RU67725U1

RU67725U1 - Многоканальное устройство для измерения параметров сигналов

Info

Publication number: RU67725U1
Application number: RU2007113336/22U
Authority: RU
Inventors: Олег Рудольфович Кузичкин; Алексей Вячеславович Цаплев
Original assignee: Олег Рудольфович Кузичкин; Алексей Вячеславович Цаплев
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2007-04-09
Publication date: 2007-10-27

Abstract

Полезная модель относится к области радиоизмерительной техники. Устройство содержит N измерительных преобразователей, подключенных к одному из входов соответствующих коммутаторов, а вторые входа коммутаторов соединены с землей, при этом выходы всех коммутаторов соединены через линии для передачи сигналов с входом измерительного прибора. Управляющие выводы коммутаторов соединены с выходами блока управления, а управляющий выход измерительного прибора соединен с входом блока управления. Полезная модель позволяет исключить влияние температуры на линии связи, а так же повысить точность и надежность измерения параметров сигнала при передаче их по линиям связи. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области радиоизмерительной техники и может быть использована для измерения параметров слабых сигналов в телеметрических системах, измерительные датчики которых расположены на значительном расстоянии от регистрирующей аппаратуры. В связи с этим на регистрируемый сигнал оказывают влияние внешние (природные) факторы, которые могут значительно искажать зафиксированные значения слабых сигналов.

Измерительные датчики размещаются на обширной территории для целей мониторинга технических объектов и соединяются с регистрирующей аппаратурой с помощью длинных проводных линий. Длины этих линий различны и могут достигать тысяч метров.

Измеренные параметры слабых сигналов, их спектральный состав и максимальные значения отражают технические особенности и динамику развития наблюдаемого объекта. Анализ сигналов дает информацию о состоянии объекта и об аномалиях его развития, что позволяет принимать правильные и своевременные решения по его эксплуатации.

Чем сложнее объект и чем больше его значимость, тем большие требования предъявляются к точности измерений и анализу параметров сигнала с целью выявления предпосылок к снижению надежности работы этого объекта. Важнейшим условием для обеспечения высокой точности измерений при мониторинге является стабильность параметров всех звеньев измерительной системы, учитывая долговременный характер мониторинговых работ. В этом случае важным является контроль параметров линий связи и устранение влияния данного фактора на сигналы измерительных датчиков.

При изменении температуры окружающей среды электрические характеристики линий связи варьируются в больших пределах. Поэтому в измерительных системах мониторинга используют устройства и методы компенсации изменения электрических параметров линий, позволяющие повысить точность измерения сигналов при их передачи по линиям большой длинны.

Известно устройство для измерения параметров сигнала [1], содержащее измерительный преобразователь и источник образцового сигнала, подключенные к входам коммутатора, линию передачи сигнала, второй коммутатор, управляемое сопротивление, измерительный прибор, блок управления, элемент сравнения и источник номинального напряжения. Выход первого коммутатора связан с последовательно соединенной линией передачи сигнала, управляемым сопротивлением и вторым коммутатором. Управляющие выводы коммутаторов соединены с первым выходом блока управления. Один выход второго коммутатора подключен к входу измерительного прибора, а другой - к одному из входов элемента сравнения. Ко второму входу элемента сравнения подключен источник номинального напряжения. Выход элемента сравнения соединен с входом блока управления, ко второму выходу которого подсоединен управляющий вывод управляемого сопротивления. В этом устройстве происходит суммарная коррекция сопротивления линии по результату сравнения номинального напряжения и напряжения источника сигнала, измеренного после второго коммутатора.

Недостатком этого устройства для измерения параметров сигнала является то, что при телеметрии затруднительно использовать удаленный источник образцового сигнала, а так же возникает необходимость в наличии средств контроля удаленного источника. Это необходимо для обеспечения точности и надежности измерений, что предъявляет очень жесткие требования к применению данного устройства и в случае использования пассивных датчиков в системе мониторинга эти требования трудновыполнимы. Кроме того, для уменьшения влияния температуры окружающей

среды на результаты регистрации слабых сигналов необходимо использовать схему температурного контроля питания для источника образцового сигнала и для источника номинального напряжения, что обусловлено значительными изменениями температуры окружающей среды при мониторинге. Наличие двух независимых источников образцового и номинального напряжений приводит к погрешности измерений, связанной с возможной взаимной нестабильностью источников.

Известно устройство для измерения параметров сигнала [2], которое берется за прототип, содержащее измерительный преобразователь, первый коммутатор, линию для передачи сигнала, последовательно соединенные управляемое сопротивление и второй коммутатор, блок управления, измерительный прибор, источник номинального напряжения, а также датчик тока и эталонное сопротивление. Измерительный преобразователь, подключен к одному из входов первого коммутатора, при этом выход этого коммутатора соединен с одним из входов управляемого сопротивления через линию для передачи сигнала, другой вход управляемого сопротивления подключен к входу второго коммутатора, один выход которого подключен ко входу измерительного прибора, причем управляющие выводы коммутаторов соединены с первым выходом блока управления, а второй выход блока управления подсоединен к управляющему выводу управляемого сопротивления, источник номинального напряжения подключен к другому входу второго коммутатора через эталонное сопротивление, при этом эталонное сопротивление также подключено к входам датчика тока, выход которого подключен к входу блока управления, а второй вход первого коммутатора соединен с общим проводом линии и измерительного преобразователя. Это устройство позволяет скомпенсировать изменение сопротивления линии и устранить соответствующие погрешности при измерении параметров сигнала.

Недостатком этого устройства для измерения параметров сигнала является то, что управляющее сопротивление позволяет компенсировать изменение сопротивления линии и устранить соответствующие погрешности только в ограниченном диапазоне. При значительных изменениях сопротивления линии, превышающих пределы изменения сопротивления управления, возникает ошибка измерения. Такая ошибка в данном устройстве не контролируется, что может привести к серьезным нарушениям функционирования мониторинговых устройств. Также не существует контроля за обрывом провода, т.е. при обрыве измерение сигнала продолжается с ошибкой.

Таким образом, в рассмотренном устройстве отсутствие средств контроля предельных значений управляемого сопротивления не позволяет с достаточной точностью и надежностью измерять параметры слабых сигналов передаваемых через проводные линии.

Кроме того, увеличение количества контролируемых линий приводит к усложнению устройства управления и устройства в целом.

Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, заключается в увеличении числа каналов измерения сигналов, упрощении работы и управления устройством, а также повышении точности и надежности измерения параметров сигнала, поступающего от измерительных датчиков к регистрирующей аппаратуре, через проводные линии.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство для измерения параметров сигнала, содержащее измерительный преобразователь, подключенный к одному из входов коммутатора, причем выход этого коммутатора подсоединен к входу своей линии для передачи сигнала, а управляющий вход коммутатора соединен с блоком управления, дополнительно введены n-1 измерительных преобразователя, подключенные к входам n-1 коммутаторов, другие входы всех коммутаторов подсоединены к земле, а выходы коммутаторов подсоединены к входам своих линий для передачи сигналов, управляющие входы всех коммутаторов соединены с блоком

управления, также выходы линий для передачи сигналов подключены к входу измерительного устройства, управляющий выход которого соединен с входом блока управления.

На фиг.1. изображена схема многоканального устройства для измерения параметров сигнала. Устройство содержит измерительные преобразователи 1₁, ..., 1_n, коммутаторы 2₁, ..., 2_n, линии для передачи сигнала 3₁, ..., 3_n, блок управления 4, измерительный прибор 5.

Устройство работает следующим образом. Выбор контролируемой i-ой линии осуществляется измерительным прибором 5 с помощью блока управления 4. В момент проведения измерения сигнала на линии 3_i осуществляется подсоединение к измерительного преобразователя 1_i к измерительному устройству через сопротивление R_i согласно управляющему воздействию с блока управления 4. Оставшиеся линии передач при этом замкнуты на землю с помощью коммутаторов 2₁, ..., 2_n, и сопротивления этих линий соединяются параллельно и образуют сопротивление R_П. Как показано на фиг.2 получаем делитель напряжения образованный сопротивлениями линий.

Влияние температуры на сопротивление линий может быть записано в следующем виде [3]:

R_i=R_0i(1+kΔT), R_n=R_0n(1+kΔT)

где R_0i, R_0n - сопротивление линий при средней температуре; ΔT - отклонение температуры; k - температурный коэффициент.

Коэффициент деления для сигнала по i-ой линии может быть определен по следующему соотношению

Как видно из данной формулы коэффициент деления не зависит от изменений температуры и может быть определен при начальной установке системы.

Допустимые значение коэффициента деления и сопротивление определены для каждой линии и записаны в измерительном устройстве. В случае, когда коэффициент деления делителя выйдет за допустимое значение или при отсутствии сигнала измерительное устройство зафиксирует факт обрыва линии. Таким образом, применение данного устройства устраняет влияние температуры на линии связи, позволяет с достаточной точностью и надежностью измерять параметры слабых сигналов передаваемых через проводные линии. Также оно позволяет увеличивать или уменьшать количество подключаемых измерительных преобразователей под конкретные условия измерений и контроля над объектом.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2254580 С1, МПК G01R 17/02, Опубликован 20.06.2005 Бюл. №17.

2. Патент РФ №54206, МПК G01R 17/02, Опубликован 10.06.2006 Бюл. №16.

3. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. - М.: Наука, 1965.

Claims

Многоканальное устройство для измерения параметров сигналов, содержащее измерительный преобразователь, подключенный к одному из входов коммутатора, причем выход этого коммутатора подсоединен к входу своей линии для передачи сигнала, а управляющий вход коммутатора соединен с блоком управления, отличающееся тем, что дополнительно введены n-1 измерительных преобразователя, подключенные к входам n-1 коммутаторов, при этом другие входы всех коммутаторов подсоединены к земле, а выходы коммутаторов подсоединены к входам своих линий для передачи сигналов, управляющие входы всех коммутаторов соединены с блоком управления, выходы линий для передачи сигналов подключены к входу измерительного устройства, управляющий выход которого соединен с входом блока управления.