RU2782885C1 - Method for adjusting a differential transducer - Google Patents
Method for adjusting a differential transducer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2782885C1 RU2782885C1 RU2021133602A RU2021133602A RU2782885C1 RU 2782885 C1 RU2782885 C1 RU 2782885C1 RU 2021133602 A RU2021133602 A RU 2021133602A RU 2021133602 A RU2021133602 A RU 2021133602A RU 2782885 C1 RU2782885 C1 RU 2782885C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transducer
- value
- reference point
- parameter
- setting
- Prior art date
Links
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при настройке измерительных преобразователей в аналоговых системах обратной связи технологических машин-автоматов.The present invention relates to the field of measuring technology and can be used when setting up measuring transducers in analog feedback systems of technological automatic machines.
В настоящее время способы юстировки измерительных преобразователей в системах обратной связи, и вообще в измерительной технике, известны. Так, в частности, инкрементные преобразователи перемещении типа датчиков импульсов, применяемые в станках с ЧПУ и т.п. юстируются так, чтобы их начало отсчета совпадало с серединой импульса (кванта перемещения) (см., например, книгу «Э.И. Гитис, Е.А. Пискулов. Аналого-цифровые преобразователи. М.: Энергоиздат. 1981»).Currently, methods for adjusting measuring transducers in feedback systems, and in general in measuring technology, are known. So, in particular, incremental displacement transducers such as pulse sensors used in CNC machines, etc. are adjusted so that their origin coincides with the middle of the pulse (displacement quantum) (see, for example, the book "E.I. Gitis, E.A. Piskulov. Analog-to-digital converters. M .: Energoizdat. 1981").
В аналоговых системах юстировку производят иначе. В таких системах применяют измерительные преобразователи не инкрементные, а дифференциальные (абсолютные). Их юстировку производят, с помощью имеющегося в них смещения начала отсчета, путем установки (настройки) начала отсчета на нулевые значения измеряемого параметра с последующей градуировкой его выходного сигнала. (см. сайт «en.ppt-online.org. Характеристики одновременного воздействия аддитивной и мультипликативной погрешностей на функцию преобразования»). Именно такой способ юстировки принят в качестве прототипа.In analog systems, adjustment is done differently. In such systems, measuring transducers are used not incremental, but differential (absolute). Their adjustment is carried out with the help of the reference offset present in them, by setting (adjusting) the reference point to zero values of the measured parameter, followed by calibration of its output signal. (See the site "en.ppt-online.org. Characteristics of the simultaneous impact of additive and multiplicative errors on the transform function"). It is this method of adjustment adopted as a prototype.
Существующий способ юстировки довольно прост, однако, он имеет существенный недостаток. Он исходит из представления о равномерном распределении вероятностей измеряемого параметра во всем рабочем диапазоне измерения, что в действительности не всегда имеет место.The existing adjustment method is quite simple, however, it has a significant drawback. It proceeds from the idea of a uniform distribution of the probabilities of the measured parameter over the entire working measurement range, which in reality is not always the case.
Как правило, всякий аналоговый измерительный преобразователь с номинальной характеристикой Y=f(X), где X – измеряемый параметр, а Y – выходной сигнал преобразователя, выдает сигнал с погрешностями.As a rule, any analog measuring transducer with a nominal characteristic Y = f (X), where X is the measured parameter, and Y is the output signal of the transducer, produces a signal with errors.
Указанные погрешности подразделяются на два вида: аддитивные и мультипликативные. Первая, или погрешность начала отсчета преобразователя, обычно постоянна по всей длине характеристики преобразователя и имеет некоторую величину α. Вторая же пропорциональна величине Y. В результате, абсолютная величина суммарной погрешности сигнала Y равна:These errors are divided into two types: additive and multiplicative. The first, or transducer reference error, is usually constant along the entire length of the transducer characteristic and has some value α. The second one is proportional to the value of Y. As a result, the absolute value of the total error of the signal Y is equal to:
, ,
где в – относительная мультипликативная погрешность. where в is the relative multiplicative error.
Поскольку Y=f(X), то Δ зависит от X, и каждому значению Х в рабочем диапазоне измерения соответствует свое значение Δ.Since Y = f (X), then Δ depends on X, and each value of X in the working measurement range has its own value of Δ.
Настраивая начало отсчета преобразователя на нулевое значение измеряемого параметра, величину Δ делают минимальной, т. к. Y в этом случае равно нулю. При увеличении X, а значит и Y, Δ увеличивается, но это неизбежно, и при равномерном распределении вероятностей измеряемого параметра X все возможные значения Δ равновероятны. Но, если какое-либо значение X имеет вероятность большую, чем другие значения, то преобразователь выдает сигнал Y с соответствующей погрешностью чаще, чем с другими Δ. При многократных измерениях параметра Х, принимающего в рабочем диапазоне более вероятные значения, будет получаться, что преобразователь работает неточно с большой вероятностью. Между тем, это не всегда приемлемо. Зачастую допускается, чтобы преобразователь иногда все же выдавал сигнал Yс большими Δ, но в основном требуется, чтобы он работал как можно точнее, с наименьшими Δ.By setting the reference point of the converter to the zero value of the measured parameter, the value of Δ is made minimal, since Y in this case is equal to zero. With an increase in X, and hence Y, Δ increases, but this is inevitable, and with a uniform distribution of the probabilities of the measured parameter X, all possible values of Δ are equally probable. But, if any value of X has a greater probability than other values, then the converter outputs a Y signal with the corresponding error more often than with other Δ. With repeated measurements of the X parameter, which takes more probable values in the operating range, it will turn out that the converter is not working accurately with a high probability. Meanwhile, this is not always acceptable. It is often allowed that the converter sometimes still outputs a Y signal with large ∆, but in general it is required that it work as accurately as possible, with the smallest ∆.
В соответствии с изложенным, проблемой, подлежащей решению с помощью предлагаемого способа, является именно то, что преобразователь, юстируемый способом-прототипом, работает с неминимально возможными погрешностями с большой вероятностью.In accordance with the foregoing, the problem to be solved using the proposed method is precisely that the converter, adjusted by the prototype method, works with non-minimum possible errors with high probability.
Технически решение этой проблемы обеспечивается за счет того, что способ юстировки дифференциального измерительного преобразователя, включающий установку (настройку) начала отсчета и последующую градуировку выходного сигнала преобразователя, отличается от прототипа тем, что предварительно определяют распределение вероятностей измеряемого параметра во всем рабочем диапазоне измерения, затем выбирают наиболее вероятное значение параметра и начало отсчета преобразователя устанавливают (настраивают) на это значение. При этом в качестве измеряемого параметра используют механическое перемещение или, например, давление газа, а в качестве выходного сигнала, соответственно, электрическое напряжение или механическое перемещение, или аналогичные им физические параметры.Technically, the solution to this problem is provided due to the fact that the method of adjusting the differential measuring transducer, including setting (setting) the reference point and subsequent calibration of the output signal of the transducer, differs from the prototype in that the probability distribution of the measured parameter is preliminarily determined in the entire operating measurement range, then the the most probable value of the parameter and the reference of the transducer are set (adjusted) to this value. In this case, mechanical displacement or, for example, gas pressure is used as the measured parameter, and electrical voltage or mechanical displacement, or similar physical parameters, respectively, are used as the output signal.
На фиг. 1 показана иллюстрация способа юстировки прототипа. На фиг. 2 иллюстрация предлагаемого способа. На обеих фигурах 1 – номинальная характеристика преобразователя Y=f(X), 2 – зона распределения аддитивной погрешности α, 3 – зона распределения мультипликативной погрешности , 4 – график возможной функции плотности вероятности параметра Х, ХНО – начало отсчета Х, Δ – обозначение зоны распределения суммарной погрешности, соответствующей наиболее вероятному (модальному) значению Х=ХМ. In FIG. 1 shows an illustration of the prototype alignment method. In FIG. 2 illustration of the proposed method. On both figures 1 is the nominal characteristic of the converter Y = f (X), 2 is the zone of distribution of the additive error α, 3 is the zone of distribution of the multiplicative error , 4 - graph of the possible probability density function of the parameter X, X BUT - the origin of X, Δ - designation of the zone of distribution of the total error corresponding to the most probable (modal) value X=X M .
Покажем реализацию способа на примере. Пусть имеется измерительный преобразователь механического перемещения в напряжение реостатного типа с номинальной характеристикой:Let's show the implementation of the method with an example. Let there be a measuring transducer of mechanical displacement into voltage of a rheostat type with a nominal characteristic:
, ,
где K =5 В/мм – чувствительность преобразователя. where K =5 V/mm is the sensitivity of the transducer.
Рабочий диапазон преобразователя 0-100 мм. Погрешность б=0,1 В, а погрешность в=5 %. Выходной параметр Х распределен по нормальному закону с плотностью вероятности:The working range of the transducer is 0-100 mm. Error b = 0.1 V, and error c = 5%. The output parameter X is distributed according to the normal law with a probability density:
, ,
где ;where ;
у=15 мм;y=15 mm;
При юстировке способом-прототипом, наиболее вероятная погрешность:When adjusting by the prototype method, the most probable error:
В пересчете на Х это составляет 2,52 мм.In terms of X, this is 2.52 mm.
При юстировке предлагаемым способом Д=б=0,1 В, что в пересчете на Х составляет 0,02 мм. Поскольку последнее получается при установке (настройке) начала отсчета на то градуировка выходного сигнала сводится к введению поправки на и, соответственно, на . То есть, выходной сигнал Y преобразователя будет соответствовать , откуда When adjusted by the proposed method, D=b=0.1 V, which in terms of X is 0.02 mm. Since the latter is obtained by setting (adjusting) the reference point to then the calibration of the output signal is reduced to the introduction of a correction for and, accordingly, on . That is, the output signal Y of the converter will correspond to , where
. Характеристика или будет являться результатом градуировки. . Characteristic or will be the result of the calibration.
Еще один пример реализации способа. Имеется преобразователь давления газа в угловое механическое перемещение стрелки-указателя (барометр), с номинальной характеристикойAnother example of the implementation of the method. There is a gas pressure converter into the angular mechanical movement of the pointer (barometer), with a nominal characteristic
, ,
где K – чувствительность преобразователя равна 0,1 бар/градус. where K is the transducer sensitivity equal to 0.1 bar/degree.
Рабочий диапазон барометра -2 бара…+4 бара. Погрешность б=0,01 град, а погрешность в=3 %. Выходной параметр также распределен по нормальному закону, но с . Operating range of the barometer -2 bar…+4 bar. Error b = 0.01 deg, and error c = 3%. The output parameter is also distributed according to the normal law, but with .
При юстировке способом-прототипом наиболее вероятная погрешность:When adjusting by the prototype method, the most probable error is:
что пересчете на Х составит 0,19 бар.which in terms of X will be 0.19 bar.
При юстировке предлагаемым способом Д=б=0,01 град, что в пересчете на Х составляет 0,1 бар. После установки начала отсчета на и градуировки выходного сигнала преобразователя получим характеристику последнего Y=, откуда . When adjusted by the proposed method, D=b=0.01 deg, which in terms of X is 0.1 bar. After setting the origin to and calibration of the output signal of the transducer, we obtain the characteristic of the last Y= , where .
Как видно из изложенного, техническим результатом применения предлагаемого способа является обеспечение его работы с минимальной абсолютной погрешностью (максимальной точностью) с наибольшей вероятностью. As can be seen from the above, the technical result of applying the proposed method is to ensure its operation with the minimum absolute error (maximum accuracy) with the highest probability.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2782885C1 true RU2782885C1 (en) | 2022-11-07 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9654133B2 (en) * | 2014-12-17 | 2017-05-16 | Analog Devices, Inc. | Microprocessor-assisted calibration for analog-to-digital converter |
EP3843273A1 (en) * | 2014-12-17 | 2021-06-30 | Analog Devices, Inc. | Randomly sampling reference adc for calibration |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9654133B2 (en) * | 2014-12-17 | 2017-05-16 | Analog Devices, Inc. | Microprocessor-assisted calibration for analog-to-digital converter |
EP3843273A1 (en) * | 2014-12-17 | 2021-06-30 | Analog Devices, Inc. | Randomly sampling reference adc for calibration |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Статья: "Цифровая автоматическая коррекция погрешностей микропроцессорных систем учета электроэнергии", Ж. Исследовано в России, 2001 (стр. 1095-1096). Статья: "ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ МНОГОКРАТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФУНКЦИЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ С ПЕРЕМЕННЫМ МАСШТАБОМ", НАУЧНОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, 2002, том 12, номер 1, c. 66-72. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4437164A (en) | Ridge circuit compensation for environmental effects | |
EP2587224B1 (en) | Displacement detecting device, scale calibrating method and scale calibrating program | |
US20070174013A1 (en) | Measuring apparatuses and methods of using them | |
JP2008051507A (en) | Correction circuit of encoder signal | |
CA2038404C (en) | Hysteresis-compensated weighing apparatus and method | |
RU2782885C1 (en) | Method for adjusting a differential transducer | |
US3934197A (en) | Automatic calibration system | |
KR102007241B1 (en) | System and method for gas analysis value correction of the standard insulating oil | |
CN101753139B (en) | Switching unit for generating an output voltage as a function of a digital data valve and method for calibrating the switching unit | |
RU2571445C2 (en) | Correction of voltage measurement at transducer terminals | |
JPH0241077B2 (en) | ||
KR101986904B1 (en) | Autonomic Calibration method in Sensor Measuring Device | |
RU2262713C2 (en) | Method for calibration of measuring systems | |
RU2596073C2 (en) | Method of digital signal processing of pressure sensors | |
KR100439160B1 (en) | Pressure calibration system and method through deadweight tester | |
Kreuzer | Strain gauge ¼ bridge calibration with shunt signals | |
CN113465642B (en) | Data correction method and system of stay wire displacement encoder based on attitude simulation | |
CN113375853B (en) | Air pressure sensor module and calibration method thereof | |
CN117521357A (en) | Nonlinear response sensor material component amount measuring method | |
KR101816657B1 (en) | Method for Calibrating Height Using Atomic Force Microscope | |
SU179838A1 (en) | METHOD OF POTENTIOMETER TESTING | |
Wiśniewska et al. | Determination of form measuring machine displacement sensor characteristics with a use of flick standard | |
JPS60259018A (en) | Calibration system of comparator | |
CN116208152A (en) | High-precision analog quantity acquisition device and method | |
RU2618903C1 (en) | Analog-to-digital conversion method |