автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Адаптивный цифровой измерительный преобразователь параметров гармонических сигналов на основе тройного развертывающего преобразования

005043748

На правах рукописи

БАЙДАРОВ Андрей Александрович

АДАПТИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ ТРОЙНОГО РАЗВЕРТЫВАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 Ш 2012

Пермь 2012

005043748

Работа выполнена на кафедре «Автоматика и телемеханика» ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» (ПНИПУ)

Научный руководитель: Южаков Александр Анатольевич,

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Автоматика и телемеханика» ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Официальные оппоненты: Гитман Михаил Борисович,

доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Математическое моделирование систем и процессов» ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Белоусов Владимир Васильевич, кандидат технических наук, генеральный директор ОАО «Институт Пермгипромашпром» (г. Пермь)

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Вятский государственный

университет» (ВятГУ)

Защита состоится « 29 » мая 2012 г. в 1200 на заседании Диссертационного совета Д 212.188.04 при ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» (ПНИПУ) по адресу: 614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29, ауд. 423.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» (ПНИПУ).

Автореферат разослан « 28 » апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.188.04 доктор технических наук, профессор

/

А.А. Южаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Усложнение современных объектов исследований, повышение требований к точности и быстродействию измерений, рост числа и диапазонов измеряемых параметров приводят к необходимости создания новых способов измерений и совершенствования современных средств измерения, преобразования информации. Развитие измерительных преобразователей, предназначенных для обеспечения высоких метрологических и эксплуатационных характеристик, требует использования элементов и устройств вычислительной техники, обеспечивающих возможность вычислений в процессе преобразования. Различные подходы к реализации преобразователей с использованием вычислительных операций нашли освещение в работах ведущих отечественных и зарубежных ученых: Б.Я. Авдеева, Э.И. Гитиса, В.Д. Михотина, П.В. Новикова, В.Б. Смолова, Э.И. Цветкова, М.П. Ца-пенко, Ч. Дрейпера, Ж. Макса, М. Крауза, Б. Гоулда, О. Вошни и др.

В многообразии существующих сигналов, циркулирующих в современных элементах и устройствах вычислительной техники и систем управления, широко распространены гармонические сигналы. Существует большое разнообразие способов измерения параметров гармонических сигналов, базирующихся на методах цифровой обработки сигналов с применением преобразования Фурье, на основе мгновенных отсчетов, на базе метода синхронного детектирования, интегральных выборок и т.д. Основными недостатками измерительных преобразователей, реализуемых на этих методах, являются: значительные временные задержки на получение выборок; формирование интегральной оценки измеряемых параметров, необходимость использования эталонных сигналов и др.

Отсюда одной из актуальных проблем является создание современных цифровых измерительных преобразователей параметров гармонических сигналов, использующих новые эффективные алгоритмы, способы и структуры, ориентированные на применение вычислительных операций и механизмов адаптации. Некоторые из этих решений применительно к аналого-цифровым преобразователям представлены в известных работах Б.Я. Авдеева, Н.М. Гаранина, Э.И. Гитиса, О.М. Переверткина, A.A. Южакова и др. Вместе с тем в данных работах не нашли системной проработки вопросы, связанные: с использованием структурно-алгоритмических подходов к повышению точности преобразования; с применением алгоритмов адаптации к изменяющимся параметрам гармонического сигнала; с обеспечением преобразования параметров гармонических сигналов за время, не превышающее половины периода.

Таким образом, актуальным является проведение системных исследований в области проектирования способов, алгоритмов и структур при реализации адаптивных измерительных преобразователей гармонических сигналов.

Объектом исследования являются измерительные преобразователи параметров гармонических сигналов.

Предмет исследования - адаптивные цифровые измерительные преобразователи параметров гармонических сигналов, реализуемые на основе тройного развертывающего преобразования.

Цель работы - разработка структуры и алгоритмов функционирования адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов на основе тройного развертывающего преобразования, обеспечивающего повышение точности и сокращение избыточности кодов отсчетов

\ -

Указанная цель предполагает решение следующих научных задач:

1. Проведение анализа и классификации способов и алгоритмов измерительных преобразований параметров гармонических сигналов, основанных на применении вычислительных операций.

2. Разработка способа измерения параметров гармонических сигналов на основе тройного развертывающего преобразования.

3. Разработка механизмов адаптации параметров алгоритмов формирования зависимых отсчетов к изменению параметров гармонического сигнала.

4. Разработка структуры адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов.

5. Разработка имитационной модели адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов.

6. Практическая реализация и апробация адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов.

Решение поставленных задач обеспечит создание эффективных измерительных преобразователей, позволяющих осуществлять измерения параметров гармонических сигналов с высокой точностью в современных устройствах и системах управления.

Методы исследования. В работе для достижения поставленных целей использованы: методы вычислительной математики и структурного анализа; аппарат линейной алгебры и алгебры логики, численных методов, теории автоматов и математического моделирования. Построение моделей производилось с применением математических и программных пакетов (Mathcad, Matlab, Delphi, MS Excel, STEP 7 Micro/WIN).

Научная новизна:

предложен способ тройного развертывающего преобразования параметров гармонического сигнала, новизна которого состоит в том, что введенный третий отсчет позволяет через вычисленные операции определять текущую фазу измеряемого гармонического сигнала и тем самым исключить погрешность синхронизации измеряемого и уравновешивающего сигналов, что в свою очередь повышает точность преобразования;

- разработан механизм адаптации параметров алгоритма формирования зависимых отсчетов временного развертывания, новизна которого заключается втом, что при возрастании амплитуды гармонического сигнала обеспечивается увеличение коэффициентов наклона уравновешивающих сигналов. Это обеспечивает минимизацию погрешности определения момента равенства измеряемого и уравновешивающего сигналов;

- разработан механизм адаптации параметров алгоритма формирования зависимых отсчетов к изменению частоты гармонического сигнала, новизна которого заключается в использовании в качестве параметра адаптации эталонной частоты дискретизации временных отсчетов, значение которой устанавливается соответственно текущему значению частоты гармонического сигнала, что обеспечивает устранение избыточности разрядности формируемых отсчетов;

предложена структура адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонического сигнала, новизна которой заключается в том, что она обеспечивает аппаратно-программную реализацию вычислительных операций, сопровождающих выполнение алгоритма формирования зависимых отсчетов, механизмов адаптации и вычисление текущих значений амплитуды, частоты и фазы гармонического сигнала;

- разработана имитационная модель цифрового адаптивного измерительного преобразователя параметров гармонического сигнала, новизна которой состоит в воспроизведении взаимодействующих процессов развертывающего преобразования, адаптации и вычислений, выполняемых за время, не превышающее половины периода измеряемого сигнала.

Основные положения, выносимые на защиту:

- классификация методов и алгоритмов измерительных преобразований, основанных на применении вычислительных операций;

- способ тройного развертывающего преобразования параметров гармонического сигнала на основе использования зависимых временных отсчетов и применения вычислительных операций;

механизмы адаптации параметров алгоритма формирования отсчетов к изменяющейся амплитуде и частоте гармонического сигнала;

- структура адаптивного измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов;

- имитационная модель адаптивного измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов;

- результаты практической реализации адаптивного измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов.

Достоверность и обоснованность результатов работы основывается на соответствии результатов имитационного моделирования, данных экспериментальных исследований и практической реализации, а также на сопоставлении результатов с характеристиками известных преобразователей.

Практическая ценность работы состоит в том, что в результате проведения исследований установлены отношения характеристик адаптивного измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов, позволяющие уменьшить составляющие погрешности преобразования, разработана структурная схема адаптивного измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов, обеспечивающая аппаратно-программную реализацию вычислительных операций в процессе преобразования, осуществлено внедрение преобразователя в составе системы автоматизации испытаний.

Разработанный способ измерения параметров гармонического сигнала на основе тройного развертывающего преобразования позволил достичь высокой точности измерения (е<0,1%), сокращения избыточности длины кода (до 5,9 раза) и обеспечить время измерения параметров, не превышающее половины периода гармонического сигнала.

Полученные результаты апробированы на практике при создании высокоточных измерительных каналов в составе системы автоматизации испытаний для эксплуатации в авиационно-ракетной промышленности при измерении параметров гармонических сигналов датчиков угловых перемещений (БСКТ), датчиков вибрации (КД).

Реализация результатов работы. Результаты были использованы при проектировании аппаратно-программного комплекса, выполняющего сбор, измерение и преобразование информации от первичных источников, в составе системы автоматизации испытаний сложных изделий, разработанной для ОАО «НПО "Искра"».

Результаты работы используются также в учебном процессе на кафедре «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ при преподавании дисциплин «Автоматизированные информационно-управляющие системы», «Метрология».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены и получили положительную оценку на научно-практических конференциях:

1. Международная научно-методическая конференция, посвященная 90-летию высшего математического образования на Урале - «Актуальные проблемы математики, механики, информатики», г. Пермь, 2006.

2. XXXIV, XXXV, XXXVII Международные конференции «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе», Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 2007, 2008, 2010.

3. Девятая международная научно-техническая конференция «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций», г. Казань, 2008.

4. Шестая международная конференция «Оптические технологии в телекоммуникациях», посвященная 100-летию со дня рождения акад. В.А. Котельнико-ва, 120-летию телефонной связи в Татарстане, г. Казань, 2008.

5. Вторая международная научно-практическая конференция «Измерения в современном мире - 2009», г. Санкт-Петербург, 2009.

6. Краевая НТК «Автоматизированные системы управления и информационные технологии», Пермь, 2010, и научно-технические семинары, проводимые на ОАО «СТАР» (г. Пермь), кафедре АТ ПНИПУ и НОЦ «Проблемы управления» при ПНИПУ.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 17 печатных работах, в том числе 3 статьи в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 102 наименований и 9 приложений. Работа представлена на 173 е., в том числе 149 с. основного текста, содержит 43 рисунка и 26 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи работы, раскрыта научная новизна и практическая ценность результатов работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен анализ состояния способов и алгоритмов измерительных преобразователей параметров гармонических сигналов, основанных на применении вычислительных операций.

Проведен анализ способов измерения параметров гармонических сигналов, который позволил выявить высокую вычислительную сложность процедур измерения параметров, наличие специфических требований и ограничений для ряда способов и алгоритмов измерения, высокие аппаратные затраты. Показано, что известные реализации измерительных преобразователей параметров гармонических сигналов в основном базируются на использовании методов преобразования Фурье, мгновенных отсчетов и интегральных выборок. Проведенная оценка и анализ существующих алгоритмов измерения параметров гармонических сигналов показали, что основную сложность в решении задачи представляют: временные ограничения на получение интегральных выборок и отсчетов, что уменьшает частотный диапазон измеряемых сигналов; вычислительная сложность используемых алгоритмов, предъявляющая жесткие требования к быстродействию элементной базы измерительного преобразо-

вателя; необходимость обеспечения синхронизации в момент начала измерения. Наличие выявленных недостатков свидетельствует о том, что при создании современных измерительных преобразователей параметров гармонических сигналов необходимо разработать новые способы, алгоритмы и структуры работы.

Рассмотрение и оценка состояния вопросов исследования и проектирования измерительных преобразователей параметров гармонических сигналов позволили определить содержание исследований, включающее: разработку способа измерительного преобразования; разработку вычислительных алгоритмов; создание адаптивных алгоритмов преобразования гармонических сигналов; оценку точностных характеристик измерительных преобразователей. При этом проведенный комплексный анализ состояния вопроса исследования и проектирования высокоточных и быстродействующих измерительных преобразователей параметров гармонических сигналов позволил сформулировать задачи, решаемые в диссертационной работе.

Вторая глава посвящена разработке способа измерения параметров гармонических сигналов на основе тройного развертывающего преобразования с использованием зависимых временных отсчетов и применением вычислительных операций.

Проанализированы подходы для случая одно- и двухпараметрических задач определения параметров гармонических сигналов, при этом показано, что для реальных измерений в современных измерительных системах существует необходимость одновременного измерения амплитуды, частоты гармонического сигнала при минимальном времени измерения и максимальном быстродействии элементной базы вычислительной техники.

Входной гармонический сигнал измерительного преобразователя в общем случае имеет вид

м(0 - иттх 8т(2л/^ + Ф*). (1)

Уравнение (1) содержит три неизвестных параметра: амплитуду £/тахх, частоту^ и текущую фазу сигнала ф*.

Суть предлагаемого способа состоит в получении трех значений временных отсчетов. Затем на их основе с использованием вычислительных операций можно определить значения неизвестных параметров (1). При этом определение значения ф*

позволит компенсировать погрешность синхронизации гармонического и уравновешивающих сигналов. Для получения отсчетов необходимо одновременно запускать три линейно изменяющихся уравновешивающих сигнала с коэффициентами пропорциональности Ки К2, К3. Значения отсчетов будут соответствовать моментам равенства уравновешивающего и измеряемого сигналов (рис. 1). Были определены оптимальные значения взаимного соотношения коэффициентов пропорциональности: К\ = 2Кг = 4КЪ\ определены диапазоны возможного изменения значений текущей

фазы 0 < ф* <~-

На основании полученных значений временных отсчетов расчет значений параметров гармонического сигнала осуществляется путем решения системы уравнений вида (2):

• К212 =£/„.„ 8ш(2тс/Л + Ф*. ) , (2)

где К\, К2, К3 - значения коэффициентов линейно-изменяющихся уравновешивающих сигналов; /2, Н - значения временных отсчетов.

развертывающего преобразования на основе зависимых временных отсчетов

Выполнены сравнительные расчеты системы уравнений с использованием численных методов (Ньютона, градиентного, модифицированного метода Ньютона), а также с использованием аналитического решения, основанного на разложении тригонометрических функций в ряд. Составлены схемы алгоритмов, которые реализованы в виде программ на языке Delphi 7 (лицензия ПГТУ № 33948).

Установлено, что наиболее эффективным вычислительным методом решения системы (2) с точки зрения быстродействия вычислений и отсутствия необходимости поиска начального приближения является метод, основанный на разложении тригонометрических функций в ряд.

Рассмотрена структура и формат представления гармонических сигналов в рамках предлагаемых алгоритмов и способа измерения. Представлены подходы к получению значений временных отсчетов на основе соотношения (3)

•- • sin(2л/Л + (р; )| min. (3)

Проведена оценка влияния текущей начальной фазы на погрешность измерения неизвестных параметров.

При нахождении неизвестных величин в (2) требуется обоснование сходимости решения. В работе приведена оценка сходимости решений на основании теоремы по Конторовичу и с использованием метода определения границ корней по Маклорену определена область значений действительных корней.

Проведенный анализ позволяет сделать вывод о том, что вне зависимости от способа решения системы уравнений вида (2) при измерении методом временных отсчетов решение будет всегда найдено, оно будет действительным и будет лежать в некотором допустимом интервале (единственное решение на промежутке половины периода сигнала).

На основании полученных результатов можно заключить, что предложенный способ тройного развертывающего преобразования параметров гармонического сигнала позволяет производить вычисление неизвестных параметров гармонического сигнала и за счет определения текущей фазы измеряемого гармонического сигнала исключить погрешность синхронизации измеряемого и уравновешивающего сигналов, что в свою очередь повышает точность преобразования.

Третья глава посвящена разработке механизмов адаптации.

Рассмотрена природа составляющих погрешностей и представлено описание принципов формирования погрешности способа тройного развертывания.

В процессе анализа структуры гармонического сигнала установлена необходимость реализации механизмов адаптации. Показано, что при повышении значений амплитуды и частоты относительная погрешность вычислений растет, а при уменьшении значений частоты растет избыточность кода преобразователя. Предложены подходы по построению адаптивных преобразователей гармонических сигналов.

Установлены механизмы адаптации по наклону уравновешивающего сигнала в рамках изменяющихся значений амплитуды и частоты (4):

(4)

Определены принципы построения оптимальных значений искомых величин при изменяющихся значениях коэффициентов пропорциональности. Кроме того определено расчетное соотношение для (5) для реализации механизма адаптации:

и /"

1 ин /н '

где Ъъ - базовое значение коэффициента пропорциональности; ии,/и - начальные значения из диапазонов измерения амплитуды и частоты соответственно.

Показано, что на основании значения амплитуды гармонического сигнала 1/таХ х на 1-М шаге измерения необходимо с использованием механизма адаптации, вычислить значения оптимальных (адаптивных) коэффициентов пропорциональности для /+1 шага, с учетом вычисленной частоты/с, что в итоге позволяет повысить точность измерения (табл. 1).

Установлены механизмы адаптации по частоте. Показано, что при уменьшении частоты преобразуемого сигнала эталонную частоту дискретизации временных интервалов необходимо уменьшать.

Определено, что на разных диапазонах частот для обеспечения требуемой точности необходимо использовать разные эталонные частоты дискретизации (см. рис. 2), при этом на основании значения частоты гармонического сигнала на г'-м шаге измерения необходимо с использованием механизма адаптации определить оптимальные значения эталонных частот дискретизации для /+1 шага, что позволяет уменьшить избыточность кода.

Таблица 1

Результаты расчетов амплитуды без применения и с применением механизма адаптации

Значения ^Лпахдг» В Значения /„в Значения к, Значения ^тах х паси В Адаптивные К; Значения ^оасч. адапт» В ерас, % ^адап, %

1 50 «•,=250, «2=125, «з=62.5 0,9999 «Г280, «2=140, «з=70 0,99998 0,01 0,002

10 50 «■1=250, «"2=125, «з=62.5 9,9962 «■,=2800, «"2=1400 «з=700 9,99977 0,04 0,002

1 500 «■,=250, «"2=125, «"з=62.5 0,9994 «",=2800, «2=1400, «"з=700 0,99996 0,06 0,004

10 500 «■,=250, К2= 125, «"з=62.5 10,0083 «,=28000, «2=14000, «,=7000 9,99957 0,08 0,004

Установлено, что в результате применения механизма адаптации по частоте достигается сокращение (в сравнении с базовым вариантом) длины кодов отсчетов в О раз, где Б - диапазон измеряемой частоты (/х).

Рис. 2. Графики зависимости изменения относительной погрешности при реализации механизма адаптации по частоте

Введение адаптации для измерительных преобразователей гармонических сигналов обеспечивает значительное улучшение их технических характеристик, а именно: снижение требований к элементной базе и конструктивно-техноло-гическим решениям; повышение точности измерения; уменьшение избыточности формируемого кода.

В четвертой главе осуществлена разработка структуры и имитационной модели адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов на базе тройного развертывающего преобразования с использованием зависимых временных отсчетов.

Структурная схема измерительного преобразователя представлена на рисунке 3.

Устройство содержит: входную шину устройства; БЗ — блок запуска, ГЛИН — генератор линейно изменяющегося напряжения; БУ - блок установки исходных

значений параметров (К], Л Г, т)\ ГТИ - генератор тактовых импульсов; КР - компараторы; КЛ - ключи; СЧ - счетчики; БВП - блок вычисления параметров сигнала; ВУ - вычислительное устройство; БА - блок адаптации.

Рис. 3. Структурная схема измерительного преобразователя гармонических сигналов

В соответствии с расчетными соотношениями, полученными в результате построения аналитического описания в главе 2, разработаны блоки структуры измерительного преобразователя, представленного на рис. 3, производят вычисления неизвестных параметров амплитуды, частоты и начальной фазы гармонического сигнала согласно (6-8).

! ч 2/—1 „ , \ 2/-1

КА у( 1уч(«Ц) у г IV-'("А) КА ^ ' (2/-1)! ¿г } (2/-1)! _

КгЧ у( П»-.(<ДА)""' у ( П1-.(«>А)

К^и ) (2/-1)! & ) (2/-1)!

/ . \2i-2 „ „ / х \2/-2 у, ]у-.(юА) К212 уму-.КО_

(27-2)1 (2/-2)!

у( .у-ДиА)2'"' уг_,у-1 (МГ & ' (2/-2)! (2/-2)!

К212 у, ^-.К'.)*"' у, .у-.К^Г"' _ ' (2/-1)! ^ (2/-1)!

у, „мКО"'2 К212 у у-.(соА) ' (2/-2)! ЛГ3/Э ^ (21-2)

(6)

у (_!)'-'Ю—

¿Г } (2/-1)!_ V (_!)'-• Ш-

6 (2/-2)' (7)

ч 2/-1 / , \2/-1

, , \2/-1 , , ,21-1 " , , СОА + ф » СО Г, + ф

ДЛ, -- ; ^+

с/. =-

(2/-1)!

(2/-1)!

(2/-1)!

. \ 2/-1

К-1)'

|(ц>Л+У') (2/-1)!

1 • \2М ™ со?, + ф

(2/-1)!

Для разработанной структуры была построена имитационная модель измерительного преобразователя в программе МаИ^аЬ (лицензия ПГТУ №568405) с использованием стандартной элементной базы вычислительной техники. Значения, полученные в результате моделирования, оказались близки к полученным значениям при аналитическом решении (табл. 2).

Таблица 2

Результаты аналитического и имитационного моделирования

и™ >в /;™, в их (ана-лит.), В их (ими-тац.), В £(/ (ана- лит.), % (ими-тац.), % ./Накалит.), Гц /х (ими-тац.), Гц £/(ана-лит.), % £у(нМИ- тац.), %

1 50 0,99998 0,99997 0,002 0,003 50,0012 50,0014 0,002 0,003

5 50 4,99988 4,99985 0,002 0,003 49,9989 49,9984 0,002 0,003

10 50 9,99976 9,99972 0,002 0,003 49,9988 49,9982 0,002 0,004

1 150 0,99997 0,99997 0,003 0,003 150,0039 150,0045 0,003 0,003

5 150 4,99988 4,99985 0,003 0,003 150,0042 149,9942 0,003 0,004

10 150 9,99976 9,99956 0,003 0,004 149,9953 150,0063 0,003 0,004

1 500 0,99996 0,99995 0,004 0,005 500,0192 500,0216 0,004 0,004

5 500 4,99978 4,99973 0,004 0,005 499,9811 499,9751 0,004 0,005

10 500 9,99957 9,99947 0,004 0,005 500,0184 500,0234 0,004 0,005

В пятой главе представлены практическая реализация и апробация адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов в составе системы автоматизации испытаний (САИ).

Дано описание аппаратурного и программного обеспечения системы автоматизации испытаний. Приведено описание структуры и принципов функционирования системы. Многоуровневая система автоматизации испытаний обеспечивает преобразование с заданной точностью, индикацию, регистрацию и хранение текущих параметров агрегатов в процессе регулирования, доводки и проверки функциональных характеристик агрегатов авиакосмической техники.

Осуществлена разработка адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров датчиков угловых перемещений и разработка совместного преобразователя амплитуды, частоты сигналов датчика вибрации.

Опытная эксплуатация подтвердила практическую реализуемость полученных структурных решений преобразователей и эффективность применения их для рассматриваемого класса систем.

Результаты преобразований параметров с использованием разработанных измерительных преобразователей представлены в табл. 3 и 4.

Таблица 3

Примеры результатов работы измерительного преобразователя сигнала датчика угловых перемещений в составе САИ

№ этал РУД ' а'"" ВНА > этал "ДИ ' изм Ь*.руд , ВНА ' мм "ди » £аРУД> еаВНА> еаДИ>

п/п град град ММ град град ММ % % %

1 36 36 0,5 36,01 35,99 0,5001 0,028 0,028 0,024

2 72 72 35,5 72,04 72,04 35,5204 0,056 0,056 0,057

3 108 108 70,5 108,02 108,02 70,5132 0,019 0,019 0,019

4 144 144 105,5 144,09 144,09 105,564 0,063 0,063 0,061

5 180 180 140,5 180,07 180,07 140,5514 0,039 0,039 0,037

Примечание: аРУД - угол установки рычага управления двигателем; аВнл -угол входного направляющего аппарата; ада - положение дозирующей иглы.

Таблица 4

Примеры результатов работы измерительного преобразователя сигнала датчика вибрации в составе САИ

№ п/п и™, В /Г, Гц и , в Еу, % /Г, Гц £/, %

1 1 50 1,00002 0,002 50,0046 0,009

2 1 100 1,00004 0,004 100,0221 0,022

3 1 150 0,99983 0,017 150,0349 0,023

4 5 50 4,99992 0,002 50,0044 0,009

5 5 100 4,99981 0,004 100,0233 0,023

6 5 150 4,99915 0,017 150,0361 0,024

7 10 50 9,99975 0,003 50,0051 0,001

8 10 100 9,99957 0,004 100,0234 0,023

9 10 150 9,99815 0,019 149,9647 0,024

Приведенные результаты функционирования измерительного преобразователя в составе САИ имеют хорошую сходимость с данными, полученными расчетным путем.

В заключении приведены основные результаты исследований, сформулированы выводы и определены основные направления развития подходов к построению цифровых адаптивных измерительных преобразователей гармонических сигналов.

В приложениях представлены схемы алгоритмов для вычисления параметров гармонических сигналов, результаты расчетов параметров гармонических сигналов, акт внедрения результатов в опытную эксплуатацию.

Основные результаты работы и выводы

1. Проведен анализ способов и алгоритмов известных измерительных преобразований параметров гармонических сигналов, который показал, что основную слож-

носгь в решении задачи высокоточных преобразований представляют: временные ограничения на получение интегральных выборок и отсчетов; вычислительная сложность используемых алгоритмов, предъявляющая жесткие требования к быстродействию элементной базы измерительного преобразователя; необходимость обеспечения синхронизации в момент начала измерения.

2. Разработан способ измерения параметров гармонических сигналов на основе тройного временного развертывания, ориентированного на использование вычислительных операций. Предложенный способ позволяет выполнять совместные измерительные преобразования параметров гармонического сигнала без выполнения синхронизации гармонического и уравновешивающих сигналов в течение полупериода измеряемого сигнала. Способ характеризуется относительной простотой вычислительных операций по определению значений параметров, на основании произведенных временных отсчетов. Основу вычислительных операций составляет решение системы уравнений.

3. Разработан механизм адаптации параметров алгоритма формирования зависимых отсчетов временного развертывания к изменению амплитуды и частоты гармонического сигнала. В качестве параметра адаптации принята эталонная частота дискретизации временного развертывания, изменение которой обеспечивает изменение коэффициентов наклона уравновешивающих сигналов. В результате обеспечивается уменьшение погрешности определения момента равенства измеряемого и уравновешивающего сигналов.

Разработан алгоритм адаптации параметров алгоритма формирования зависимых отсчетов и частоты, направленный на уменьшения избыточности кода путем изменения эталонной частоты дискретизации.

Установлено, что использование механизмов адаптации параметров алгоритма формирования зависимых отсчетов при практической реализации обеспечивает достижение относительной погрешности порядка не выше 0,1 %, сокращение избыточности длины кода измеряемой частоты в 5,9 раза.

4. Разработана структура адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонического сигнала, обеспечивающая аппаратно-программную реализацию вычислительных операций, сопровождающих выполнение алгоритма формирования зависимых отсчетов, механизмов адаптации и вычисление текущих значений параметров гармонического сигнала.

Определены основные характеристики измерительного преобразователя.

5. Разработана имитационная модель адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонического сигнала в среде МаЛаЬ. Исследования на имитационной модели показали результаты измерений, близкие к значениям, полученным в результате расчетов.

6. Выполнена практическая реализация и апробация адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонического сигнала. В составе внедренной системы автоматизации испытаний реализован цифровой адаптивный измерительный преобразователь, обеспечивающий измерение параметров гармонических сигналов, получаемых с датчиков угловых перемещений (БСКТ) и датчиков вибрации (КД), меняющихся в широком диапазоне. Полученные практические результаты измерения параметров подтвердили расчетную точность и быстродействие измерительных преобразователей.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России:

1. Байдаров, A.A. Измеритель параметров гармонических сигналов на основе метода временных отсчетов / A.A. Байдаров // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. - 2010. -№ 3. - С. 61-66.

2. Байдаров, A.A. Адаптивный измеритель параметров гармонических сигналов как средство диагностики и анализа / A.A. Байдаров // Информационно-измерительные и управляющие системы. - 2010.-Т. 8,№12.-С. 112-115.

3. Байдаров, A.A. Адаптивная оценка критериев при измерении и анализе состояния параметров информационной системы / A.A. Байдаров, A.A. Южаков // Информационно-измерительные и управляющие системы. - 2011. - Т. 9, № 12. -С. 53-56.

Другие статьи и материалы конференций:

4. Андриевская, Н.В. Измерение амплитуды гармонических сигналов / Н.В. Андриевская, A.A. Байдаров, С.Н. Дурновцев // Информационные и управляющие системы: сб. науч. тр. / М-во образования и науки РФ; Перм. гос. техн. ун-т [и др.]. - Пермь, 2005. - С. 153-166.

5. Andrievskaya, N.V. Measurement of amplitude of harmonious signals / N.V. Andrievskaya, A.A. Baydarov, S.N. Durnovtsev // Acta Universitatis Pontica Eux-inus. - 2005. - Vol. 4, №2. - P. 88-92.

6. Andrievskaya, N.V. Computing method for measurement of parameters of harmonical signals / N.V. Andrievskaya, A.A. Baydarov, A.A. Juzhakov // Acta Universitatis Pontica Euxinus. - 2006. - Vol. VI, №7. - P. 5-9.

7. Андриевская, Н.В. Применение метода временных отсчётов для измерения параметров гармонических сигналов / Н.В. Андриевская, A.A. Байдаров, A.A. Южаков // Системы мониторинга и управления: сб. науч. тр. / М-во образования и науки Рос. Федерации; Перм. гос. техн. ун-т [и др.]. - Пермь, 2006. — С. 124—131.

8. Байдаров, A.A. Математическое обеспечение процесса измерения параметров гармонического сигнала / A.A. Байдаров, A.A. Южаков // актуальные проблемы математики, механики, информатики: материалы Междунар. науч.-метод, конф., посвящ. 90-летию высш. математ. образования на Урале / Федер. агентство по образованию; Перм. гос. ун-т. - Пермь, 2006. - С. 37-38.

9. Andrievskaya, N.V. Investigation of the problems of convergence and numerical methods optimization in measurement of harmonious signal parameters / N.V. Andrievskaya, A.A. Baydarov, A.A. Juzhakov // Acta Universitatis Pontica Euxinus. -2007. - Vol. VI, №8. - P. 99-101.

10. Метод временных отсчётов для измерения параметров гармонических сигналов / Н.В. Андриевская, A.A. Байдаров, Е.Л. Кон, A.A. Южаков // Информационные технологии в науке, социологии, экономике и бизнесе. IT + S&E'07: материалы XXXIV междунар. конф. и дискус. науч. клуба: майская сес., Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 20-30 мая 2007 г. / Рос. акад. наук [и др.]. - Запорожье, 2007. - С. 323-324.

11. Андриевская, Н.В. Исследование вопросов сходимости численных методов при измерении параметров гармонических сигналов / Н.В. Андриевская, A.A. Байдаров, A.A. Южаков // Системы мониторинга и управления: сб. науч. тр. / Федер. агентство по образованию; Перм. гос. техн. ун-т [и др.]. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. унта, 2007.-С. 86-90.

12. Южаков, A.A. Эмпирическая оценка влияния коэффициентов пропорциональности при измерении параметров гармонических сигналов методом временных отсчётов / A.A. Южаков, A.A. Байдаров // Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе. IT + S&E'08: тр. XXXV юбил. междунар. конф.: VI междунар. конф. молодых учёных, Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 20-30 мая 2008 г. - Ялта-Гурзуф, 2008. - С. 59-60.

13. Андриевская, Н.В. Оценка метода временных отсчётов на основе эмпирических исследований / Н.В. Андриевская, A.A. Байдаров, A.A. Южаков // Системы мониторинга и управления: сб. науч. тр. / Федер. агентство по образованию; Перм. гос. техн. ун-т [и др.]. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. - С. 186-189.

14. Байдаров, A.A. Измерение и обработка гармонических сигналов на основе метода временных отсчётов / A.A. Байдаров, A.A. Южаков // Тез. докл. девятой междунар. науч.-техн. конф. «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций», шестой междунар. конф. «Оптические технологии в телекоммуникациях», посвящ. 100-летию со дня рождения акад. В.А. Котельникова, 120-летию телефонной связи в Татарстане, Казань, 25-27 нояб. 2008 г. / Рос. Акад. наук; М-во образования и науки Рос. Федерации Респ. Татарстан [и др.]. - Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2008. - С. 138-140.

15. Южаков, A.A. Инновационный подход в измерении гармонических сигналов на основе метода временных отсчётов / A.A. Южаков, A.A. Байдаров // Информационные технологии в науке, социологии, экономике и бизнесе. IT + SE'08: материалы XXXIV междунар. конф. и дискус. науч. клуба: осенняя сес., Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 30 сент. - 8 окт. 2008 г. Прилож. к журн. «Открытое образование», 2008.-С. 196-197.

16. Байдаров, A.A. Анализ решений поиска параметров гармонического сигнала при измерении методом временных отчетов / A.A. Байдаров, Н.В. Андриевская // Измерения в современном мире — 2009: сб. науч. тр. второй междунар. на-уч.-практ. конф. - СПб.: Изд-во политехи, ун-та, 2009. - С. 299-300.

17. Построение модели адаптивного измерительного преобразователя в среде MATLAB / A.A. Байдаров, A.A. Южаков, B.C. Мелехина, A.B. Сентябова // Информационные технологии в науке, социологии, экономике и бизнесе. IT + SE'10: материалы XXXVII междунар. конф. и дискус. науч. клуба: осенняя сес., Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 1-10 окт. 2010 г. Прилож. к журн. «Открытое образование». -2010.-С. 127-128.

Подписано в печать 27.04.2012. Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1,0 Формат 60x90/16. Набор компьютерный. Заказ № 1376/2012.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии издательства Пермского национального исследовательского политехнического университета 614600, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113. Тел.: (342)219-80-33.

Введение.

1. Состояния и перспективы развития измерительных преобразователей гармонических сигналов в составе современных систем управления.

1.1. Современные информационно-измерительные системы как элемент устройств вычислительной техники и систем управления.

1.1.1. Современные подходы к организации измерительного процесса.

1.1.2. Измерительные преобразователи в составе современных ИИС.

1.2. Методы и подходы, реализуемые в измерительных преобразователях при измерении параметров гармонического сигнала.

1.2.1. Методы измерения с использованием преобразования Фурье.

1.2.2. Методы измерение параметров гармонических сигналов на основе мгновенных отсчетов с использованием вычислительных операций

1.2.3 Измерение параметров гармонических сигналов во вторичных преобразователях на базе метода синхронного детектирования.

1.2.4. Методы измерения параметров гармонических сигналов на основе интегральных выборок.

1.2.5. Метод измерения параметров гармонических сигнала с использованием отношения К отсчетов амплитуд.

1.3. Анализ и сопоставление методов преобразования и измерения параметров гармонических сигналов.

1.4. Выводы.

2. Разработка способа измерения параметров гармонических сигналов на основе тройного развертывающего преобразования.

2.1. Анализ подхода и структуры способа измерения параметров гармонических сигналов на основе зависимых временных отсчетов.

2.2. Оценка влияния значений составляющих параметров на поиск параметров гармонического сигнала.

2.2.1. Оценка влияния значений текущей начальной фазы на поиск параметров гармонического сигнала.

2.2.2. Оценка соотношений коэффициентов пропорциональности уравновешивающих сигналов

2.3. Решение системы уравнений с применением численных методов.

2.3.1. Расчет системы нелинейных уравнений с использованием метода Ньютона.

2.3.2. Расчет системы нелинейных уравнений с использованием градиентного метода.

2.3.3. Расчет системы нелинейных уравнений с использованием модифицированного метода Ньютона.

2.4. Решение системы нелинейных уравнений в полиномиальном виде с использованием разложения функций sin и cos в ряд.

2.5. Сопоставление методов определения параметров гармонического сигнала при неизвестных параметрах гармонического сигнала.

2.6. Выводы.

3. Разработка механизмов адаптации параметров алгоритмов формирования зависимых отсчетов к изменению параметров гармонического сигнала.

3.1. Структура и формат представления рассматриваемых сигналов.

3.2. Оценка поиска решений при использовании метода тройного развертывающего преобразования на основе зависимых временных отсчетов.•.

3.3. Разработка механизма адаптации параметров алгоритма формирования зависимых отсчетов временного развертывания.

3.4. Разработка механизма адаптации параметров алгоритма формирования зависимых отсчетов к изменению частоты гармонического сигнала.

3.4.1. Адаптация по частоте гармонического сигнала.

3.5. Механизмы совместной адаптации по наклону уравновешивающего сигнала и шага дискретизации

3.6. Сравнительная оценка технических характеристик адаптивных и неадаптивных преобразователей.

3.7. Выводы.

4. Разработка структурно-функциональной модели адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонического сигнала на базе метода тройного развертывания с использованием зависимых временных отсчетов.

4.1. Структура преобразователя параметров гармонических сигналов на базе метода зависимых временных отсчетов.

4.2. Построение имитационной модели структуры преобразователя.

4.3. Выводы.

5. Разработка и реализация адаптивного цифрового преобразователя параметров гармонических сигналов на основе тройного развертывающего преобразования в системе автоматизации испытаний.

5.1. Описание аппаратурного и программного обеспечения системы автоматизации испытаний.

5.1.1. Характеристика объекта автоматизации.

5.1.2. Назначение разрабатываемой САИ.

5.1.3. Структура разрабатываемой САИ.

5.1.4. Функционирование системы.

5.1.5. Результаты опытной эксплуатации САИ.

5.2. Разработка мультиплицированного преобразователя параметров датчиков угловых и линейных перемещений.

5.3. Разработка совместного преобразователя амплитуды, частоты и начальной фазы сигналов датчика вибрации.

5.4. Выводы.

Современный этап развития человечества характеризуется огромными потоками информации, циркулирующей во всех сферах его деятельности. Важную роль среди различных видов информации играет измерительная информация, которая несет количественную оценку состояния технологических процессов, характеристик изделий и устройств, результатов научных исследований, параметров окружающей среды, физиологического состояния человеческого организма и т.д.

Усложнение современных объектов исследований, повышение требований к точности и быстродействию измерений, рост числа и диапазонов измеряемых параметров, приводит к необходимости создания новых способов измерений и совершенствования современных средств измерения, преобразования информации. Переход к построению цифровых устройств измерений и систем управления привел к созданию информационно-измерительных систем управления с использованием микропроцессорных средств [1].

Непрерывно растущие требования к быстродействию, точности, информативности и оптимизации характеристик процессов измерения, сбора, хранения и обработки данных предопределяет необходимость создания новых средств и систем измерения, преобразования информации и систем управления полученными данными с возможностью построения автоматизированных систем принятия решений на основе полученных результатов.

Развитие измерительных преобразователей, предназначенных для обеспечения высоких метрологических и эксплуатационных характеристик, требует использования элементов и устройств вычислительной техники, обеспечивающих возможность вычислений в процессе преобразования. Различные подходы к реализации преобразователей с использованием вычислительных операций нашли освещение в работах ведущих отечественных и зарубежных ученых: Авдеева Б.Я., Гитиса Э.И., Михотина В.Д., Новикова

П.В., Смолова В.Б., Цветкова Э.И., Цапенко, М.П., Дрейпера Ч., Макса Ж., Крауза М., Б. Гоулда, Вошни О. и др.

В многообразии существующих сигналов циркулирующих в современных элементах и устройствах вычислительной техники и систем управления широко распространены гармонические сигналы. Существует большое разнообразие способов измерения параметров гармонических сигналов сущность которых основывается на методах с применением преобразования Фурье, на основе мгновенных отсчетов, на базе метода синхронного детектирования, интегральных выборок и т.д. Основными недостатками измерительных преобразователей, реализуемых на этих методах, являются: значительные временные задержки на получение выборок; формирование интегральной оценки измеряемых параметров, необходимость использования эталонных сигналов и др. При этом большинство существующих подходов, использующих перечисленные выше методы ориентированы на аналоговые способы и алгоритмы в области измерений и работы соответствующих систем.

Современные же измерительные преобразователи ориентированы на увеличение быстродействия, повышение точности измерений, получение мгновенных значений измеряемых параметров, снижение вычислительной сложности, использование цифровых алгоритмов обработки сигналов, применение алгоритмов адаптации к изменяющимся измеряемым параметрам и построения оптимальных, с точки зрения используемых аппаратных ресурсов, архитектур.

Отсюда одной из актуальных проблем является создание современных цифровых измерительных преобразователей параметров гармонических сигналов, использующих новые эффективные алгоритмы, способы и структуры, ориентированные на применение вычислительных операций и механизмов адаптации. Некоторые из этих решений, применительно к аналого-цифровым преобразователям, представлены в известных работах Авдеева Б.Я., Гаранина Н.М., Гитиса Э.И., Переверткина О.М., Южакова A.A. и др. Вместе с тем в данных работах не нашли системной проработки вопросы связанные: с использованием структурно-алгоритмических подходов к повышению точности преобразования; с применением алгоритмов адаптации к изменяющимся параметрам гармонического сигнала; с обеспечением преобразования параметров гармонических сигналов за время, не превышающее половины периода.

В последние годы, прежде всего, в связи с усложнением и расширением диапазона научных экспериментов и технических требований, информатизацией и автоматизацией объектов и продуктов современной промышленности существенно меняются требования к измерительным средствам и системам [3]. Так в частности в сфере авиационной промышленности, ракетостроения и судостроения при создании информационно-измерительных систем появляется необходимость измерительного преобразования информации, представленной в виде гармонических сигналов. При этом современные информационно-измерительные и информационно управляющие системы содержат в своем составе свыше 50% датчиков напряжения гармонического сигнала [4-6].

Новые требования связаны главным образом с переходом к получению и использованию не отдельных измерений, а потоков измерительной информации. В современных системах зачастую приходится получать информацию о сотнях и тысячах однородных или разнородных измеряемых величинах, часть из которых может быть не доступна для прямых измерений.

Возросшая практическая значимость указанных выше измерительных преобразователей определила необходимость и важность развития системных исследований в области проектирования алгоритмов, способов и структур измерительных преобразователей гармонических сигналов с соответствующими механизмами адаптации. Возможность и необходимость решения принципиально новых задач, рост требований к характеристикам (точностным, временным, аппаратурным и т.д.) требуют использования новых подходов, методов и алгоритмов.

Объектом исследования являются измерительные преобразователи параметров гармонических сигналов.

Предмет исследования - адаптивные цифровые измерительные преобразователи параметров гармонических сигналов, реализуемые на основе тройного развертывающего преобразования.

Цель работы - разработка структуры и алгоритмов функционирования адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов на основе на основе тройного развертывающего преобразования, обеспечивающего повышение точности и сокращения избыточности кодов отсчетов.

Указанная цель предполагает решение следующих научных задач:

1. Проведение анализа и классификации способов и алгоритмов измерительных преобразований параметров гармонических сигналов, основанных на применении вычислительных операций;

2. Разработка способа измерения параметров гармонических сигналов на основе тройного развертывающего преобразования;

3. Разработка механизмов адаптации параметров алгоритмов формирования зависимых отсчетов к изменению параметров гармонического сигнала;

4. Разработка структуры адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов;

5. Разработка имитационной модели адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов;

6. Практическая реализация и апробация адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов.

Решение поставленных задач обеспечит создание эффективных измерительных преобразователей, позволяющих осуществлять измерения параметров гармонических сигналов с высокой точностью в современных устройствах и системах управления.

Методы исследования. В работе для достижения поставленных целей использованы: методы вычислительной математики и структурного анализа; аппарат линейной алгебры и алгебры логики, численных методов, теории автоматов и математического моделирования. Построение моделей производилось с применением математических и программных пакетов (Mathcad, Matlab, Delphi, MS Excel, STEP 7 Micro/WIN).

Научная новизна диссертационной работы:

- предложен способ тройного развертывающего преобразования параметров гармонического сигнала, новизна которого состоит в том, что введенный третий отсчет позволяет через вычисленные операции определять текущую фазу измеряемого гармонического сигнала и тем самым исключить погрешность синхронизации измеряемого и уравновешивающего сигналов, что в свою очередь повышает точность преобразования;

- разработан механизм адаптации параметров алгоритма формирования зависимых отсчетов временного развертывания, новизна которого заключается том, что при возрастании амплитуды гармонического сигнала обеспечивается увеличение коэффициентов наклона уравновешивающих сигналов, что обеспечивает минимизацию погрешности определения момента равенства измеряемого и уравновешивающего сигналов;

- разработан механизм адаптации параметров алгоритма формирования зависимых отсчетов к изменению частоты гармонического сигнала, новизна которого заключается в использовании в качестве параметра адаптации эталонной частоты дискретизации временных отсчетов, значение которой устанавливается соответственно текущему значению частоты гармонического сигнала, что обеспечивает устранение избыточности разрядности формируемых отсчетов;

- предложена структура адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонического сигнала, новизна которой заключается в том, что она обеспечивает аппаратно-программную реализацию вычислительных операций, сопровождающих выполнение алгоритма формирования зависимых отсчетов, механизмов адаптации и вычисление текущих значений амплитуды, частоты и фазы гармонического сигнала;

- разработана имитационная модель цифрового адаптивного измерительного преобразователя параметров гармонического сигнала, новизна которой состоит в воспроизведении взаимодействующих процессов развертывающего преобразования, адаптации и вычислений, выполняемых за время не превышающее половины периода измеряемого сигнала.

Основные положения, выносимые на защиту:

- классификация методов и алгоритмов измерительных преобразований, основанных на применении вычислительных операций;

- способ тройного развертывающего преобразования параметров гармонического сигнала на основе использования зависимых временных отсчетов и применения вычислительных операций;

- механизмы адаптации параметров алгоритма формирования отсчетов к изменяющейся амплитуде и частоте гармонического сигнала;

- структура адаптивного измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов;

- имитационная модель адаптивного измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов;

- результаты практической реализации адаптивного измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов.

В результате проведения исследований установлен ряд закономерностей влияния параметров, разработана структурная схема адаптивного измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов на основе метода зависимых временных отсчетов, осуществлено внедрение преобразователя в составе информационно-измерительного комплекса.

Масштабная реализация адаптивного измерительного преобразователя параметров гармонических сигналов совместно с вычислительным комплексом позволит решить ряд проблем информационно-измерительных систем: управление быстродействующими устройствами ввода-вывода и накопителями информации для формирования сообщений с целью передачи по каналам связи, преобразование и обработку информации, регистрацию информации.

Предложенный способ тройного развертывающего преобразования обеспечивает совместное измерение информационных параметров (амплитуды и частоты) гармонического сигнала и сопутствующего расчетного параметра (текущей начальной фазы) гармонического сигнала, что позволяет не использовать синхронизацию, за счет реализации механизмов адаптации снижается вычислительная сложность при соответствии требований по точности измерений. Указанные выше способы и механизмы позволяют производить измерения параметров гармонического сигнала в соответствии с заданными метрологическими характеристиками за промежуток времени не превышающий половину периода гармонического сигнала.

При переходе от теоретической плоскости к практической необходимо учитывать, возникающие в процессе реализации, аппаратные затраты. Поэтому на сегодняшний день остро стоит проблема оптимизации вычислений и необходимо постоянно учитывать рост требований по учету и обеспечению качественных, временных и стоимостных затрат.

Следует отметить, что попытки применить в процессах измерительных преобразований традиционные методы вычислений, направленные на восстановление сигналов, влекут за собой усложнение алгоритмов и структур преобразователей, а также характеризуются повышенной вычислительной сложностью, препятствующей зачастую их использованию в условиях жестких ограничений «реального» времени преобразования. При организации и проектировании устройств, позволяющих производить измерение, основанные на новом методе временных отсчетов, стоит глобальная задача создать более эффективную и менее дорогостоящую техническую измерительную систему.

Возможность и необходимость решения принципиально новых задач требуют использования соответствующих методов.

Полученные результаты позволят применить их на практике при создании адаптивного измерительного преобразователя, который может быть применен в авиационной промышленности, ракетостроении и судостроительном производстве при измерении параметров на входе вычислительных устройств: датчиков угловых перемещений (энкодеры -датчиков БСКТ), датчиков вибрации и виброскорости, сельсин-датчиков (БД), датчиков оборотов и т.д.

Достоверность и обоснованность результатов работы основывается на соответствии результатов имитационного моделирования, данных экспериментальных исследований и практической реализации, а также на сопоставлении результатов с характеристиками известных преобразователей.

Диссертационная работа выполнена в рамках научно-исследовательских работ: осуществляемой совместно кафедрой «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ и ОАО «СТАР» в течение 2008-2011 гг., а также совместно ООО «ИУП» и ОАО «НПО «Искра» в течение 2011-2012 гг. в рамках договора № 0989-11/Р. Разработанный способ, механизмы и алгоритмы, а также цифровой адаптивный измерительный преобразователь внедрены в опытную эксплуатацию на ОАО «НПО «ИСКРА».

Основное содержание диссертации изложено в 17 печатных работах [4551, 56, 58-68], из них 3 публикации в журналах рекомендуемых ВАК, 10 в центральных журналах и сборниках, 4 в других источниках.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на научно-практических конференциях:

1. Международная научно-методическая конференция, посвященная 90-летию высшего математического образования на Урале - «Актуальные проблемы математики, механики, информатики», г. Пермь, 2006.

2. XXXIV, XXXV, XXXVII Международные конференции «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе» Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 2007, 2008, 2010.

3. Девятая международная научно-техническая конференция «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций», г. Казань, 2008.

4. Шестая международная конференция «Оптические технологии в телекоммуникациях», посвященная 100-летию со дня рождения акад. В.А. Котельникова, 120-летию телефонной связи в Татарстане, г. Казань, 2008.

5. Вторая международная научно-практическая конференция «Измерения в современном мире - 2009» г. Санкт-Петербург, 2009.

6. Краевая НТК «Автоматизированные системы управления и информационные технологии», Пермь, 2010 г. и научно-технических семинарах, проводимых на ОАО «СТАР» (г. Пермь), кафедре АТ ПНИПУ и НОЦ «Проблемы управления» при ПНИПУ.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложений и содержит 173 страницы машинописного текста, 43 рисунков, 26 таблиц, список литературных источников состоит из 102 наименований.

5.4. Выводы

1. Разработана и внедрена в опытную эксплуатацию многоуровневая адаптивная система автоматизации испытаний, обеспечивающая адаптивное преобразование с заданной точностью, индикацию, регистрацию и хранение текущих параметров авиационных агрегатов в процессе регулирования, доводки и проверки функциональных характеристик. Опытная эксплуатация подтвердила практическую реализуемость, достоверность, корректность принятых структурных решений преобразователей и эффективность применения для рассматриваемого класса систем предложенных алгоритмов измерения амплитуды, частоты и начальной фазы гармонического сигнала и основных теоретических результатов, полученных в настоящей работе.

2. Предложена аппаратурно-программная реализация адаптивного преобразователя гармонического сигнала.

3. Апробация разработанных алгоритмов и архитектур в составе САИ в процессе эксплуатации:

- подтвердила полученные теоретические результаты о возможности создания адаптивного преобразователя гармонического сигнала, обеспечивающего погрешность измерения не хуже 0,1 %;

- показала возможность применения для целей преобразования гармонических сигналов мультиплицированного алгоритма преобразования, что повысило пропускную способность в 3 раза по сравнению с многоканальными преобразователями;

- продемонстрировала практическую целесообразность построения адаптивных преобразователей частоты гармонического сигнала в частотном диапазоне 50-3000 Гц при заданной погрешности преобразователя.

Заключение

Проведенный в работе анализ и классификация методов преобразования, основанных на использовании вычислительных операций, позволил сформулировать специфику функционирования современных преобразователей амплитуды, частоты, начальной фазы гармонических сигналов в составе систем автоматизации испытаний. Показано, что для реализации сформулированных требований к адаптивным преобразователям параметров гармонических сигналов необходимо использовать сложные вычислительные процедуры, реализуемые в реальном масштабе времени. Поэтому значительную актуальность приобретают теоретические и прикладные исследования, связанные с разработкой алгоритмов адаптивных преобразователей параметров гармонических сигналов, позволяющих обеспечить достижение высокого быстродействия и точности.

Следует отметить, что особое место в создании адаптивных преобразователей гармонического сигнала представляет реализация преобразователей на основе методов развертывающего преобразования.

Проведен анализ и разработка вычислительных процедур преобразователя совместного преобразования параметров гармонического сигнала, использующих метод Ньютона, модифицированный метод Ньютона, градиентный метод, полиномиального разложения функции синуса в ряд. Для указанных вычислительных процедур определены их практические характеристики, определяющие область рационального использования; исследованы ограничения на применение и разработана программная реализация.

Предложены и исследованы структуры адаптивных цифровых преобразователей параметров гармонического сигнала. Осуществлена их аппаратно-программная реализация в составе системы автоматизации испытаний. В качестве практического использования результатов приведена реализация структуры системы автоматизации испытаний на современной программно-технической базе, использующей для измерения параметров гармонических сигналов разработанные автором преобразователи.

Результаты исследований - проведен анализ способов и алгоритмов известных ИП параметров гармонических сигналов, разработан способ измерения параметров гармонических сигналов на основе тройного временного развертывания, ориентированного на использование вычислительных операций, разработаны механизмы адаптации параметров алгоритма формирования зависимых отсчетов временного развертывания к изменению диапазонов амплитуды и частоты гармонических сигналов, направленные на повышение точности преобразования и на уменьшения избыточности кода, разработана имитационная модель адаптивного цифрового измерительного преобразователя гармонических сигналов, выполнена практическая реализация и апробация адаптивного цифрового измерительного преобразователя гармонических сигналов.

Область применения - в академических институтах и научно-исследовательских организациях, в различных предприятиях и организациях авиационной промышленности, ракетостроения и судостроения при проектировании новых типов адаптивных цифровых измерительных преобразователей.

Учитывая вышеизложенное, в диссертационной работе могут быть сделаны следующие выводы и получены следующие результаты:

1. Проведен анализ способов и алгоритмов известных измерительных преобразований параметров гармонических сигналов, который показал, что а основную сложность в решении задачи высокоточных преобразований представляют: временные ограничения на получение интегральных выборок и отсчетов; вычислительная сложность используемых алгоритмов, предъявляющая жесткие требования к быстродействию элементной базы измерительного преобразователя; необходимость обеспечения синхронизации в момент начала измерения.

2. Разработан способ измерения параметров гармонических сигналов на основе тройного временного развертывания, ориентированного на использование вычислительных операций. Предложенный способ позволяет выполнять совместные измерительные преобразования параметров гармонического сигнала, без выполнения синхронизации гармонического и уравновешивающих сигналов в течение полупериода измеряемого сигнала. Способ характеризуется относительной простотой вычислительных операций по определению значений параметров, на основании произведенных временных отсчетов. Основу вычислительных операций составляет решение системы уравнений.

3. Разработан механизм адаптации параметров алгоритма формирования зависимых отсчетов временного развертывания к изменению амплитуды и частоты гармонического сигнала. В качестве параметра адаптации принята эталонная частота дискретизации временного развертывания, изменение которой обеспечивает изменение коэффициентов наклона уравновешивающих сигналов. В результате обеспечивается уменьшение погрешности определения момента равенства измеряемого и уравновешивающего сигналов.

Разработан алгоритм адаптации параметров алгоритма формирования зависимых отсчетов и частоты, направленный на уменьшения избыточности кода путем изменения эталонной частоты дискретизации.

Установлено, что использование механизмов адаптации параметров алгоритма формирования зависимых отсчетов при практической реализации обеспечивает достижение относительной погрешности порядка не выше 0,1%, сокращение избыточности длины кода измеряемой частоты в 5,9 раза.

4. Разработана структура адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонического сигнала, обеспечивающая аппаратно-программную реализацию вычислительных операций, сопровождающих выполнение алгоритма формирования зависимых отсчетов, механизмов адаптации и вычисление текущих значений параметров гармонического сигнала. Определены основные характеристики измерительного преобразователя.

5. Разработана имитационная модель адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонического сигнала в среде МаЛаЬ. Исследования на имитационной модели показали результаты измерений близкие к значениям, полученным в результате расчетов.

6. Выполнена практическая реализация и апробация адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонического сигнала. В составе внедренной системы автоматизации испытаний реализован цифровой адаптивный измерительный преобразователь, обеспечивающий •измерение параметров гармонических сигналов, получаемых с датчиков угловых перемещений (БСКТ) и датчиков вибрации (КД), меняющихся в широком диапазоне. Полученные практические результаты измерения параметров подтвердили расчетную точность и быстродействие измерительных преобразователей.

1. Кавалеров Г.И., Мандельштам С.М. Введение в информационную теорию измерений. М., «Энергия», 1974, 376 с.

2. Кнорринг В.Г., Солопченко Г.Н. // Измерительная техника. Теория измерений как самостоятельная область знаний: характеризационные цели и задачи 2003. - №6. - с. 13-17.

3. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы. Учебное пособие для вузов. М., «Энергия», 1972. 320 с.

4. Цифровые адаптивные информационно-измерительные системы / Б.Я. Авдеев, В.В. Белоусов, И.Ю. Брусаков и др.; под ред. Б.Я. Авдеева и Е.А. Чернявского. СПб.: Энергоатомиздат, 1997. - 368 с.

5. Михотин В.Д., Шахов Э.К, Дискретизация и восстановление сигналов в информационно измерительных системах. Пенза: Пенз. политех, ин-т, 1982.

6. Гельман М.М. Аналого-цифровые преобразователи для информационно-измерительных систем. М.: Изд-во Стандартов, 1989. - 320 с.

7. Белоусов В.В., Дурновцев С.Н. Аналого-цифровые преобразователи амплитуды синусоидального сигнала в цифровой код // Информационные измерительные системы: Сб. науч. трудов. Пермь: ПермГТУ, 2005. - С. 172176.

8. Воронов A.A., Основы теории автоматического управления, ч. 3, М. -Л., 1970.

9. Информационно-измерительная техника и технологии / В.И. Калашников, C.B. Нефедов, А.Б. Путилин и др.; под ред. Г. Г. Ранеева. — М.: Высшая школа, 2002. — 454 с.

10. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 357 с.

11. Анисимов Б.В., Голубкин В.Н. Аналоговые и гибридные вычислительные машины. — М.: Высшая школа, 1990. — 289 с.

12. Мячев A.A., Степанов В.Н. Персональные ЭВМ и микроЭВМ. Основы организации. — М.: Радио и связь, 1991. — 320 с.

13. Путилин А.Б. Вычислительная техника и программирование в измерительных системах. — М.: Дрофа, 2006. — 416 с.

14. Калабеков В.В. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. — М.: Радио и связь, 1997. — 336 с.

15. Джексон Р.Г. Новейшие датчики. — М.: Техносфера, 2007.— 384 с.

16. Фрайден Дж. Современные датчики: справочник. — М.: Техносфера, 2005. — 592 с.

17. Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах: Учебник для вузов / В.И. Нефёдов, В.И. Хахин, Е.В. Федорова и др.; Под ред. В.И. Нефёдова. М.: Высш. шк., 2001. - 383 с.

18. А. Бударин. http://www.asutp.ru/go/7icN600001. Концепция построения виртуальной измерительной лаборатории. Электронный ресурс.

19. В. Н. Леныиин. http://www.asutp.ru/?p=600334 Информационно-измерительные технологии на базе стандарта VXIbus. Электронный ресурс.

20. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). Определения, теоремы, формулы. 6-е изд., стер. -СПб.: Издательство «Лань», 2003 832 с.

21. Михотин В.Д., Шахов Э.К, Дискретизация и восстановление сигналов в информационно измерительных системах. Пенза: Пенз. политех, ин-т, 1982.

22. Хофманн Д. Техника измерений и обеспечение качества: Справочная книга / Пер. с нем. Под ред. Л.М. Закса, С.С. Кивилиса. М.: Энергоатомиздат, 1983. -472 с.

23. Цыпин Б.В. // Машиностроитель. Измерение параметров гармонических колебаний с помощью персонального компьютера 2001. - №8. - с.17-19.

24. Васильев В.Н., Гуров И.П. Компьютерная обработка сигналов в приложении к интерферометрическим системам: БХВ Санкт-Петербург, 1998.

25. Creath К. Phase measurement interferometry techniques: Progress in Optics, 1988, V. 26, Chap. 5. p. 349-383.

26. Угольков B.H. // Измерительная техника. Методы измерения сдвига фаз и амплитуды гармонических сигналов на основе интегральных выборок -2003.-№5.-с. 52-55.

27. A.C. 2089919 Россия. Устройство для измерения амплитудных и фазовых характеристик гармонических сигналов / Б.Г. Калесхаев // Открытия. Изобретения. 1997. №9.

28. A.C. 966889 СССР. Преобразователь амплитуды переменного напряжения в цифровой код / Кон Е.Л., Матушкин H.H., Южаков A.A. // Открытия. Изобретения. 1982. № 38.

29. A.C. 1218468 СССР. Аналого-цифровой преобразователь / С.Г. Исаев, М.Ю. Михеев, Б.В. Чувыкин, В.М. Шляндин // Открытия. Изобретения. 1986. №10.

30. A.C. 1078611 СССР. Аналого-цифровой преобразователь с цифровой коррекцией / М.Ю. Михеев, Б.В. Чувыкин, Э.К. Шахов, В.М. Шляндин // Открытия. Изобретения. 1984. №9.

31. A.C. 567206 СССР. Аналого-цифровой преобразователь / A.B. Клементьев, B.C. Гутникова // Открытия. Изобретения. 1977. №28.

32. A.C. 970676 СССР. Цифровой измеритель амплитуды переменного напряжения / Л.А. Корытная, В.В. Нелуп, В.А. Проценко // Открытия. Изобретения. 1982. №40.

33. A.C. 864544 СССР. Способ цифрового измерения амплитуды импульсных сигналов и устройство для его реализации / Е.В. Андреев, Ю.А. Зайцев, А.Ж. Курмаев, Н.Г. Одинцов // Открытия. Изобретения. 1981. №34.

34. Дурновцев С.Н. Автореферат кандидатской диссертации. Измерительные цифровые преобразователи параметров синусоидальных сигналов с использованием вычислительных операций. Пермь.: ПГТУ, 2007.

35. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981.

36. ГОСТ Р 51086-97. Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения.

37. Измерительная аппаратура. URL http://www.hardandsoft.ru/ Электронный ресурс.

38. Портативный БПФ анализатор 2260 Investigator и программное обеспечение BZ 7208 тип 2260Н. URL - http://www.tecon.com.ua Электронный ресурс.

39. MBB модуль быстрого ввода-вывода сигналов, специфичных для газотурбинных двигателей. URL - http://npfgss.ru/home Электронный ресурс.

40. Электрические измерения: Учебное пособие для вузов / В.Н. Малиновский, P.M. Демидова-Панферова, Ю.Н. Евланов и др.; Под ред. В.Н. Малиновского. — М.: Энергоатомиздат, 1985. -416 с.

41. Куликовский К.Л., Купер В.Я. Методы и средства измерений: Учеб. пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 448 с.

42. Загускин В.Л. Справочник по численным методам решения алгебраических и трансцендентных уравнений. Под ред. A.M. Лопшица. М.: Физматгиз, 1960, 216 с.

43. A.A. Байдаров. Измерение амплитуды гармонических сигналов/ Н.В. Андриевская, A.A. Байдаров, С.Н. Дурновцев// Информационные иуправляющие системы: сб. науч. тр./ М-во образования и науки РФ, Перм. гос. техн. ун-т и др.. Пермь, 2005. - С.153 - 166.

44. A.A. Baydarov. Measurement of amplitude of harmonious signals/ N.V. Andrievskaya, A.A. Baydarov, S.N. Durnovtsev// Acta Universitatis Pontica Euxinus. 2005. - Vol. 4, №2. - P.88 - 92.

45. Andrievskaya, N.V. Computing method for measurement of parameters of harmonical signals/ N.V. Andrievskaya, A.A. Baydarov, A.A. Juzhakov// Acta Universitatis Pontica Euxinus. 2006. - Vol. VI, №7. - P.5 - 9.

46. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. -М.: Лаборатория базовых знаний, 2001. 632 с.

47. Вержбицкий В.М. Численные методы (линейная алгебра и нелинейные уравнения): Учеб. Пособие для вузов. М. Высш. шк., 2000. - 266 с.

48. Бахвалов Н.С., Лапин A.B., Чижонков Е.В. Численные методы в задачах и упражнениях. Учеб. Пособие. / Под. Ред. В.,А Садовничего М.: Высш. шк. 2000. - 190 с.

49. Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в Mathcad. Учебный курс. -СПб.: Питер, 2003. 448 с.

50. Теорема Котельникова. Научная библиотека избранных естественно-научных изданий. URL http://www.sernam.ru/ booktec.php Электронный ресурс.

51. Байдаров A.A. Измеритель параметров гармонических сигналов на основе метода временных отсчетов. //Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева №3, 2010 г. / Изд-во: КГТУ им. А.Н. Туполева, Казань. С. 61-66.

52. Байдаров A.A. Адаптивный измеритель параметров гармонических сигналов как средство диагностики и анализа. //Информационно-измерительные и управляющие системы №12, т. 8., 2010 г. / Радиотехника, Москва, - С. 112-115.

53. Байдаров A.A. Адаптивная оценка критериев при измерении и анализе состояния параметров информационной системы /Байдаров A.A., Южаков A.A. // Информационно-измерительные и управляющие системы. № 12. т. 9, 2011 / Радиотехника, Москва. - С. 53-56.

54. Байдаров, A.A. Проблемы управления ИТ-инфраструктурой/ A.A. Байдаров, И.С. Ведерников// Системы мониторинга и управления: сб. науч. тр./ М-во образования и науки Рос. Федерации, Перм. гос. техн. ун-т и др.. -Пермь, 2006.-С. 165 172.

55. Автоматические измерения и приборы (аналоговые и цифровые) / П.П. Орнатский. 5-е изд., перераб. И доп. - К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986.-504 с.

56. Организация производства и управление предприятием: Учебник / Туровец Щ.Г., Бухалков М.И. и др.; Под ред. О.Г. Туровца. -М.: ИНФРА-М, 2003, 528 с.

57. Шастова Г.А., Коскин А.И. Выбор и оптимизация структуры информационных систем. М.: Энергия, 1972. - 256 с.

58. Цветков А.Г. Принципы количественной оценки эффективности радиоэлектронных средств. М.: Сов. радио, 1971. - 201 с.

59. Мизин И.А., Уринсон JI.C., Храмешин Г.К. Передача информации в сетях с коммутацией сообщений. М.: Связь, 1972. - 319 с.

60. Девис Д., Барбер Д., Прайс У., Соломонидес У. Вычислительные сети и сетевые протоколы. М.: Мир, 1982. - 563 с.

61. Моисеев B.C. Системное проектирование преобразователей информации. Л.: Машиностроение, 1982. - 255 с.

62. Lawrie D.H. Access and alignmeht of data in an array processor // IEEE Trans. Comput. 1975, v. C-24, No 12, p. 1145-1155.

63. Pease M.C. The indirect binari n-cube microprocessr array // IEEE. Trans. Comput. 1977, v.C-26, No 2, p. 458-473.

64. Patel J.H. Performance of processor-memory interconnections for multiprocessors // IEEE.Trans. Comput. 1981, v.C-30, No 10, p. 771-780.

65. Кондалев А.И., Багацкий В.А., Романов В.А. и др. Преобразователи формы информации для малых ЭВМ. Киев: Наукова думка.- 1982.- 312 с.

66. Матушкин H.H. Автореферат докторской диссертации «Методологические и теоретические основы проектирования адаптивных информационно-управляющих систем автоматизации испытаний средств управления газотурбинными двигателями». Пермь, 1997.

67. Матушкин H.H., Южаков A.A. Вопросы построения высоконадежных интеллектуальных преобразователей с перестраиваемой архитектурой // Тез. докл. XYIII школы-семинар по техн. диагностике. Пермь, 1994. С. 37-39.

68. Кон Е.Л., Матушкин H.H., Южаков A.A. Адаптивный многоканальный преобразователь измерительной информации // Тез. докл. Всесоюзной НТК "Методы и микропроцессорные устройства цифрового преобразования и обработка информации". М.: 1985. - С. 34-35.

69. Орнатский П.П. Автоматические измерения и контроль. К.: Высш. шк, 1986.-465 с.

70. Алиев Т.М., Тер-Хачатуров A.A. Измерительная техника. М.: Высш. шк., 1991.-384 с.

71. Адаптивные информационно-измерительные системы потоковой динамической архитектуры. Рук-ль работы Матушкин H.H. Программа "Технические университеты": Отчет о НИР / Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1985.-56 с.

72. Киселев В.А., Кон E.JL, Матушкин Н.Н., Южаков А.А. Измеритель цифровой скорости. Ас. СССР, № 1007009, БИ№ 13, 1983.

73. Идентификация систем управления авиационных газотурбинных двигателей. Под ред. Д.В. Дедина. М.: Машиностроение, 1984. - 200 с.

74. Гитис Э.И., Пискулов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи. -М.: Энергоиздат, 1981. 350 с.

75. Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М.: Энергия, 1970. - 400 с.

76. Протокол Profibus DIN 19245, часть 1,2.

77. Филиппов В.Г. Цифраторы перемещений. Воен. изд-во, 1965.

78. Южаков А.А. Автореферат кандидатской диссертации «Многоуровневая адаптивная информационно-измерительная система для стендовых испытаний топливно-регулирующей аппаратуры газотурбинного двигателя. JL, 1987.

79. Темников Ф.Е. Теория развертывающих систем. М.: Госэнергоиздат, 1963.

80. Дурновцев С.Н. Мультиплицированный преобразователь угловых и линейных перемещений на основе датчиков БСКТ // Системы мониторинга и управления / Пермь, ПермГТУ, 2006. С. 18-22.

81. Дурновцев С.Н. Измерительный преобразователь параметров вибрации на основе датчика КД // Системы мониторинга и управления / Пермь, ПермГТУ, 2006. С. 23-31.

82. SIMATIC S7-200 семейство микроконтроллеров. Описание. http://old.automation-drives.ru/as/download/ascat/microsystems/s7200/02S7-200r.pdf Электронный ресурс.

83. Шкаликов B.C. Измерение параметров вибраций. М.: Машиностроение, 1970.

84. Дмитриев Ю.Н., Моисеев Т.А., Пестов H.H., Суханов Е.Е. Измерительная виброустановка для снятия характеристик и градуировки датчиков вибрации // Информационные управляющие системы. Сб. науч. тр. / Перм. гос. техн. ун-т, Пермь, 2003. С. 167-170.

85. Быховский И.И. Основы теории вибрационной техники. М.: Машиностроение, 1968. - 362 с.

86. Дехтяренко Л.И., Турчаковская Л.Н., Турчаковский А.Н. и др. Теория выбрационных измерений. Киев: Наук. Думка, 1988. - 168 с.

87. Цифровая обработка сигналов. Научно-технический журнал №3.2008.