RU2041862C1 - Method for measurement of substance concentration - Google Patents

Method for measurement of substance concentration Download PDF

Info

Publication number
RU2041862C1
RU2041862C1 SU5035972A RU2041862C1 RU 2041862 C1 RU2041862 C1 RU 2041862C1 SU 5035972 A SU5035972 A SU 5035972A RU 2041862 C1 RU2041862 C1 RU 2041862C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
code
value
digital
measurement
direct current
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.С. Ицкович
В.С. Мануйлов
Original Assignee
Специальное конструкторское бюро "Нефтехимавтоматика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Специальное конструкторское бюро "Нефтехимавтоматика" filed Critical Специальное конструкторское бюро "Нефтехимавтоматика"
Priority to SU5035972 priority Critical patent/RU2041862C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2041862C1 publication Critical patent/RU2041862C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

FIELD: information- measurement techniques. SUBSTANCE: after conversion of nonelectric value into electric voltage, the latter is mixed with specially generated noise of minor value. Then, summary signal is periodically converted into code. Necessary calculations are made and calculation results are subjected to digital filtration of low frequencies with most significant digits of calculation and filtered result is brought out to indication. EFFECT: increased resolving power and measurement accuracy. 2 dwg

Description

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к способам измерения концентрации веществ, например, нефтепродуктов в воде. The invention relates to information-measuring equipment, in particular to methods for measuring the concentration of substances, for example, petroleum products in water.

Известен способ измерения концентрации [1] в котором неэлектрическую величину преобразовывают в электрическое напряжение постоянного тока, периодически преобразовывают это напряжение в цифровой код, с полученным кодом производят необходимые вычисления, например вычисляют отношение полученного кода к эталонному, логарифмируют это отношение, умножают на калибровочный коэффициент и затем вычисленное значение выводят на индикацию. A known method of measuring the concentration [1] in which a non-electric quantity is converted into a direct current voltage, periodically converts this voltage to a digital code, with the obtained code, make the necessary calculations, for example, calculate the ratio of the received code to the reference, logarithm this ratio, multiply by the calibration factor and then the calculated value is displayed.

К недостаткам известного способа относится низкая разрешающая способность и связанная с нею точность измерений, обусловленные тем, что дискретность результата вычислений может в несколько раз превышать дискретность аналого-цифрового преобразования и дискретность используемой вычислительной техники. Увеличение разрядности аналого-цифрового преобразования и вычислений связано со значительным усложнением и удорожанием устройств, реализующих этот способ. The disadvantages of this method include the low resolution and the associated measurement accuracy, due to the fact that the discreteness of the calculation result can be several times higher than the discreteness of the analog-to-digital conversion and the discreteness of the used computing equipment. An increase in the bit depth of analog-to-digital conversion and calculations is associated with a significant complication and appreciation of devices that implement this method.

Целью изобретения является увеличение разрешающей способности и точности измерений. The aim of the invention is to increase the resolution and accuracy of measurements.

Цель достигается за счет того, что после преобразования неэлектрической величины в электрическое напряжение это напряжение смешивают со специально генерируемой помехой небольшой величины, затем суммарный сигнал периодически преобразовывают в код, производят необходимые вычисления, результат вычислений подвергают цифровой фильтрации нижних частот с повышенной разрядностью вычислений и отфильтрованный результат выводят на индикацию. The goal is achieved due to the fact that after converting a non-electric quantity to electrical voltage, this voltage is mixed with specially generated small noise, then the total signal is periodically converted to code, the necessary calculations are performed, the calculation result is subjected to digital low-pass filtering with increased bit depth and a filtered result display.

Благодаря такой обработке помеха, введенная в полезный сигнал, уничтожается фильтрацией, а за счет повышенной разрядности фильтрации измеряемая величина получается с увеличенной разрешающей способностью. Thanks to this processing, the noise introduced into the useful signal is destroyed by filtering, and due to the increased bit depth of the filtering, the measured value is obtained with an increased resolution.

На фиг.1 пример устройства, осуществляющего предложенный способ; на фиг. 2 эпюры, иллюстрирующие обработку сигналов согласно предлагаемому способу. Figure 1 is an example of a device implementing the proposed method; in FIG. 2 diagrams illustrating signal processing according to the proposed method.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Неэлектрическую величину концентрацию преобразовывают в электрическое напряжение постоянного тока одним из известных методов, например, путем пропускания через среду пучка света и трансформации этого пучка. A non-electric quantity is converted into a direct current voltage using one of the known methods, for example, by passing a light beam through a medium and transforming this beam.

Полученную электрическую величину складывают со специально генерируемой помехой. Полученный сигнал периодически преобразуют в код, производят вычисление измеряемой величины Xn, например путем деления полученного кода на эталонный, логарифмирования результата, умножения на калибровочный коэффициент. Затем производят цифровую фильтрацию нижних частот, например, по формуле
Yn Yn-1(1 K) + Xn ˙ K.
The resulting electrical quantity is added with a specially generated interference. The received signal is periodically converted into a code, the measured value X n is calculated, for example, by dividing the received code into a reference, logarithm of the result, and multiplying by a calibration coefficient. Then produce digital low-pass filtering, for example, by the formula
Y n Y n-1 (1 K) + X n ˙ K.

Полученную величину выводят на индикацию, после чего по окончании цикла работы возвращаются к преобразованию в код. The resulting value is displayed, after which, at the end of the work cycle, they are returned to conversion to code.

Предложенный способ может быть реализован, например, с помощью устройства, изображенного на фиг.1. Устройство содержит преобразователь 1 неэлектрической величины в электрическую, аналого-цифровой преобразователь 2, микроЭВМ 3, цифровой индикатор 4, генератор 5 помехи, сумматор 6. The proposed method can be implemented, for example, using the device depicted in figure 1. The device comprises a converter 1 of non-electric magnitude to electric, analog-to-digital converter 2, microcomputer 3, digital indicator 4, interference generator 5, adder 6.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Измеряемая физическая величина (концентрация) трансформируется в напряжение постоянного тока преобразователем 1. Генератор 5 возмущений вырабатывает шумовой сигнал, который с помощью сумматора 6 складывается с измеряемым сигналом 7, образуя в результате входной сигнал 8 аналого-цифрового преобразователя 2, ЭВМ 3 принимает код АЦП 2 с заданной программой периодичностью, образуя выборку кодов 9. В результате вычисления измеряемой величины образуется выборка кодов Xn 10, имеющая дискретность в несколько раз большую, чем входная выборка 9. Затем производится цифровая фильтрация нижних частот, например, в простейшем случае по формуле
Yn Yn-1(15/16) + Xn1/16 с увеличенной точностью.
The measured physical quantity (concentration) is transformed into a direct current voltage by the converter 1. The perturbation generator 5 generates a noise signal, which, using the adder 6, is added to the measured signal 7, forming as a result the input signal 8 of the analog-to-digital converter 2, the computer 3 receives the ADC 2 code with a given program frequency, forming a sample of codes 9. As a result of calculating the measured quantity, a sample of codes X n 10 is formed, having a resolution of several times greater than the input sample 9. Then digital low-pass filtering is performed, for example, in the simplest case by the formula
Y n Y n-1 (15/16) + X n 1/16 with increased accuracy.

Например, если вычисления измеряемой величины Xn осуществляют с 8-разрядной точностью, то цифровая фильтрация с 16 разрядной. В результате получающаяся выборка Yn 11 имеет меньшую дискретность и погрешность, чем выборка Xn 10. Затем старшие разряды величины Yn 11, полученной после цифровой фильтрации нижних частот (например 8 разрядов), выводятся на индикацию.For example, if the calculation of the measured value X n is carried out with 8-bit accuracy, then digital filtering with 16-bit. As a result, the resulting sample Y n 11 has less discreteness and error than the sample X n 10. Then the upper bits of the value Y n 11 obtained after digital low-pass filtering (for example, 8 bits) are displayed.

За счет того, что при цифровой фильтрации нижних частот получается среднее значение, рассчитанное с высокой точностью из множества входных значений, его величина имеет значительно более высокую точность и меньшую дискретность, чем входные значения. Due to the fact that digital low-pass filtering yields an average value calculated with high accuracy from a variety of input values, its value has a significantly higher accuracy and less discreteness than the input values.

Например, при вычислении по формуле
Xn (lgNэтал/Nвx)1/0,0035, где Nвх код, получаемый с АЦП;
Nэтал код эталонной величины с АЦП.
For example, when calculated by the formula
X n (lgN ref / N Bx) 1 / 0.0035, where N Rin code obtained from the ADC;
N reference code of the reference value with the ADC.

Если деление производить с фиксированной запятой, как 16-разрядное число на 8-разрядное с получением 8-разрядного частного, логарифмирование производить по программе кусочно-линейной аппроксимации с точностью 8 разрядов так, что lg8 преобразовывается в число 255, а lg1 в 0, то дискретность Xn может достигать 3 единиц 8-разрядного кода.If the division is done with a fixed point, like a 16-bit number to 8-bit to get an 8-bit quotient, the logarithm is performed according to the piecewise linear approximation program with an accuracy of 8 bits so that lg8 is converted to 255 and lg1 to 0, then discreteness X n can reach 3 units of 8-bit code.

Если же во входную выборку кодов Nвх добавить помеху величиной порядка 3-4 единиц 8-разрядного входного кода, а затем отсечь эту помеху с помощью цифровой фильтрации нижних частот, то дискретность выходного сигнала Yn может быть доведена до 1 единицы 8-разрядного кода.If the codes in the input sample N Rin add interference of the order of 3-4 units of 8-bit input code, and then cut off the interference with a digital low-pass filtering, the discontinuity of the output signal Y n can be communicated to unit 1 8-bit code .

При этом практически не требуется усложнения устройства. At the same time, complication of the device is practically not required.

Claims (1)

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ, заключающийся в том, что неэлектрическую величину преобразовывают в электрическое напряжение постоянного тока, периодически преобразовывают это напряжение в цифровой код, по полученному коду вычисляют измеряемую величину и выводят это значение на индикацию, отличающийся тем, что получаемое электрическое напряжение постоянного тока перед преобразованием его в код смешивают со специально генерируемой помехой небольшой величины, а после вычислений измеряемой величины результат до выведения его на индикацию подвергают цифровой фильтрации нижних частот с повышенной разрядностью вычислений. METHOD OF CONCENTRATION MEASUREMENT, which consists in converting a non-electric quantity into a direct current voltage, periodically converting this voltage into a digital code, calculating the measured value from the received code and displaying this value, characterized in that the obtained direct current voltage is converted it is mixed into the code with a specially generated noise of a small value, and after calculating the measured value, the result is displayed before it is displayed tion is subjected to digital low pass filtering with increased bit computing.
SU5035972 1992-04-07 1992-04-07 Method for measurement of substance concentration RU2041862C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5035972 RU2041862C1 (en) 1992-04-07 1992-04-07 Method for measurement of substance concentration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5035972 RU2041862C1 (en) 1992-04-07 1992-04-07 Method for measurement of substance concentration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2041862C1 true RU2041862C1 (en) 1995-08-20

Family

ID=21601168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5035972 RU2041862C1 (en) 1992-04-07 1992-04-07 Method for measurement of substance concentration

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2041862C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Анализатор нефти АН-1 ТУ 3-3, КФК-2МП 1860, 1985. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2040282A1 (en) Method and apparatus for digitally measuring electrical energy consumption
JPH0540596Y2 (en)
US3984669A (en) Fully digital spectrum analyzer using time compression and Discrete Fourier Transform techniques
RU2041862C1 (en) Method for measurement of substance concentration
SU756299A1 (en) Digital voltmeter
RU2550309C1 (en) Device for signals analysis in real time
SU1486947A1 (en) Method and apparatus for determining electric power
SU470759A1 (en) Digital nonlinear distortion meter
Abdul-Karim et al. A digital power-factor meter design based on binary rate multiplication techniques
SU968767A2 (en) Phase measuring device
RU2133041C1 (en) Method determining spectrum of electric signals
SU1524011A1 (en) Device for measuring frequency of harmonic signal
RU2061243C1 (en) Digital electricity meter
SU987492A1 (en) Material humidity determination method
SU834584A2 (en) Discrete spectrum analyzer
SU723772A1 (en) Digital voltmeter of signal effective values
SU761931A1 (en) Non-linear distortion coefficient meter
SU447623A1 (en) The method of measuring the current voltage infra-low frequency
SU1122980A1 (en) Digital meter of harmonic coefficient
SU998937A1 (en) Electromagnetic method of measuring non-magnetic material conductance and device for applying thereof
SU378872A1 (en) METHOD OF INTEGRATING ANALOG SIGNALS
SU610026A1 (en) Discrete analyzer of harmonic spectrum quadrature components
SU974576A1 (en) Voltage effective value converter
SU938399A1 (en) Method and device for analog-digital conversion
SU951697A1 (en) Frequency to code converter