировать.

2003986

Для обеспечения контроля преобразуемой информации предлагается в процессе преобразования вырабатывать контрольный сигнал с фиксированными амплитудой, фазой относительно цикла действия объекта и частотой, как правило, заведомо отсутствующей в спектре частот аналоговых измерительных сигналов, контрольный сигнал пода вать в первичную аппаратуру и суммировать с измерительными сигналами, а затем по результатам разложения суммарных сигналов в ряды Фурье и вторичной обработки с учетом контрольного сигнала корректировать получаемую информацию и тестировать каналы путем сравнения исходных и рассчитанных по коэффициентам

Фурье параметров контрольного сигнала.

Сущность заявляемого устройства, осуществляющего заявляемый способ, состоит в том, что в данном устройстве, содержащем многоканальную первичную измерительную аппаратуру для получения аналоговых сигналов, зависящих от параметров объекта, включающую датчики измеряемых параметров и подключенную на аналоговых магистралях параллельно через фильтры к центральному коммутатору, связанному через аналого-цифровой преобразователь с цифровой магистралью, к которой подключены Фурье-процессор с буфером, микроконтроллер, буферное оперативное запоминающее устройство и интерфейсы устройств пользователя, предлагается выделить на аналоговых магистралях связи первичной аппаратуры с центральным коммутатором параллельные ветви, где установить дополнительные коммутаторы, подключить к их синхронным входам соот ветствующие груп и ы выходов первичной измерительной аппаратуры, а выходы дополнительных коммутаторов через фильтры и устройства выборки и хранения аналоговой информации подключить к центральному коммутатору, связать микроконтроллер с устройством управления, второй вход которого подключить к блоку фиксации текущего периода цикла объекта, а выход параллельно соединить с дополнительными коммутаторами, при этом число .дополнительных коммутаторов и число синхронных входов в дополнительных коммутаторах установить иэ ряда 2".

Для осуществления контроля преобра зуемой информации в заявляемом устройстве предлагается соединить микроконтроллер через устройство управления с формирователем контрольных сигналов, а его выход параллельно подключить к соответствующим входам каналов первичной аппаратуры.

50 автоматического резервирования измерительных каналов.

В частных случаях реализации устройства предлагается включить в состав Фурьепроцессора постоянное запоминающее устройство, где хранить константы — цифровые значения тригонометрических функций, соответствующие установленным гармоническим составляющим разложения в ряду

Фурье и текущему состоянию объекта относительно фиксируемого начала его цикла.

Предлагается ввести в состав Фурьепроцессора с буфером включенные параллельно между собой пары цифровых умножителей, часть двоичных входов которых подключить к постоянному запоминающему устройству,а другую часть первого умножителя связать с выходами старших разрядов буфера, а второго умножителя — c выходами младших разрядов, причем выходы умножителей подключить к входу сумматора, Технические результаты, достигнутые при осуществлении изобретения, заключаются в существенном повышении быстродействия преобразования информации практически беэ потерь точности определения спектра параметров колебаний, Кроме того, при использовании синхронной группозой обработки измерительных сигналов устраняются погрешности, обусловленные в прототипе несинхронностью фиксации параметров обьекта, что важно, например, при определении пространственной картины распределения параметров объекта во времени, например при определении пространственной картины распределения векторов параметров вибраций (виброускорения, виброскорости и виброперемещения) в различных точках объекта и проведении его динамического анализа.

Благодаря. формированию контрольных сигналов с последующим тестированием преобразуемой информации осуществляется самодиагностика заявляемого устройства, а следовательно, повышается надежность его работы и исключается действие ошибочных сигналов, обусловленных выходом из строя хотя бы одного элемента устройства, влияющего на его работу. При этом также появляется воэможность осуществления

Как показали результаты опытной проверки заявляемого устройства, при его 32канальной реализации период получения полной информации о спектре колебаний параметров обьекта, включающем 16 его гармонических составляющих, составляет около 2 с. С уменьшением числа каналов быстродействие устройства увеличивается.

- 13

2003986

Сравнительные стендовые испытания заявляемого устройства по определению характеристик вибраций различных объектов с использованием штатной виброаппаратуры отечественного и зарубежного производства, проведенные на вибростендах НПО ЦКТИ им. И.И.Полэунова (г,С-Петербург), показали, что при использовании заявляемого технического решения, обеспечивающего значительно более высокую степень быстродействия (более чем на порядок), точность получаемых результатов находится на уровне. достаточном при практическом использовании заявляемого устройства для решения задач управления,, диагностики и аварийной защиты объектов в текущем масштабе времени. Например, предельная погрешность измерения амплитуды основной гармонической составляющей не превышает при этом 1,5 g, а фазы—

2о

На фиг.1 представлена функциональная блок-схема устройства по п.5 формулы изобретения, при работе этого устройства реализуется способ по п.1 формулы изобретения; на фиг.2 — функциональная блок-схема устройства по п.8 формулы изобретения, при работе которого реализуется способ по п.4 формулы; на фиг.3 — принципиальная схема цифрового умножителя, входящего в состав Фурье-процессора; на фиг.4 — временные диаграммы работы отдельных блоков устройства, иллюстрирующие последовательность преобразования информации по заявляемому способу, Устройство (фиг.1) для многоканального преобразования информации о колебаниях измеряемых параметров циклически действующего обьекта 1 в текущем масштабе времени содержит блоки 2, 3, 4, 5 многоканальной первичной измерительной аппаратуры для получения аналоговых измерительных сигналов в текущем масштабе времени, которые включают датчики измеряемых параметров, непосредственно связанные с объектом 1. Укаэанные блоки разделены на две группы: в первую группу входят блоки 2, 4, во вторую группу — блоки

3, 5. Выходы блоков 2, 3 подключены к входу дополнительного коммутатора 6. а блоков 4, 5 — дополнительного коммутатора 7. На выходах дополнительных коммутаторов 6, 7 в параллельных аналоговых магистралях установлены последовательно фильтры 8, 9 и устройства 10, 11 выборки и хранения аналоговой информации, выходы которых подключены к центральному коммутатору 12, Выход:центрального коммутатора связан с входом аналого-цифрового преобразователя 13, выход которого включен в цифровую

Выходы умножителей 26, 27 подключены к входам сумматора 28, выход которого

55 включен в цифровую магистраль 14, связы5

ЗО

40 магистраль 14, Кроме того, в цифровую магистраль 14 включены Фурье-процессор 15 с буфером. буферное оперативное запоминающее устройство 16, микроконтроллер 17 и интерфейсы 18, 19, 20 устройств пользователя, В качестве устройств пользователя могут применяться контрольно-сигнальная аппаратура, аппаратура управления объектом, компьютеры (3BM) и другие устройства, которые могут использоваться для контроля параметров и управления обьектом, оперативного отображения, накопления, документирования и произвольной обработки поступившей информации, анализа, выдачи световых и звуковых сигналов аварийной защиты, аварийного выключения объекта и решения других самых разнообразных задач. Кроме того, интерфейсы 18, 19, 20 могут обеспечить соединение нескольких заявляемых устройств друг с другом в единый комплекс, существенно увеличив его возможности. Микроконтроллер двусторонней связью соединен с устройством управления — синхронизатором

21, другой вход которого подключен к блоку

22 фиксации периода (цикла) объекта 1. Синхронизирующий выход устройства управления — синхронизатора 21 подключен к соответствующим входам коммутаторов 6, 7, 12 и аналого-цифрового преобразователя 13.

Контрольный выход устройства 21 связан с входом формирователя 23 контрольных сигналов (фиг.2), выход которого параллельно подключен к блокам 2, 3, 4, 5 многоканальной первичной измерительной аппаратуры.

Фурье-процессор 15 (фиг.3) содержит постоянное запоминающее устройство 24 для хранения массива констант — цифровых значений тригонометрических функций, соответствующих установленным гармоническим составляющим разложения поступающих сигналов в ряды Фурье и текущему состоянию объекта относительно фиксируемого начала его цикла, а также буфер 25 для хранения цифровых значений параметров объекта 1, формируемых аналого-цифровым преобразователем 13 за один период опроса группы измерительных каналов. Выходы, соответствующие старшим разрядам буфера 25, подключены к соответствующим входам цифрового умножителя

26, а младшим разрядам — умножителя 27. вающую Фурье-процессор 15 и контроллер

17.

Работает устройство, осуществляющее предлагаемый способ, следующим образом.

2003986

В процессе действия обьекта 1 с помощью датчиков измеряемых параметров совместно с соответствующими блоками 2, 3, 4, 5 многоканальной. первичной измерительной аппаратуры непрерывно вырабатываются аналоговые сигналы, зависящие от параметров объекта l. Кроме того, блоком

22 фиксации периода (цикла) обьекта формируются импульсы (фиг.4а), период которых Тр равен периоду цикла действия обьекта 1. При этом передний фронт каждого такого импульса условно принимают за начало цикла действия объекта 1 (здесь и далее на фиг.4 ордината каждого импульса соответствует логической "1"). Блоки 2, 3, 4, 5 многоканальной первичной измерительной аппаратуры, разделенные на две группы, передают измерительную информацию по соответствующим аналоговым магистралям на синхронные входы дополнительных коммутаторов б, 7. При t = О, что соответствует моменту фиксации начала цикла действия обьекта 1, сигнал начала цикла подается с блока 22 на вход устройства управления— синхронизатора 21, при взаимодействии которого с микроконтроллером 17 и через цифровую магистраль 14 с Фурье-процессором 15 определяют текущий период коммутации очередной группы измерительных каналов с помощью дополнительных коммутаторов б, 7, до момента времени фиксации очередного цикла обьекта 1. В рассматриваемом на фиг.4 примере период коммутаций установлен равным двум циклам действия обьекта 1. 8 общем случае период таких непрерывных коммутаций устанавливают из условия постоянства числа коммутаций в течение каждого цикла действия объекта.

Это число выбирают из ряда 2". 8 заявляемом устройстве оно установлено равным 32 (2 в степени 5) для обеспечения достаточных быстродействия и точности определения характеристик спектра, Таким образом, с помощью действующих синхронно между собой дополнительн ых коммутаторов 6. 7 вначале осуществляется подключение к аналоговым магистралям выходов блоков 2, 4 первичной аппаратуры. Моменты времени этих подключений соответствуют передним фронтам импульсов, представленных на фиг,46,r.

Пройдя синхронно через дополнительные коммутаторы 6, 7, аналоговые измерительные сигналы фильтруются в задаваемом диапазоне частот с помощью фильтров 8, 9, а их мгнОвенные величины напряжений. (или таков) запоминаются в устройствах 10, 11 выборки и хранения аналоговой информации. Через предварительно устанавливаемое время задержки Т, (фиг.4д) с помощью

45 ку и аварийную защиту обьекта 1. .После обработки информации, поступающей по измерительным каналам от блоков

2, 4 первичной аппаратуры, совершенно идентично преобразуются измерительные

50 сигналы, поступающие в устройство от блоков 3, 5 первичной аппаратуры, Этому преобразованию соответствуют временные диаграммы (фиг,4 в,д,ж,з);

Таким образом, в течение первых четырех циклов действия объекта 1 осуществляется синхронный опрос первой группы каналов, следующие четыре цикла обеспечивают обработку принятой при этом опросе информации, последующие четыре цикла синхронно принимают информацию от вто5

ЗО устройствауправления — синхронизатора21 срабатывает центральный коммутатор 12, осуществляется последовательное подключение к входу аналого-цифрового преобразователя 13 выходов устройств 10, 11 выборки и хранения аналоговой информации. Моменты времени коммутаций центрального .коммутатора соответствуют передним фронтам импульсов, представленных на фиг.4е. Аналого-цифровой преобразователь 13 обеспечивает последовательную выдачу информации, представляемой в виде набора двоичных кодов, s ц и ф р оoвBу ю м аeг и сoтTрpаeл ь b 1144, где под управлением Фурье-процессора 15 этэ информация помещается в буфер 25, Такая последовательность непрерывного накопленИя информации, поступающей с выходов блоков 2,4, осуществляется в рассматриваемом примере в течение периода времени, соответствующего четырем циклам действия обьекта 1, после чего в течение промежутка времени Тф (фиг.4э) осуществляются

Фурье-преобразование и вторичная обработка информации. поступившей в буфер 25

Фурье-процессора 15, Устройство управления — синхронизатор 21 по мере поступления на его вход очередного сигнала с выхода блока 22 обеспечивает коррекцию частот срабатывания управляемых с его помощью устройств. После заполнения буфера 25 в течение периода времени Тф осуществляются Фурье-обработка и вторичная обработка принятой цифровой информации по произвольным программам, предварительно заложенным в Фурье-процессор 15

Обработанная таким образом цифровая информация с помощью Фурье-процессора 15 по цифровой магистрали 14 передается в буферное оперативное запоминающее устройство 16 или через соответствующие интерфейсы 18, 19, 20 — в устройства пользователя, обеспечивая тем самым оперативный контроль; управление, диэгности2003986 рой группы каналов, следущие четыре цикла — обработку этой информации и т,д.

При работе устройства с помощью формирователя 23 контрольных сигналов вырабатывается контрольный сигнал постоянной частоты, амплитуды и фазы относительно цикла действия обьекта 1, для чего сигнал начала цикла обьекта 1 от блока

22 через устройство управления — синхронизатор 21, связанный с микроконтроллером

17, подается на формирователь 23 контрольных сигналов. Как правило, в качестве контрольного сигнала используют меандр (сигнал прямоугольной формы), С выхода формирователя 23 указанный сигнал подается параллельно на соответствующие входы блоков 2, 3, 4, 5 первичной аппаратуры, где суммируется с измерительными сигналами. В ходе Фурье-преобразований и вторичной обработки, осуществляемой

Фурье-процессором 15. контрольный сигнал учитывают при получении спектра. При его анализе по специально разрабатываемым алгоритмам самодиагностики устройства определяют исправность устройства в целом и его отдельных каналов. При этом имеется возможность автоматического резервирования измерительных каналов в случае их выхода из строя, Поскольку в заявляемом техническом решении опрос измерительных каналов синхронизируется с циклом действия объекта 1, момент времени поступления очередной группы информации соответствует строго фиксированному состоянию обьекта относительно принятого начала цикла.

Следовательно, при этом тригонометрические функции: синус и косинус, используемые при, проведении

Фурье-преобразований, для каждой гармонической составляющей можно не вычислять в каждом текущем цикле, а использовать заранее вычисленный массив этих функций, каждый элемент которого соответствует определенному номеру гармонической составляющей и положению объекта относительного начала цикла. Указанные массивы тригонометрических функций предварительно записывают и хранят в постоянном за оминающем устройстве 24, входящей в состав Фурье-процессора 15.

При проведении Фурье-преобразований необходимо принятое и .записанное в буфер 25 Фурье-процессора 15 двоичное машинное слово информации умножить на соответствующее значение тригонометрической функции, хранящееся в постоянном запоминающем устройстве 24, Для ускорения такого умножения без потерь точности получаемых результатов цифровая инфор10 телей 26, 27 подаются на вход сумматора 28.

15 Результаты вычислений поступают через

50

25 мация с выходов старших разрядов буфера

25 подается на вход умножителя 26, а младших разрядов — на вход умножителя 27. Одновременно с этим и параллельно под управлением Фурье-процессора 15 с выхода постоянного запоминающего устройства

24 на другие двоичные входы умножителей

26, 27 подаются цифровые значения тригонометрических функций, отвечающие обрабатываемой гармонической составляющей и текущему положению обьекта относительно начала его цикла действия. Полученные результаты умножений с выходов умножицифровую магистраль 14 в Фурье-процессор

15. Таким образом, благодаря параллельному цифровому умножению сокращается необходимое число двоичных входов цифровых умножителей, что приводит к возможности использования более дешевых и недефицитных умножителей, а также к повышению скорости и точности Фурье-преобразований измеряемых сигналов.

В заявляемом техническом решении число групп каналов, каналов в группе, число коммутаций групп каналов эа период цикпа действия объекта, число циклов действия обьекта за период непрерывной коммутации каждой группы каналов предварительно фиксируют в виде постоянных величин и выбирают из ряда 2", Это позволяет при синхронизации, Фурье-преобразованиях и вторичной обработке во многих случаях заменять арифметические числовые операции, выполняемые Фурье-процессором 15, регистровыми операциями сдвига, которые по быстродействию более чем на порядок превосходят арифметические операции, и тем самым значительна повысить быстродействие устройства.

Устройство для многоканального преобразования информации о колебаниях измеряемых параметров циклически действующего обьекта 1 в текущем масштабе времени по п.8 формулы изобретения, при работе которого реализуется способ по п.4 формулы, содержит блоки 2, 3, 4, 5 многоканальной первичной измерительной аппаратуры для получения аналоговых измерительных сигналов в текущем масштабе времени, включающие датчики измеряемых параметров, непосредственно связанные с объектом 1. Например, для измерения вибраций технического обьекта в качестве таких блоков используют вибропреобразователи, служащие для преобразования механических колебаний корпуса объекта 1 в измерительный электрический сигнал. При этом на практике применяют в

2003986

10

30

50 основном вибропреобразователи индукционного или пьезоэлектрического типа, Принцип действия индукционных преобразователей основан на использовании эффекта электромагнитной индукции.

Наибольшее распространение для решения задач технической вибродиагностики получили пьезоэлектрические вибропреобразоаатели (акселерометры). Основной элемент такого акселерометра — кварцевый кристалл или пластина, выполненная иэ пьезокерамики, которые под действием сейсмической массы преобразуют виброускорение в пропорциональное ему электрическое напряжение (см., например, Алексеева T.В. и др, Техническая диагностика гидравлических приводов. — M,: Машиностроение, 1989, с. 158 — 177), Выходы блоков 2, 3, 4, 5 подключены к соответствующим входам коммутатора 12.

Выход коммутатора 12 связан с входом аналого-цифрового преобразователя 13. выход которого включен в цифровую магистраль

l4. Кроме того, в цифровую магистраль 14 включены Фурье-процессор 15 с буфером, буферное оперативное запоминающее устройство 16, микроконтроллер 17 и интерфейсы 18, 19, 20 устройств пользователя. В качестве устройств пользователя могут применяться контрольно-сигнальная аппаратура, аппаратура управления обьектом, компьютеры (ЭВМ} и другие устройства, которые могут использоваться для контроля параметров и управления объектом, оперативного отображения, накопления, документирования и произвольной обработки поступившей информации. анализа, выдачи световых и звуковых сигналов аварийной защиты, аварийного выключения объекта и решения других самых разнообразных практических задач. Кроме того, интерфейсы 18, 19, 20 могут обеспечить соединение нескольких устройств друг с другом а единый комплекс, существенно расширив его возможности, Микроконтроллер 17 двусторонней связью соединен с устройством управления — синхронизатором 21, другой вход которого подключен к блоку22 фиксации периода (цикла) действия объекта 1. Синхрониэирующий выход устройства управления— синхронизатора 21 подключен к соответствующим входам коммутатора 12 и аналого-цифрового преобразователя 13. Контрольный выход устройства 21 связан с входом формирователя

23 контрольных сигналов, выход которого параллельно подключен к соответствующим входам блоков 2, 3, 4, 5 многоканальной первичной измерительной аппаратуры.

Работает устройство по п.8 формулы изобретения, реализующее предлагаемый способ по п.4 формулы. следующим образом.

8 процессе действия объекта 1 с помощью датчиков измеряемых параметров, входящих а состав соответствующих блоков

2, 3, 4, 5 многоканальной первичной измерительной аппаратуры, последняя непрерывно вырабатывает аналоговые сигналы, зависящие от измеряемых параметров объекта. Блок 22 фиксации периода (цикла) действия объекта 1 формирует импульсы (фиг,4а), период которых То равен периоду (циклу) действия объекта 1, При этом передний фронт каждого такого импульса уславно принимают за начало цикла действия объекта 1. Блок 22, устройство 21 и микроконтроллер 17 осуществляют синхронизацию работы коммутатора 12 относительно цикла действия. обьекта t, т.е, за один или несколько периодов (циклоа) действия объекта осуществляют через коммутатор 12 строго фиксированное число подключений к аналого-цифровому преобразователю 13 выходов блоков 2, 3, 4, 5 многоканальной первичной измерительной аппаратуры.

Таким образом, по каждому каналу за один цикл действия обьекта 1 аналого-цифровой преобразователь 13 обеспечивает передачу а цифровую магистраль 14 строго фиксированного числа цифровых значений, соответствующих параметрам объекта 1, причем порядковый номер каждого из этих значений определяет время определения соответствующего параметра относительно начала цикла.

Число коммутаций эа цикл действия обьекта 1 выбирают, как правило, из ряда

2". В устройстве это число установлено равным 32 = 2 для обеспечения достаточных

5 быстродействия и точности определения характеристик спектра измеряемых парамет-. роа.

8 момент фиксации начала цикла обьекта 1 импульс начала цикла, вырабатываемый блоком 22, подается на вход устройства управления — синхронизатора 21, при азаимодействии которого с микроконтроллером 17 определяют текущий(на данный цикл) период коммутации измерительных каналов с помощью коммутатора 12, Аналого-цифровой преобразователь 13 обеспечивает последовательную выдачу информации, представляемой в виде набора двоичных кодов; в цифровую магистраль 14, где под управлением Фурье-процессора 15 эта информация помещается а буфер 25.

Такая последовательность непрерывного накопления информации, поступающей с выходов 2, 3, 4, 5, осуществляется s рассматриааемом примере а течение периода времени, соответствующего четырем циклам

22

21

2003986 действия обьекта 1, после чего в течение промежутка времени Тф (фиг.4з) осуществляются Фурье-преобразование и вторичная обработка информации, поступившей в буфер 25 Фурье-процессора 15, С помощью устройства управления— синхронизатора 21 по мере поступления на

его вход очередного сигнала начала цикла с выхода блока 22 обеспечивается коррекция частот срабатывания коммутатора 12. После заполнения буфера 25 в течение периода времени Тф осуществляются Фурье-обработка и вторичная обработка принятой цифровой информации по произвольным программам, предварительно заложенным в Фурье-процессор 15. Обработанная таким образом цифровая информация с помощью

Фурье-процессора 15 по цифровой магистрали 14 передается в буферное оперативное запоминающее устройство 16 или через соответствующие интерфейсы 18. 19, 20 — в устройства пользователя, обеспечивая тем самым оперативный контроль, управление, диагностику и аварийную защиту объекта 1.

При работе устройства формирователь

23 контрольных сигналов совместно с микроконтроллером 17 и устройством управления — синхронизатором 21 вырабатывает контрольный сигнал постоянной амплитуды и фазы относительно начала цикла действия объекта 1. Частота контрольного сигнала в фиксированное число раз превосходит частоту циклов обьекта. При этом частоту контрольного сигнала выбирают такой, чтобы она отсутствовала или была минимальной в анализируемом спектре частот параметров объекта. Как правило, контрольный сигнал формируется в виде меандра (сигнала прямоугольной формы) или синусоиды. Для этого, например. микроконтроллер 17 может содержать буфер, где. записан ряд цифровых значений контрольного сигнала, соответствующих разным моментам времени относительно начала цикла действия объекта. При поступлении в микроконтроллер 17 от блока 22 через устройство 23 сигнала начала очередного цикла микроконтроллер

17 определяет текущий период (время цикла) действия обьекта и на его основе вычисляет период переключений коммутатора 12.

В своем составе микроконтроллер содержит цифроаналоговый преобразователь, на вход которого с периодом переключений коммутатора 12 последовательно и синхронно с действием обьекта из буфера подаются цифровые значения контрольного сигнала. Формируемый на выходе аналоговый контрольный сигнал через устройство

21 управления и формирователь 23 парал5

35 лельно подается на соответствующие входы блоков 2, 3, 4, 5 первичной измерительной аппаратуры. В этих блоках контрольный сигнал суммируется с выходным измерительным сигналом, а получаемые суммарные сигналы подаются на соответствующие входы коммутатора 12, В ходе Фурье-преобразований и вторичной обработки при определении спектров колебаний измеряемых параметров, осуществляемой Фурье-процессором 15, контрольный сигнал выделяют и исключают при анализе спектров колебаний измеряемых параметров. При этом по специально разработанным алгоритмам самодиагностики устройства и результатам анализа Bbl деляемого из суммарного спектра контрольного сигнала определяют исправность устройства в целом, а также его отдельных каналов, что исключительно важно для надежной диагностики, особенно в случае выявления аварийных ситуаций объекта 1 и принятия аппаратурой или оператором ответственного решения о защите обьекта. При этом алгоритмом работы цифровой части устройства предусматривается возможность автоматического резервирования измерительных каналов в случае их выхода из строя.

В примере реализации заявляемых способа и устройства на практике осуществляют непрерывные синхронные коммутации каждой группы измерительных каналов и сбор информации в буфер по каждой группе, содер>кащей четыре измерительных канала параметров обьекта B течение четырех циклов его действия. Затем в течение четырех последующих циклов обеспечивают обработку информации, поступившей в буфер по следующей группе каналов, ее обработку и т.д, При частоте действия обьекта, например, 50 Гц время непрерывной кол мутации группы каналов составит 80 мс. За зто врел1я осуществляют 128 коммутаций по каждому из четырех каналов группы с помощью дополнительных коммутаторов и прием за каждый цикл такого опроса 512 машинных слов информации. В течение последующих четырех циклов действия объекта осуществляют обработку информации по всем восьми группам. Таким образом, при частоте действия объекта 50 Гц полное время получения и обработки информации о спектре колебаний 32 параметров объекта в виде массива коэффициентов Фурье, включаю55 щих до 16 гармонических составляющих, равно 1,28 с. Учитывая необходимость затрат времени на передачу информации через интерфейсы в устройства пользователя, на преобразование этой информации в вид, удобный для пользователя, ее запись на

-23

2003986

А Super Vision of Turbine supervision.

Industrial Automation — Machine Monitoring

Sistems. Data Aequistion and Monitoring

20 Sistern PR 3000. Philips GmbH:

Unternehmensbereich Electronic fuer

Формула изобретения

1. Способ многоканального преобразо- 25 вания информации о колебаниях измеряемых параметров циклически действующего объекта в текущем масштабе времени путем получения по каналам первичной измерительной аппаратуры аналоговых

30 сигналов, зависящих от параметров объекта, периодической коммутации каналов, фильтрации сигналов 8 задаваемом диапазоне частот, аналого-цифрового преобразования, вычисления коэффициентов разложения в ряды Фурье, преобразованных в цифровую форму сигналов, буферизации, вторичной обработки и передачи преобразованной информации пользовате-40 лю, отличающийся тем. что фиксируют каждый цикл действия объекта и определяют его текущий период, каналы коммутируют, а поступающие па ним сигналы фильтруют и преобразуют в цифровую45 форму фиксированными группами каналов поочередно, причем s период коммутации каждой группы каналы коммутируют параллельна и синхронно между собой, поступающие по ним сигналы s течение50 каждого периода коммутации параллельна и синхронно фильтруют и запоминают, а. затем последовательно преобразуют . из аналоговой в цифровую форму, при коммутации в момент определения каждого теку-55 щего периода цикла объекта вычисляют и устанавливают текущий период коммутации группы каналов так, чтобы число коммутаций в течение цикла действия обьекта, а также число непрерывных коммутаций магнитные носители и отображение на дисплее ЗВМ и т.д, это время может несколько .увеличиться, на, как показала. опытная проверка, полное время получения информации о спектре для указанного обьекта не превышает 2 с, Опытная проверка устройства показала, что оно способно обеспечить обработку и накопление информации в буферном оперативном запоминающем устройстве за 8 ч работы обьекта и одновременно в текущем масштабе времени может выдавать информацию, необходимую для решения задач контроля, управления, диагностики и аварийной защиты объекта.

Благодаря использованию синхронной группоьай обработки информации уменьшаются погрешности, обусловленные различием моментов времени фиксации параметров объекта, что важно, например, при анализе пространственной картины распределения параметров объекта или при исследованиях его динамических характеристик, По массогабаритным характеристикам: масса не более 7 кг. габариты 450Х 200 X

Х140 мм, мощности электропитания — не более 20 Вт и достигаемой точности определения параметров спектра заявляемое устройство находится на уровне лучших мировых аналогов для подобного класса устройств, а по быстродействию, информативности (в комплексе с персональной 38M) и низкой стоимости оно намного превосходит существующие аналоги. (56) Рекламный проспект фирмы "Филипс".

Wissenschaft und industrie. Hamburg, 1990, каждой группы каналов за один или несколько циклов действия объекта сохранить постоянными, периоды коммутаций групп каналов чередуют с равными по числу текущих циклов действия обьекта периодами вычислений коэффициентов Фурье и вторичной обработки информации, поступающей по этой же группе каналов, число групп каналов, каналов в группе, число коммутаций rpynn каналов за период цикла действия объекта, число циклов действия объекта за период непрерывной коммутации каждой группы каналов предварительно фиксируют в виде постоянных величин и выбирают из ряда 2", где

n = О, 1, 2, 3, ... - натуральный ряд чисел.

2. Способ по п,1, отличающийся тем, что при вычислениях коэффициентов разложения преобразованных сигналов в ряды Фурье для каждой гармонической составляющей используют вычисленные заранее и хранимые в виде массива констант цифровые значения тригонометрических функций, соответствующие установленным гармоническим составляющим и состоянию обьекта относительно фиксируемого начала его цикла действия.

3. Способ по п.2; отличающийся тем, что при вычислении коэффициентов разложения в ряды Фурье преобразованное в двоичную цифровую форму значение измеряемого сигнала представляет в виде суммы двух слагаемых, . содержащих соответственно старшие и младшие разряды, которые умножают на константу - по2003986

26 стоян ное значение тригонометрической ленными на них дополнитеllbHû коммутатор ми, к синхронным входам оторы подключены соответствующие группы выходов первичной измерительной аппарату4. Способ многоканального пРеобРазо- ры, а выходы дополнительных вания информации о колебаниях измеряе- 5 ебаниях измеряе 5 коммутаторов через фильтры и устройства мых параметров циклически действующего выборки и хранения аналоговой информаобьекта в текущем масштабе времени пуции подключены к центральному коммутатем получения по каналам первичной изтору, микроконтроллер связан с мерительной annaратуры аналоговых устройством управления, второй вход котосигналов, зависящих от параметров обьек- 10 рого подключен к блоку фиксации текущета, периодической коммутации каналов, го периода цикла объекта. а выход фильтрации сигналов в задаваемом диапапараллельно соединен с дополнительными зоне частот, аналого-цифрового преобракоммутаторами, при этОм числО дополнизования, вычисления коэффициентов

15тельных коммутаторов и число синхронных разложения в ряды Фурье. преобразованвходов в дополнительных коммутаторах ных в цифровую форму сигналов. буферизации, вторичной обработки и передачи выбирается из ряда 2", где и = О. 1. 2, 3...,преобразованной информации пользовате натУРальный ряд чисел. лю, отличающийся тем, что в процессе пре- 6. Устройство по п.5. Отличающееся образования вырабатывают контрольный 20тем, что ФУРье-пРоцессоР с бУфеРом сосигнал с фиксированными амплитудой, фа держит постоянно- запоминающее устройзой относительно цикла действия Обьекта ство в котором хранятся и частотой, как правило, заведомо отсутст- цифровые значения тригонометрических вующей в спектре частот аналоговых изме- функций, соответствующие установленным рительных сигналов, контрольный сигнал гармоническим составляющим разложения

25 подают в первичную аппаратуру и сумми в Ряды Фурье и текущему состоянию объруюг с измерительными сигналами. а за екта относительно фиксируемого начала тем по результатам разложения его цикла, суммарных сигналов в ряды Фурье и вто- 30 7. Устройство по п.6. Отличающееся ричной обработки с учетом контрольного тем, что Фурье-процессор с буфером сосмгнала корректируют получаемую инфор- держит включенные параллельно между мацию и тестируют каналы путем сравне- собой пары цифровых умножителей, часть ния исходных и рассчитанных по двоичных входов которых подключена к коэффициентам Фурье параметров конт- 35 постоянному запоминающему устройству, рольного сигнала. другая часть первого умножителя связана

5. Устройство для многоканального с выходами старших разрядов буфера, а преобразования информации о колебаниях второго умножителя — с выходами младших измеряемых параметров циклически дейст- Разрядов, причем выходы умножителей вующегр объекта в текущем масштабе вре- 40 подключены к входу сумматора. мени, содержащее многоканальную 8. Устройство для многоканального первичную измерительную аппаратуру для преобразования информации о колебаниях получения аналоговых сигналов, завися- измеряемых параметров циклически дейстщих о7 параметров объекта. включающую вующего объекта в текущем масштабе вредатчики измеряемых параметров и под- 45 мени, содержащее многоканальную ключенную на аналоговых магистралях па- первичную измерительную аппаратуру для раллельно через фильтры к центральному получения аналоговых сигналов. зависякоммутатору, связанному через аналого- щих от параметров объекта, подключенную цифровой преобразователь с цифровой ма- на аналоговых магистралях параллельно гистралью, к которой подключены 50 центральному коммутатору, выход котороФурье-процессор с буфером, микроконт- го через аналого-цифровой преобразовароллер, буферное оперативное запомина- тель связан с цифровой магистралью, в ющее устройство и интерфейсы устройств которую включены Фурье-процессор с бупользователя, отличающееся тем, что ана- фером, микроконтроллер, буферное опералоговые магистрали связи первичной аппа- тивное запоминающее устройство и

55 ратуры с центральным коммутатором интерфейсы пользователя, отличающееся содержат параллельные ветви с установ- тем, что микроконтроллер через устройство управления соединен с формировате2003986

28 лем контрольных сигналов. Выход которого щим входам каналов первичной аппаратупараллельно подключен к соответствую- рц.

1 2 3 12

Фиг.5

2003986

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

Редактор Т.Юрчикова

Заказ 3323

Составитель В.Клобуков

Техред М.Моргентал Корректор Д,®иль

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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