Programme module of the digital processing signal on base qtf information measuring system of the analysis of the contact electromagnetic interferences at estimation emc icon

Programme module of the digital processing signal on base qtf information measuring system of the analysis of the contact electromagnetic interferences at estimation emc


Смотрите также:
Б. Г. Ибрагимов метод оценки эффективности терминального...
Лабораторная работа №1...
Konnov N. N., Fedyunin R. N., Ta rantsev E. K., Golutvin R. I...
Также курс будет полезен специалистам...
Физических лиц без открытия банковского счета в рамках корреспондентской сети contact...
Задачи, решаемые с помощью asoft Contact Manager 6 Элементы интерфейса 7 Начало работы 18 Вход в...
Development of computer assisted language learning system for Japanese writing using natural...
System of standards on information, librarianship and publishing. Bibliographic record...
System of standards on information, librianship and publishing. The research report...
Программа обмена и обучения (jet programme) на 2012 год (Программа...
Ace of base All what she wants...
Topic of research Criminal Code of Russian Federation...



Загрузка...
скачать

Обработка и передача измерительной информации




PROGRAMME MODULE OF THE DIGITAL PROCESSING SIGNAL ON BASE QTF INFORMATION MEASURING SYSTEM OF THE ANALYSIS OF THE CONTACT ELECTROMAGNETIC INTERFERENCES AT ESTIMATION EMC

Lazarev D.

The Moscow State Institute of the Electronics and Mathematics (technical university)


The information measuring system of the analysis of the contact electromagnetic interferences contains the primary converter interferences fields, as which is used receiver amplitude modulated signal, charge of the interfacing, realizing digitization taken signal and sending digital information through interface USB 2.0 in PC, where by means of applied software measuring information to visualization in mode of the realtime, as well as is processed for reception of the spectrum measured signal and transmissions to processed information on telecommunications.

For software development was used Borland C++ Builder 6.0.

At connection USB device host immediately begins the process to numbering. Hereon host in response to standard request gets the descriptor a device and compares got VendorID and ProductID (VID and PID) with available list beside it. Since driver already must be installed, that Windows successfully identifies the device. By means of set of the standard classes from library CyAPI.lib program when start checks this. If all it is correct then on front panel of the program is flashed necessary information - a name USB device, USB VID and PID.

If device is not connected or is identified wrong, or has occurred the error, that VID and PID are not caught and rest functions of the program will be inaccessible.

In program marketed "hot connection" - she realizes constant monitoring on interruption of the driver CyUSB.sys. That is to say device possible to connect to host under uncared-for program - a program will find the device and continues the execution of its algorithm.

The descriptor of the interface device gets In response to standard request program whereupon becomes the available function of the choice of the alternative interface. From chosen interface depends the deskside of the endpoints, maximum size package and depth to buffering. For full-fledged realization of the speediest mode (the size of the package 512 bytes) is by default chosen 6 endpoints for data communication from function to хосту (EP6IN) and 1 endpoint for data communication from хоста to functions (EP1OUT).

Applied software PC allows to display the accepted signal in mode of the realtime, as well as realize his processing - get the spectrum of the accepted signal by means of quick transformation Furie (QTF), marketed on algorithm QTF Coolie-Tiyuki on base 2, with decimation on time.

For savingdata was chose format WAVE, one of the format of saving of the sound. WAVE format suits for description of any lattice function. And if will even be used complex form of the signal, with miscellaneous sampling rate and etc, that given format is upgradeable, and this will possible take into account.

The programme module realizes the following possibilities:

  • pinpoint accuracy of the measurements;

  • the broad passband;

  • bright, well focused screen on any velocities unrolling;

  • the possibility "freeze" screen for free time;

  • the automatic facilities of the measurement parameter signal;

  • the possibility of the connection of the printer, plotter for making the reports of the measurements;

  • sharply outlined sidebars of the scene of the signal;

  • sensing beforehand recorded data;

  • the broad analytical possibilities and simplified archive;

  • the possibility of the comparison beforehand recorded given with the current.




^ ЧАСТОТНО-ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЕРНОГО КОНТРОЛЯ


Капырин П.А1, Скачко Н.Ю.2, Хмель Т.В1.


1. Российский государственный университет инновационных технологий и предпринимательства

2. Московский государственный институт электроники и математики


В настоящее время измерительные лаборатории и отделы технического контроля машиностроительных и приборостроительных заводов на 90% оснащены серий­но выпускаемыми стрелочными измерительными пружинными головками, индикаторами часового типа, оптическими приборами - оптиметрами, интерферометрами, используемыми для измерения линейных размеров. С момента начала разработки этих приборов прошло несколько десятков лет, эти средства измерений морально устарели.

Основные недостатки используемых средств измерений:

-утомляемость контролёра при работе со стрелочными приборами и, особенно, при использовании оптических средств измерений, и, как следствие, снижение производительности труда;

-субъективные погрешности отсчета при работе со стрелочными приборами;

-ограниченный диапазон измерений пружинных головок - оптикаторов, микрокаторов с долемикронной ценой деления, что не позволяет их использовать для поверки концевых мер длины и эталонных деталей с отклонением более 20 мкм;

-отсутствие возможности автоматизации измерений геометрических величин: печатание протоколов измерений, управление оборудованием в зависимости от результатов контроля, выполнение вычислительных операций;

-трудоемкость и низкая производительность операций установки показаний на нулевую отметку шкалы долемикронных пружинных головок и оптических приборов.

Использование предлагаемого средства измерений в рамках предлагаемого инновационного проекта позволяет исключить вышеперечисленные недостатки.

^ Помехоустойчивость и точность. Качество приема сигнала при радиопередаче с частотной модуляцией (ЧМ) значительно лучше, чем с амплитудной модуляцией (АМ). В измерительной технике качество оценивается погрешностью измерений.

Наиболее существенный выигрыш в точности дает пере­ход от выходного AM-сигнала индуктивных преобразователей перемещений к ЧМ-выходному сигналу струнных преобразователей перемещений.

^ Струнные преобразователи. Функцию измерительного преобразования струнного преобразователя, связывающую частоту f колебаний струны и измеряемую ве­личину х, получают из решения гиперболического уравнения в частных производных для поперечных колебаний стержня [1]

, где m c — масса единицы длины стержня; Е - модуль упругости; I- момент инерции поперечного сечения стержня относительно нейтральной оси сечения, перпендикулярной к плоскости колеба­ний; J0 -момент инерции единицы длины стержня относительно центральной оси, перпендикулярной к плоскости колебания; f(x0 ,t) - интенсивность поперечной возмущающей нагрузки; Рр -интенсивность продольной растягивающей силы, зависящей от измеряемого перемещения х ; х0 — координата вдоль длины стержня; у - смещение точки отно­сительно оси стержня перпендикулярно к направлению х0; t- время.

Решение уравнения для идеально гибкой струны (I = 0) в режиме измерения перемещений имеет вид [1]

. Начальную частоту f0 и параметр определяют из выражений где nг — номер гармоники возбуждения; — механическое на­чальное напряжение в струне; s 0, l, — начальное удлинение, дли­на, плотность материала струны соответственно; к -~ коэффициент преобразования измеряемой величины х в удлинение струны.

Характеристики струны, как чувствительного элемента СП, до­статочно подробно анализируются в [2], где оцениваются тем­пературная погрешность, влияние давления, влажности, упругого последействия, изменения модуля упругости материала струп, влияние изгибной жесткости, амплитуды колебаний. Рассматрива­ются также вопросы крепления струп.

Влияние перечисленных факторов приводит к погрешности пре­образования струны порядка 0,02 — 0,05 % от диапазона измерения. В любом преобразователе происходит увеличение этой погрешнос­ти из-за влияния элементов его конструкции.

Многолетние исследования, проводимые в МИЭМ, позволили разработать несколько модификаций УИП-1 ….. УИП-8, унифицированных струнных преобразователей перемещений с частотно-модулированным выходным сигналом.

Унифицированный струнный преобразователь содержит следующие основные функциональные элементы (рис. 1): две параллельно расположенные струны 2, помещенные в магнитное поле двух одинаковых магнитных систем 1; подвижные концы струн закреплены на подвижном рычаге 3, закрепленном на плоской ленте (торсионе) 4, выполняющей функции оси вращения. Рычаг с измерительным наконечником 5 обеспечивает расширение пределов измерения перемещений в направлении x за счет снижения чувствительности. Размеры торсиона и струн выбирают так, что измерительное усилие, в основном, определяется жесткостью струн. Выводы С1, С2 струн электрически изолированы от корпуса для подключения к схеме автогенераторов.

Для получения выходного ЧМ сигнала струны подключены к двум независимым струнным автогенераторам на базе электронных усилителей с положительной обратной связью.


Р
ис. 1. Унифицированный струнный преобразователь УИП-3.


Для получения цифрового отсчета автогенераторы подключались к двум входам универсального цифрового частотомера. Устройство по ГОСТ 21625-77 «Устройство информационно-измерительное цифровое со струнным преобразователем для измерения линейных размеров» прошло государственные испытания во ВНИИМ им. Менделеева и было внесено в государственный реестр для его использования в промышленности с диапазоном измерения 100 мкм и пределами допускаемой погрешности  0,25 мкм.

При использовании частотомера в режиме измерения отношения частот колебаний [3] одна из струн задает временной интервал , в течение которого счетчик частотомера суммирует импульсы, следующие с частотой f1 другой струны.

Функция измерительного преобразования средства измерений [1] есть зависимость от измеряемой величины х числа периодов частоты , зафиксированное в счетчике импульсов частотомера за время : , где -постоянные коэффициенты, определяемые геометрией измерительного рычага; s01 , s0 2- начальное удлинение струн; f1, f2- частоты колебаний струн, N0 - начальное показание частотомера, зависящее от начальных частот струн.

Ввод в ЭВМ измерительной информации – одно из наиболее слабых звеньев в метрологическом обеспечении размерного контроля. На сегодня обширный парк средств измерений имеет ограниченное число устройств с интерфейсом ввода измерительной информации. Появление беспроводных средств передачи информации, таких как Wi-fi, Bluetooth и др. особенно подчеркивает низкий уровень автоматизации метрологического обеспечения измерительных лабораторий большинства крупных предприятий, выполняющих не только метрологические испытания, но и оформление протоколов вручную, без ЭВМ.

^ Частотно-цифровое устройство для размерного контроля на базе измерительной пружинной головки-микрокатора. Использование информационных технологий для интеллектуализации метрологического обеспечения позволило упростить устройство путем замены универсального частотомера на микропроцессорное устройство или на карманный персональный компьютер (КПК). Для струнных датчиков звуковая карта в мультимедийных КПК является высокоточным АЦП. Как показывают экспериментальные исследования, использование методов быстрого преобразования Фурье (БПФ) с выделением основной гармоники для измерения частоты при частотно-цифровом преобразовании в ряде случаев эффективнее традиционного счетно-импульсного метода и его разновидностей, но требует обстоятельного метрологического анализа. Особого внимания требует оценка разрешающей способности БПФ в зависимости от режимов настройки параметров звуковой карты (частоты дискретизации, несущей частоты, длины базы и др.). Возможность уменьшения программным путем составляющих погрешности измерений позволила упростить схему струнного преобразователя переходом на однострунную недифференциальную схему.

Частотно-цифровая измерительная головка на базе микрокатора со струной вместо скрученной ленты (Рис.2 а.) включает в себя следующие основные элементы: измерительный стержень 1, рычаг 2, плоская струна 3, зажимы 4, держатель, состоящий из магнитопровода 5, основания 6, винта 16 и штифтов 7, постоянный магнит 8, автогенератор 9, плата встроенных индикаторов 10 с четырехразрядным табло, пружина 11, винт 12, ограничители хода 13, плоская пружина 14 с закрепленным на ней измерительным стержнем 1, наконечник 15.

Головка работает следующим образом. Наконечник 15 контактирует с поверхностью измеряемой детали и смещается вместе с измерительным стержнем 1, подвешенным на плоской пружине 14 и рычаге 2. При перемещении стержня 1, рычаг 2 поворачивается, и его верхний конец растягивает струну 3 в осевом направлении. Концы струны 3 закреплены между двумя плоскостями зажима 4. Изменение силы натяжения струны вызывает изменение частоты ее собственных поперечных колебаний. Результат измерений считывается с четырехразрядного индикаторного табло 10.

Закрепленная на стойке от интерферометра головка (Рис.2 б), не требует большого объема механических работ, поскольку для её изготовления используются серийно выпускаемые пружинные приборы-микрокаторы ( ГОСТ 6933-51) или оптикаторы (ГОСТ 10593-74 ).

Применение устройства не требует модернизации измерительных установок, станций и приспособлений, используемых с пружинными и оптическими приборами.

а) б)

Рис. 2 Частотно-цифровое устройство для размерного контроля.
Литература
  1. Цейтлин Я.М., Скачко Ю.В., Капырин В.В. Модифицированные струнные преобразователи для измерения геометрических величин. - М.; Изд-во стандартов.1989 г., 264 с.


  2. Новицкий П.В., Кнорринг В.Г., Гутников В.С., Цифровые приборы с частотными датчиками. — Л.: Энергия, 1970. —- 424 с.

  3. Скачко Ю.В., Коротков В.П., Козырев Ю.И. Устройство для измерения механических величин. Авт. свид. №356448. Бюллетень изобретений, №32, 1972




^ FREQUENCY- DIGITAL DEVICE FOR DIMENSIONED CHECKING


Kapyrin P.1, Skachko N.2, Hmel Т.1


1 Russia state university of innovation technologies and enterprise

2 Moscow State institute of electronics and mathematics


At present measurings a labs. and technical checking divisions machine-buildings and Instrument-making Instrument-making plants on 90% are equipped serial release arrowshaped measuring spring heads, indicators hour ty-step, optical instruments , interferometers, used for of measurements single-line sizes. From a moment beginning of these instrument development pass several groups of ten of years, these facility of measurements morally have grown old.

Main defect of used measurement facilities:

- weariness of comptroller , productions cuts of labour and subjective inaccuracy of counting out when functioning (working) with arrowshaped instruments;

-labour content, low operation production of installing the evidences to zero indicating a scale micron spring heads - opticators, microcators and limited range of spring head measurements that does not allow their use for check of measures of length and master details with deflection more than 20 microns;

-absence of possibility to automations the measurements of geometric values: typing the protocols of measurements, equipment management depending on results a horse, performing the computing operations;

Measurement facility is considered in work with the string converter an single-line displacement, connected to digital frequency meter on the base of microcontroller or pocket personal computer. Analyzed converter schemes in the mode of differential including, presented function measuring transformation, allowing value an influence of parameters of strings of sensor and digital frequency meter on errors measurements.

Presented scheme and general type spring measuring head on the base spread in machine building microcator, modified by changing a primary converter - twisted flat tape on the flat string, placed in the field of constant magnet and connected to the free-running oscillator continuous stake.

Electrical frequency-modulated signal of sound range enters on entry of microprocessor or computer frequency- digital converter.

Considered possibility of reducing forming inaccuracy of measurements by methods of automatic correcting by the programmed way in combination with the method an image signals.

^ КОРРЕКЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ДИФФЕРЕНЦИАЛНЫХ СТРУННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Юрин А.И., Филимонов В.В.


Московский Государственный Институт Электроники и Математики (ТУ)

109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., 3/12, кафедра МиС, E-mail: alikjan@yandex.ru


Струнный измерительный преобразователь представляет собой высокодобротную механическую колебательную систему с линейно распределенными параметрами, частота колебаний которой зависит от силы продольного натяжения струны. При достаточно высокой добротности и стабильности частоты, струнные преобразователи отличаются технологичностью, относительно низкой стоимостью и универсальностью применения.

Однако струнные преобразователи обладают рядом ограничений. Прежде всего, это высокая чувствительность к воздействию внешних факторов, таких, как температура, давление, вибрация и т. д., что приводит к появлению дополнительных погрешностей в реальных условиях эксплуатации. Устранение этих погрешностей путём уменьшения технологических допусков, усложнения конструкции и тщательного подбора материалов приводят к существенному росту стоимости изготовления преобразователей.

Дифференциальные струнные преобразователи отличаются большей температурной стабильностью, поскольку в режиме разности частот дополнительные погрешности резонаторов должны взаимно вычитаться. Действительно, если частоты струн изменяются одинаково, то погрешность, обусловленная изменением температуры, должна практически сводиться к нулю. Однако на практике этого часто не происходит из-за различной температурной чувствительности резонаторов. Дело в том, что резонаторы обычно настраивают на разные значения начальной частоты f0 для предотвращения явления взаимной синхронизации автогенераторов [2]. Кроме того, применение режима разности частот приводит к снижению чувствительности преобразователя.

Изменение внешней температуры приводит к изменению начальной частоты колебаний резонатора и чувствительности (см. рис. 1), так как (1), (2), где f0начальная частота колебаний резонатора, a, kразмерные коэффициенты, F0начальное натяжение струны

Так как с появлением средств обработки измерительной информации линейность функции преобразования не обязательна, то возможно применение дифференциального преобразователя в режиме автоматической коррекции температурной погрешности, когда одна из струн служит для определения значения входного сигнала, а вторая используется в качестве измерителя температуры для выработки корректирующего сигнала. Достоинства данного метода коррекции очевидны: нет необходимости подключать вспомогательные устройства для измерения температуры и рассчитывать тепловую инерционность преобразователя, так как струны, как правило, находятся в идентичных условиях.



Рис. 1. Зависимость функций преобразования струн от температуры


Для подтверждения соотношений (1) и (2) и определения возможности коррекции температурной погрешности были проведены экспериментальные исследования изменения частоты колебаний струн унифицированного струнного преобразователя угла наклона (УИП-1НК) в условиях нагрева. На рис. 2 представлены результаты среднего изменения частоты колебаний одной из струн по результатам десяти циклов нагрева и охлаждения.



Рис. 2. Зависимость изменения частоты колебаний струны от измеряемой величины и температуры относительно t0 = 20 oC.

При проведении эксперимента было использовано следующее оборудование:

  1. Унифицированный струнный преобразователь угла наклона УИП-1НК

  2. Термостат ТВ3 - 25

  3. Частотомер электронно-счётный Ч3-34А

  4. Автогенератор ЭП - 1

Результаты эксперимента подтверждают возможность использования предложенного алгоритма коррекции температурной погрешности на практике.

Для измерения частоты сигнала и коррекции температурной погрешности струнных преобразователей было разработано специализированное программное обеспечение (ПО), представляющее собой частотомер, выполненный на основе применения аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и персонального компьютера (ПК). ПО реализовано на языке графического программирования G в системе создания приложений LabVIEW.



Рис. 3. Фрагмент функциональной схемы, реализующий коррекцию температурной погрешности.


ПО (см. рис. 3) реализует один из алгоритмов обработки аналогового сигнала, поступающего с измерительного преобразователя, а именно определение частоты с помощью метода быстрого преобразования Фурье.

После загрузки ПО возможно провести калибровку преобразователя с помощью метода образцовых сигналов и возможностью выбрать необходимую функцию приближения в виде естественной функции преобразования. Затем, при последующих измерениях, ПО реализует предложенный метод коррекции погрешности от воздействия температуры. При этом одна из струн служит для определения значения входного сигнала, а вторая используется в качестве измерителя температуры для выработки корректирующего сигнала.

Литература


  1. Цейтлин Я.М., Скачко Ю.В., Капырин В.В. Модифицированные струнные преобразователи для измерения геометрических величин. - М.; Изд-во стандартов, 1989 - 264 с.

  2. П.В. Новицкий, В.Г. Кнорринг, В.С. Гутников. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., «Энергия», 1970. 424 с. с рис.

  3. LabVIEW User manual, - National Instruments, 2000. – 272 p.

  4. LabVIEW Measurements manual, - National Instruments, 2000. – 358 p.








Цифровая обработка сигналов и ее применение

Digital signal processing and its applications




Скачать 127.1 Kb.
оставить комментарий
Дата28.09.2011
Размер127.1 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх