автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Преобразователи параметров многоэлементных двухполюсников с расширенными функциональными возможностями в устройствах сбора и первичной обработки информации для систем управления



\ 7. з ^

Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники

На правах рукописи САПРШШ АЛЕКСАВДР НИКОЛАЕВИЧ

. . УДК 621.317.733:621.372.4

преобразователи параметров шюгоэжмешвд

двухполюсников с рлсвдагшши шщдоншшми возмэкюстяш В устройствах сбора и первичюй

ОБРАБОТКИ ИШРМАШИ ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства

кшислитель ной техники « спетом управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации т соискание ученой с.тепеш кандидата технических наук

Трмск - 1990

/

Работа выполнена в научно-исследовательском институте автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор А.В.Кобзев

Официальные оппоненты - доктор техничаских наук,профессор Л. И. Волгин' " - кандидат технических наук, старагиЯ научный сотрудник Г.В.Вадоховский

Ведущая организация - Сибирский научно-исследовательский институт авиации, г.Новосибирск

Заауиа состоится 11__"«¿^^РЗ^Ь^ЗО г. часов на

заседании специализированного совета К 063,05.01 в Томском институте автоматизированных систем'управления и радиоэлектроники (634050, т.Тонок,пр.Летт, 40).-

С диссертацией мржно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан г.

. Ученый секретарь

специализированного совета^

к.т.н., доцент

С-— Передельский' Г.И.

СЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуадьтость^й/ы. В устройствах сбора и первичной обработки информации для систем управления важными элементами, во многом определяющими качественные показатели системы в целом, являются преобразователи информативных параметров объекта контроля или исследования. Представление объекта исследования в ЕИде электрической схемы замещения (СЗ) и тестирование её электрическими сигналами позволяет получить информацию о физических, химических и других свойствах объектов самой разнообразной природы. Для получения этой информации необходимо преобразовать значения параметров СЗ в удобную форму - электрический сигнал. Рост сложности объектов исследования и необходимость получения о них наиболее полной и достоверной информации приводит к усложнению используемых СЗ, являющихся во многих случаях линейными многоэлементными двухполюсниками (ЗД).

Общий путь нахождения параметров ВД состоит в определении ряда интегральных характеристик, составлении и разрешении системы уравнений, связывающей измеренные величины с искомыми параметрами. Однако решение системы уравнений даже для трех-че-тмрехэлементных двухполюсников возможно, как правило, только приближенными методами И требует разработки индивидуального алгоритма для каждого К настоящему времени известны многочисленные направления для определения параметров трех-четырех-элементнмх двухполюсников. Для определения большего числа параметров имеется гораздо меньше вариантов решения. При этом следует заметить, что при изменении топологии ВД или увеличении числа его элементов приходится каждый раз проводить определеннее исследования и разрабатывать своя структуру преобразования, решать специфические вопросы сходимости и обеспечения требуемых функционалыих свойств измерительной цепи (ИЦ). Возникающие трудности обусловлены, прежде всего, многомерным характерам объекта исследования - ОД. Система дафференцлальи1,гх Уравнений, связывающая активные выходные величины Щ со значениями искомых параметров для каждого ВД имеет свой вид и носит, как правило, сложный характер. Это обстоятельство сдерживав1)?1 создание преобразователей для определения параметров ¡4Д, имеющих различную топологию и содержащих большое число элементов. Известные методы и пути проектирования преобразователей параметров ЭДиШЩ) с использованием тестовых сигналов синусоидальной либг? простейшей импульсной формы предполагают сложную об-

•л

работку сигналов о ИЦ. Известил, что применение импульсных тестовых сигналив сложной формы в мостовых цепях позволило улучшить их качественные характеристики и в некоторой степени расширить функциональные возможности только внутри групп ВД, характеризующихся определенным составом реактивных элементов. К настоящему времени появились отдельные решения о возможности применения таких тестовых сигналов и в ГШВД, однако они не привели к заметно^ упрощению операций преобразования и расширению (функциональных возможностей. Такие решения рассчитаны, как правило, на работу с одьим-двумя конкретными вариантами СЗ; реже - небольшой группой схем. Поэтому представляет актуальность задача разработки ШВД, обладающих,правде всего, более широкими (функциональными возможностями, позволяицими определять параметры обширных групп двухполюсников с различным числом элементов и топологией. Ваяна такке задача анализа способов построения ИЦ таких ПЛДЦ и возникающих при этом специфических вопросов.

Отдельные решения синтеза СЗ объекта исследования яеляются известными, нп ори решают узкие задачи и носят частный характер, ппэто(лу представляет интерес задача синтеза вариантов СЗ в виде ЦЦ, адекватных реальному объекту исследования.

Работы по исследованию таких преобразователей информации ведутся в Томском БШ автоматики и электромеханики с 1980 г. Необходимость проведения работ подтверждается рядом постановле- . ний директивных органов на 1935-1990 гг. и соответствием этих работ научно-техническим программам "Надежность конструкций", "Оптимум",

_%ль £аб,0та_и_задач1и исследования.;. Целью диссертации является исследование и разработка преобразователей параметров многоэлементных двухполюсников с расширенными функциональными возможностями. В соответствии с этим в работе ставятся следующие задачи :

- анализ процессов в ИЦ преобразователя параметров многпэлемент-ных двухполюсников с использованием импульсных тестовых сигналов сложней формы;

- построение Щ преобразователя е использованием импульсных тестовых сигналов сложной формы, обладающего расширенными функциональными возможностями;

- разработка обобщенной методики подучешя системы инвариантных уравнений доя определения параметров двухполюсника;

- синтез тезауруса СЗ реачьного объекта исследования или Контроля в виде ЭД.

„-«егод! теследовани.я_. При анализе и разработке ИЦ преобразо-

вателя использовался аппарат шт.анализа, высшей алгебры, пре- "* образования Лапласа. При синтезе СЗ объекта исследования использовалась теория графов с привлечением элементов комбинаторного анализа. С целью подтверждения теоретических результатов проводились экспериментальные исследования на натурных образцах.

На^чнад новизна. . I) Исследована принципиальная возможность построения преобразователя параметров двухполюсника, состоящего из V элементов;

2) разработана методика проектирования преобразователей параметров двухполюсников, обладающих расширенными функциональными возможностями, апробированная при разработке преобразователей для объектов различней природы;

3) впервые обоснована возможность компенсации выходного сигнала ЙЦ на основе формирования сложного импульсного сигнала с регулируемыми значениями отдельных его составляющих} ,

4) предложен способ решения задачи синтеза тезауруса СЗ реального объекта исследования.

Практече£к£и__1^кнп£ть составляют. I) Алгоритм построения и анализа ИЦ преобразователя с использованием импульсных тестовых сигналов в форме степени« функций;

2) регулярная структура преобразования с использованием однотипных уравновешивающих елементпа на основе-делителей напряжения при определении параметров V -элементного двухполюсника;

3) эффективное подавление низкочастотной помехи в разработанных преобразователях за счет учята скорости её изменения во время действия тестового импульса, а также повышение их чувствительности путем поэтапного усиления сигнала.

£оал(за_[^ил_в_н£роднпи хозяйстве

Разработанный на основе полученных в диссертации научных' результатов прибор для исследования параметров эквивалентной СЗ клеточных образований внедрен в практику медицинского эксперимента в НИИ Онкологии ТШЦ. Результаты исследований были также использованы при прочностных испытаниях крупн' 'зделий и разработке технических средств автоматизированной ,темы оперативного управления крупного автотранспортного предприятия и внедрены соответственно в Сибирском ВШ авиации(г.Новосибирск) и на автотранспортном предприятии (г.Илрово-Чзпецк).. Экономический эффект составляет 42500 рублей в год.

В л^сертации ¿ащщаптся^ :) методика построения и анализа преобразователя параметров многоэлеменгшх двухполюсников с использованием тестовых импульсных сигналов в форме степендах функций; .¿) новые научные и практические результаты, полученные на ос. Иове формирования для преобразователя импульсного компенсирующего сигнала сложной формы с регулируемыми значениями отдельных составляющих.

_Апр£бдщя_р1аб£та.Результать! диссертационной работы доклады-.вались и обсуждались на республиканской конференции' "Структурные методы повышения точности, чувствительности и быстродействия измерительных приборов и систем" (г.Киев,1980 г.); на Всесоюзной конференции "Измерения и контроль при автоматизации производственных процессов'Чг.Барнаул, 19В2 г.); на Всесоюзной конференции "Робототехника и автоматизация производственных процессов"^.Барнаул, 1983 г.); на У и УП Ьеесгчозных межотраслевых симпозиумах "Проблемы автоматизации в прочностном эксперименте" (г.Н-1Восибирск, 1934 и ¡988 гг.); на XXXIX и XLl Всесоюзных научных сессиях, посвященных дню Радио (г.Уосква,1984 и 1986 гг.); на Всесоюзной конференции "Проблемы теории чувствительности электронных и электромеханических систем"(г.Москва, 1935 г.); на региональной конференции "Автоматизированные методы проектирования и производства модулей РЭД на печатных платах" (г.Новосибирск, 19а9 г.); ьа Всесоюзной конференции "Повышение качества и надежности продукции, программного обеспечения ЭВМ и технических средств обучения" (г.Нуйбышев, 1989 г.); на Всесоюзном совещании "Ко ординати о-чу вот вит ельны е фотоприемники и оптикоалектроннне устройства на Их основе"(г.Барнаул,1989 г.)

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 14 работ, получено 5 авторских свидетельств.

СтЕутщэа и .объем £аботи; Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 96 наименований И приложений, содержит ПО "страниц машинописного текста, 31 рисунок и 3 таблици.

КРАЖВ С0]ЩР,{к}Ж РлЮТи

Б, о в в и д .е н и и дано обоснование актуальности теми диссертации, сформулирована цель и задачи исследований. Изложены научная новизна,, практическая ценность работы и сведения об использовании её результатов.

13 первой главе рассмотрен круг задач из различных областей науки и техники, требующих определения параметров 1Щ, проведено сопоставление методов раздельного определения параметров ОД.

Многоэлементные СЗ в вида линейных пассивных двухполюсников часто встречаются при исследовании процессов в диэлектриках и полупроводниках, контроле злеыентов и узлов РЗА, преобразовании информации с помощью датчиков, задачах медицинской диагностики и т.д. Известно, что параметры пассивной электрической цепи нельзя определить непосредственно. Реализация методов определения параметров R , L , С ВД возможна лишь с использованием промежуточного преобразования их в . активную величину (напряжение или ток) и её опосредствованного сравнения. К настоящему времени известно в основном два метода определения параметров ВД: метод прямого преобразования и метод настраиваемой модели или уравновешивания.

В первом случае на ИЦ, в которую включен исследуемый ЦД, подают совокупность тестовых сигналов (t) и, выполняя функциональные преобразования совокупности выходных сигналов U^ (t) ИЦ, выделяют сигналы^ , Vj. ,... VXf/ , каждый из. ко- ■ торых однозначно определяет искомый параметр N -элементного двухполюсника. Во временной области связь сигналов Vf (t) и V^(t) может быть представлена в виде линейного дифференциального уравнения и системы нелинейных алгебраических уравнений, связывающих коэффициенты дифференциального уравнения с искомыми параметрами ЦД:

WU + fia.vJWßJjV^t},-' aL аЛ

«

ßj *fj (яи J

где- производные степеней j ' и l входного и выходного сигналов ИЦ, В общем случав выходное напряжение МЦ V^lt) 'f(X,, Xt., аГу ,t) зависит от всех параметров» ОД. Данное уравнение для каждого ЦЦ имеет, как правило, свой вид, что влечет за собой необходимость проведения новых исследований и новой разработки при изменении схемы ЗД. Варьирование характером и формой тестовых сигналов, типом й структурой ИЦ, выбор различи« алгоритмов обработки выходных сигналов ИЦ

и

позволяют в ряде случаев разработать преобразователи параметров трех- четырехэлементных двухполюсников. Однако проектирование и разработка таких устройств основаны в большинстве случаев на эвристических соображениях. Какие-либо общие рекомендации по решению поставленной задачи в целом пока огсЗ'тстЕуют.

Показано, что в области расширения функциональных возможностей ППВД более перспективным следует признать развитие метода настраиваемой модели. Реализация ШЩ по методу настраиваемой модели основана на использовании замкнутой схемы (рисЛ). В результате сравнения реакций ^ (€) и Ю ВД и модели -ИД на тестовые сигналы Щ Щ в блоке-сравнения(БС)формируется функционал невязки . Параметры модели под воздействием вырабатываемых блоком управления уравновешиванием (БУУ) сигналов управления 1/ц. корректируются до тех пор, пока величина ¿[(Х,Х*)не достигнет заданного значения. После этого производится отсчет параметров ОД либо по установленным значениям переменных образцовых элементов ¡г* модели, либо по значениям управляющих сигналов 1ГХ

Нак отмечалось, при сложном характере сигнала ЩМ) далеко не всегда удается, используя метод его прямого преобразования, ,,сформировать сигналы . Иное дело при методе настраиваемой модели, формируя сигналь; 1(Ь) при' У различных тестовых сигналах !/", Ш , всегда можно получить систему из

А' уравнений, инвариантную к искомым параметрам я . При этом возникают две группы вопросов. Первая из них связана с ■ разработкой ИЦ, обеспечивающей требуемые функциональные свойства, а вторая - с разработкой быстросходявдхся алгоритмов уравновешивания несколькими регулирующими органами при отсутствии однозначной информации об отклонении по каждому- из них. Каждое из известных решений, базирующееся на использовании традиционных тестовых сигналов, эффективно лишь при определенных условиях и позволяет решать возникшие вопросы ценой тех или иных потерь и ограничений. Показано, что применение в ГЩЦ импульсных тестовых сигналов в форме степенных функций. позволило практически полностью исключить взаимосвязь контуров регулирования.

Во второй главе проанализированы .процессы в 1Щ 1ЩЦ на основе операционного усилителя (ОУ) (рис.2) с применением импульсных тестовых сигналов в форме степенных функций вида и^И) ~ # , где , - амплитуда и длительность импульса, С при^мает значения 0,1,2,

...Л/ -I. Изображение выходного наряжения дифференциального усилителя (ДУ) & иг(р)' ^ !р) ~ 8 обобщенном

виде можно записать А}3, * + Р%е р "в

а иг (р). Щ (р)-уЦо)- '

тч

где - разности некоторых величин для сходя-

щихся ОД; д - некоторые коэффициенты, определяющиеся значениями параметров иД, модели ЗД ("ОД), образцовых элементов (ОЭ); у (р) - знаменатель передаточной функции ИЦ , т - порядок уравнения рр) = 0. Данному выражению соответствует оригинал: , , .

^ с

где г (р) - числитель передаточной функции ЯЦ; Р^ - корни уравнения ¿(р)*0 . При подаче прямоугольного имцулъса (С" 0) , напряжение ьИ^Ш после окончания переходного процесса будет равно: дС^^в^ /|1б} /£(0) > откуда следует, что первое

условие равновесия имеет вид: А9"0 . При подаче импульса линейно-изменяющегося напряжения (¿М) с учетом выполнения первого условия равновесия, напряжение будет равно

нулю при условии *0 . Далее при последующих уравновешиваниях каждый раз на ИЦ подают импульсы с показателем степени на единицу больше. С учетом выполнения предыдущих условий равновесия приведение напряжения к нулю кавдый раз зависит только от выполнения очередного условия равновесия. Т.е. данная Щ обладает свойством раздельного зависимого уравновешивания, выполняемого однократной регулировкой переменных элементов ¡IV,.

Сформулированы и приведены в виде алгоритма условия для объединения цепей с ВД и ЩЦ в ИЦ, обладающую данным свойством. Цепи можно объединять, если для них обеих выполняются условия: I) выражения для слагаемых 5 напряжениях Щ (£} и V,, а) | имеющих после окончания переходного процесса в течение длительности импульса постоянные значения (для краткости назовем их В - слагаемыми) должны, в свою очередь, состоять из одинакового числа слагаемых; 2) знаки при последних слагаемых должны быть одинаковы; 3) первые два условия должны выполняться не менее /У -I раз.

Определены правила выбора конкретных форм тестовых импульсов, Если последующее в - слагаемое, например* в^ равно нулю или отличается от предыдущего показателями степеней,

MA

Модель

wa

4»

10

i. sc

-У i

vptí 6w

и.

агУ

СЛ

-vOVj

БЛП

щ

03} i—С=3Щ

Рис.1

11, It)

0-

iVftt)

( 032 J

PUS. 2

I/„

vjtuf

a > F ¿Й--ДЭ

• • fvftffî. • *

Vglp

H'O

v>*w

t

;vefpj

)gbix

Vf?)

русл

Plfi.3

Ш j ya <p> ^V fp)

f)

то в этом случае необходимо использовать импульсы с показателем степени Í на единицу больше, т.е. в данном примере С = 4. В это случае первые два условия объединения цепей в ИЦ должны выполняться не менее /V раз.

С использованием данного алгоритма построения и анализа ИЦ разработаны и прошли экспериментальную проверку перобразовате-ли параметров двухполюсников, содержащих до семи элементов.

Некоторый эффект в расширении функциональных возможностей ПГВД достигается при использовании пересчета параметров Я реально исследуемого ОД через значения параметров Х3 эквивалентного ОД. Необходимым условием при этом яатеется соответствие передаточной функции Víp) цепи на СУ1 (рис.2) с реально иссле-дуемш !Щ и функции ■ (р) эквивалентной цепи. Соответствие достигается варьированием включения ЗД либо во входную цепь, либо в цепь отрицательной обратной связи 0У1 и варьированием характера применяемого образцового элемента (0Э1): /?а , ¿0 , Сц . Б этом случае порядок уравновешивания и построение цепи с переменим«! образцовыми элементами одинаковы при «сследо--вавиях различных вариантов ОД. Из решения системы уравнений вида Ütmj (X, t)* Uzj3 (tta,i) , где 'f , J

находятся формулы пересчета параметров реально исследуемого ЦЦ через значения параметров эквивалентного АД: ГС,- ,,...,Xvf).

На практике ШЦЦ, в котором реализован данный принцип, был апробирован для случая М = 4. £угации блоков преобразования (БП) и'пересчета параметров (Б11П) (риоЛ) выполняла микрп-ЭВЦ "и'ера-бО" под управле!шем обслуживающей программы " POLUS ". Таким образом, применение импульсных тестовых сигналов сложной форм." позволило подучить однотипность и повторяемость операций с сигналами ИЦ при увеличении вдела элементов или изменении топологии ЗД.

В третьей главе рассмотрены вопросы синтеза вариантов СЗ реального объекта исследования. При нахождении СЗ возникают две группы вопросов, Первая группа вопросов связана с тем, что одной и той же интегральной характеристике (например, функции имыитанса ЭД) может соответствовать несколько вариантов электрических цепей с различной топологией, Поэтому при выборе конкретного варианта СЗ необходима дополнительная априорная информация, позволяющая выбрать такой вариант СЗ, элементы которой тлеют определенный физический смысл. В дальне Ша-зм будем полагать, что такая информация у исследователя имеется. Ьторая группа вопросов связана с разработкой методи-

ки определения характеристик объекта исследования при неизвестном характере СЗ.

Из'рассмотрения свойств цепи Д(^ис.З) следует, что при воздействии тестовых импульсов вида после окончания

переходного процесса её выходное напряжение 1[гИ) равно:

' и.. а) * и^ а, а-о)

tr„ г .

... ,n.t щс„),

где Q, - некоторые коэффициенты, определяющиеся значениями параметров ЦЦ; J • 1, 2 , ... , С +1,

Из рассмотрения данной системы уравнений следует, в каком виде необходимо формировать компенсирующие сигналы V^ при каждом сравнении напряжения 17t I t) :

где Кj т коэффициенты,. принимающие значения Следует заметить, что разность сравниваемых величин 1/г It) и \}*(t) при каждом сравнении имеет форму импульса с плоской вершиной, полярность которого определяет знак, а амплитуда -степень рассогласования сравниваемых величин, что весьма удобно для проведения уравновешиваний, которые выполняются изменением значений соответствующих коэффициентов Л/ . Б результате Н уравновеЕ.иваний получают систему алгебраических уравнений вида йt>t) Jt£ = ^in I представлявших условия равновесия. Из решения данной системы нахо,цят значения искомых параметров ЦД. На puc.fi приведена функциональная схема ШИЩ, работа которого осноцани на описанном принципе формирования компенсирующего сигнала.

При исследовании объекта с нзяовестиой СЗ при каждом уравновешивании последовательно увеличивают- показатель степени I

на единицу. Начиная с некоторого значения г разность сравниваемых величин и^Ч) и У^Г И) становится равной нулю без введения последующих составляющих в компенсирующем сигнале II. Ш, Следовательно, размерность компенсирующего сигнала соотватстзузт числу независимых параметров функции отклика Л/'* ¿'»7 .

Полагая для определенности, ■что проводится исследование -двухполюсника, используем известное представление его функции сопротивления:

а(р> Од 'Дур*.-. *°-$-реР "с

рчвв.а1Р*.;. + е,Р* ' '

гдо коэффициенты й. , § определяются значениями параметров ЩД; Р^ , Рс ранни единице^если в схеме ОД имеется сквозной

Р - путь, (3 -путь, т.е. цуть только через резисторы или конденсаторы от одного залима к друго^. В противном случае или Ре равны нулю.

На основании условий физической реализуемости и условий разрешимости ОД показано, что 2в " У -

£У= Л'-(Ря +Рг ) + 4 , где V - число узлов ОД. .

Ка рис. 4а,б приведен» двунаправленный.граф рассматриваемой цепи Д и соответствующий ей подграф с исключенным источником входной э.д.с. для нахоздения определителя графа, где У0(р) ~ проводимость СЭ; У{р)-1 I Г: Ср) - адмитанс ВД. Выбирая в качестве совокупности ребер графа, по которым проводится раскрытие его определителя, ребра с емкостной проводимостью, можно показать, что & (р) *Х(р)/Уд(р)1 А §(р)я Д - а<р) Уд С р 1 , где С ^ . - передача прямого дутп из входного узла в выходкой, йг. •- определитель дополнения к прямому путл; й ~ определитель графа.

Так как в настоящее время .неизвестен полный набор инвариантов для синтеза неизоморфных графов Г(7,М) , то синтез выполнен с помощью комбинаторных методов, задающих всо возможные варианта. При этом использовалась известная методика синтеза на основе распределения Л степеней с/ед вершн графа, являющегося разбиением удвоенного числа ребер 2Н . Применяя К поду^рр-нкм разбкегапм Л таблицы смежности Г , строятся рее варианты графов, соответствующих полученным разбиениям. Следующим этапом синтеза является переход от графов к соответствующим км электрическим цепям, сущность Которого заключается в неизоморфной раскраске ребер полученных графов в цвета проводимости резис-

торов 5- и конденсаторов рС . С этой целью разделяют элементы, таблиц смежности Г на два подмножества, отражающих свой цвет и применяют к ним процедуры составления разбиений Л^ и пс ; построения таблиц смежности , Те

Выбор в синтезированных схемах общего и выходного узла определяется числом возможных сочетаний из общего числа узлов V по два: С* = V (V -1)12 .но при этом необходимо учитывать наличие или отспствие сквозных путей, а также принадлежность к внешним узлам ЦЦ узлов, степени соответствующих вершин которых равны единице. После тог", как определены внешние узлы ВД, записывают выражение для передаточной функции цепи Д с учетом топологии полученных ВД, составляют и разрешают систему уравнений для коэффициентов г? относительно искомых параметров ВД. Данная последовательность этапов и процедур по синтезу вариантов СЗ объекта исследования приведена в виде алгоритма на рис.5. На рис.6 приведен пример син- .теза вариантов СЗ объекта исследования для одного из четырех полученных по исходным данным разбиений: П с[3,3,2,2] .

Б четвертой главе рассмотрены вопросы схемной реализации ШЩ и его отдельных узлов. Б частности, выделен предпочтительный путь формирования тестовых импульсов в форме степенных функций, основанный.-На последовательном многократном интегрировании сигнала; предложена практическая схема интегратора на ОУ с дифференцирующей отрицательной обратной связью.■ Показано, что представление информации о состоянии ИЦ в значении амплитуды плоской вериины её выходного импульса позволяет обеспечить требуемую чувствительность схемы обработки сигналов дутем поэтапного усиления.

Кайдено новое решение для эффективного подавления низкочастотной помехи (например, для сетевой помехи частотой 50 Гц коэффициент подавления составляет более Ю3). Решение основано на учете скорости изменения помехи во время действия тестового имцуяьса.

В качестве примера, иллюстрирующего теоретические положения, приведена практическая разработка ШЩ - прибора для исследования оцухолевых клеточных образований по четырехэлемент-ной СЗ, приведены его технические характеристики. '

ГЬлучены выражения для определения основных составляющие погрешности ШВД с импульсным питанием ИЦ, а также для определения чувствительности по каждому параметру ОД.

( Hozado

Bkjiíüuwire обгглта исследования ß ИЦ

Определение ¡имений Рг путем бары/рсЗания яа-Р ату ера 03_

3 .

построение Щ со piazew-ем коэфсригреяпа. переда-XV Ö установившемся. режиме a<rr¿i_

Экспериментальное определение Ji ¡wazextrû pezfjiu-ро0о?ных коэффициент^ K1 » » • ' ' » ^Cv_;

_ S.................

Запись Выразнежт для.

2(р! 6 общет êvgp

Определение числа yyioS V фухго-тосяигсаб

(—7. <-

Построение разбиений

il •Ztroj.a SV

г-7.3-

Построение та&иц смежности Г

_7.Э___

Ъыгер-ги&ани? графой riV,jJ) по та&яица/л

смежности Т_'

L

Г___

Определение гиела речиетю-ро£ Jii J и конденсаторов ¿fa Построение разбиений nff

у Ъ _

—•p. S.___

Определение сс§мсхнсхых Вари антоб pccxpacru zpaqpoB

T(v, J) лри потони nocwpo

emra таблиц смежно:-

!"U 'fi, >C a

BuSop дорожных äapuox-mc5 подхльсгения Зяеы-wz yfaoû MA

о

Определение, перздалютных (рр?кций ИЦ б соотбетел}- ёаа г топологией синтезированных MA

m

Определение Заражении для. iresqxpvnvstimaf Q¿ '

~Ъщг°ние хисяеяных mû параюетраё MA v¡} pe-msbmг системы ура5нщий для козсрдзцциеатоЗ <5,-

Ва&од pejyjbmamoS

Pua. 5

M* S ; PÑ"1¡ Pe'0; 2S*J'íí= + Pc)->4; (A'-Pg-f* +4)

5 CP\

a.í*a,p+azpí

Л » [3. 3,2,2]

Пе,*р,1,1,1] I Л'[2,2,1,1]

nei°l2,1,1,lOi Л„'[1,1,1,1]

T1.1 Tul

3 3, 3,2 3¡ 3,2,2

3 3, 3,2 3 3,2,2

2 3,2 2 3,3

? 3,2 2 3,3

vi

Т13*Л„*Ла

S- с. G- С & с 0 с

3 3,2 3 3 3,2,2 3 2 3,2 3 3.2 2

3 3, 2 3 3 3 2,2 3 2, 2- 5 3 3,2 г

2 3 n и 2 3 3 г s 2 г - 3

2 3 2 S ? 3 г 3 . 3 * 2 3 г

,п3 пн

fl¡

«i*-3 *} "г11—%

wpju ддз^-шь M^o wpHh

|4с>ч=ъ Hhfcb o-

oJ--lo, <>*—cu—oi—CZJ—*o Ц{—i-czH

-o

fthcb hh=>t t^h

f—II—' -jj-CU- O" i olciHCIKo O-I—O—-J-o l-czji-сгь

рис, 6

В приложении приведены: I) алгоритм построения и анализа ИЦ ШЭД; 2) листинг обслуживающей программы " Р0Ш5 " для ГЩЦ с пересчетом параметров;' 3) листинг программы " РР2И используемой при разработке генератора слоотых имцульсов; 4) численный пример расчета погрешностей; 5) акты о практическом использовании результатов работы.

0СШВН1Е РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Показано, что,использование в ШЗД импульсных тестовых сигналов в форма степенных функций позволяет упростить операции с выходными сигналами ИЦ.

2. Путь для расширения функциональных возможностей преобразователя открывается за счет получения повторяемости и однотипности операций с выходными сигналами ИЦ при изменении топологии или числа элементов !.Щ. Обосновано, что такая позмок-ность обеспечивается при использовании импульсного компенсирующего сигнала сложной формы с регулируемы!/« значениями его отдельных составляющих.

3. Обосновано, что при импульсном питании Щ-и её раздельном уравновешивании удается получить регулярную структуру преобразования с использованием однотипных н повторяющихся операций с сигналами.

4. Разработан алгоритм построения и анализа ИЦ ПГОЩ с использованием импульсных тестовых сигналов с форме степенных функций.

5. Показано, что разработанная методика получения систем инвариантных уравнений для определения параметров ЗД на основе компенсации еыходного напряжения Щ позволяет, во-первых, разработать преобразователь, обладающий более широкими функциональными возможностями л, во-вторых, получить исходные данные к синтезу вариантов СЗ объекта исследования,

6. Разработанный алгоритм синтеза вариантов СЗ реального^ объекта исследования позволяет формализовать процесс синтеза, сведя его сущность к выполнений стандартных процедур по составлению разбиений и построению таблиц смежности.

7. Разработаны и апробированы схемотехнические реаения узлов преобразователя: генераторов тестовых имцульсов в форме

степенных функций, блоков подавления помех, схемы обработки выходных сигналов 1Щ.

0. Созданы, испытаны в производственных условиях и внедрены на трех различных предприятиях устройства для определения параметров объектов с многоэлементной СЗ.

Основное содержание диссертации ^публиковано в следующих

работах:

1. Сапрыкин А.Н. С применении импульсов трапецеидальной формы для питания преобразователей трехэлементных двухполюс-

• • ников// Проектирование и расчет устройств электронной техники, автоматики и вычислительной техники.-Изд-во унт-то.-Томск, 1902.'С.70-73.

2. Иванов В.П., Сапрыкин А.Н. Преобразователь сигналов неравновесия импульсного моста с высокой чувствительностью // Проблемы теории чувствительности электронных и электромеханических систем: Тез.докл.Всесоюз.научн.-техн.конф, 10-12 июня 1965. - П., 1985. С ЛОЗ.

3. Передельский Г.П., Сапрыкин А.Н. Преобразование пара.ет-ров некоторых четырехэлементных двухполюсников// Разработка и исследование радиотехнических систем и устройств. -Изд-во унт-та.-Томск, 1981. С.68-69.

4. Моор В.Р., Передельский Г.И., Сапрыкин А.Н. Несимметричные мосты для измерения четырех составляющих// Совершенствование качества устройств электронной техники.-»1зд-во

■ унт-та.-Томск, 1981. С.51-54.

5. Передельский Г.И., Сапрыкин А.Н. Преобразователь параметров четырехэлементных двухполнсншсов// Робототехника и автоматизация производственных процессов: Тез.докл. Всесоюз. научн.-техн.конф. 2'1-27 октября 1983.-Барнаул, 1983. Часть 3. - С.119-120.

6. Сапрыкин А.Н. 0 преобразовании параметров четьрехэлементно-го двухполюсника// Автоматическое управление в электромеханических система:'-.-Изд-во унт-та.-Томск,1983. С.125-127.

7. Передельский Г.И,, Сапрыкин А.Н., Суворов В.А. Преобразователь параметров четырехэлементных двухполюсников для исследования свойств тканей: Тез.докл.XXXIX Всесоюз.научн.сессии 15-17 мал 19134. - Ж,1934. Часть I,- С.79-Б0.

8. Касьянов А.У., Кузнецов А.Н., Передельский Г'.Я., Сапрыкин АЛ Схемы преобразоьания сигналов неравновесия тензоизмеритель-

ных мостив// Проблемы автоматизации п прочностном эксперименте. - II.: ЦНТИ "Волна", 1987. С. I9I-I97.

9. Передельский Г.И., Сапрыкин А.Н., Скотников А.А. Алгоритм построения и анализа мостовых цепей с импульсным питанием// Проблемы автоматизации в прочностном эксперименте.-- М.:ЦЩ{ "Волна", 1987. С.197-202.

Ю.Передельсний Г.И., Сапрыкин А.Н. Преобразователь параметров двухполюсников// Электромеханические системы и устройства автоматического управления.-Изд-во унт-та.-Томск, 1987. С. 176-179.

11. Передэльский Г.Л., Сапрыкин А.Н. 0 преобразовании параметров четырехэлшентннх двухполюсников при питании импульсами слодной формы// Структурные методы повышения точности, чувствительности и быстродействия измерительных приборов и систем: Тез.докл.Бсесоюз.научн.-техн.конф. 11-14 сентября i 1980. - Киев, 1980. С. 32-33.'.

12. Сапрыкин А.Н., Скотников А,А. 0 возможности повышения чувствительности измерительных трактов систем для прочностных испытаний// Методы и средства контроля состояния и ресурса конструкций и систем.-¡1зд-во политехи.ин-та.-Куйбшев. 1988. С. 38-44.

13. Передельский Г.И., Сапрыкин А.Н., Иванов В.Л, Измерительные тракты аппаратуры, используемой при прочностных испытаниях с подавлением помех// Повышение качества и надешюети продукции, программного обеспечения ЭВМ и технических средств обучения: Тез.докл.Всесооз.нлучн.-техн.конф. 19-21 сентября 1989. - Куйбшев, 1989. С.235-236.

14. Передетьский Г.И., Сапрыкин А.Н, Генератор линейно-изменяющегося напряжения на основе интегратора: Тез.докл. пятого Псесоюз.совещания 25-28.сентября 1939.-Барнаул, 1989. Часть 2. С.25-26.

15. А.с.' I037I89 СССР, ГШ4 ¡} 01/? 17/10. Мостовое измерительное устройство/ Передельский Г .11,, Сапрыкин А.Н.(СССР).-4с.:2 ил.

16. A.C.II824I2 СССР, Ш4£01/? 17/00. Мостовое измерительное уст^ойство^ Иванов В.П., Передельский Г.И., Сапрыкин А.Н.

17. A.C.IIS7I02 СССР, Ш14(? 01/? 27/02. Преобразователь параметров пятиэлементных нерезонансных двухполюсников/ Передельский Г.И., Сапрыкин А.Н.(СССР). - 6с.: I ил.

18. А.с.1250985 СССР, 01 R 27/02. Преобразователь парамзт-ров трехэлементных нереэонансных двухполюсников/Пэредзльо-

кий Г.И., Сапрыкин А.Н. (СССР). - 4с.: 2 ил. 19.А.с.1499268 СССР, НЮ14£ 01 Н 27/02. Преобразователь параметров трехэлементных нерезотнсных двухполюсников/ Пере-дельский Г.П., Сапрыкин А.Н, (СССР). - 3 е.: I ил.

¿ь^

V

142-100 Ротапринт ТИАСУРа 634050,г.Томск,пр.Ленина,40