SU1117592A1 - Устройство дл контрол метрологических характеристик средств измерений - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ, содержащее генератор опорной частоты, последовательно соединенные триггер и вентиль, а также первый счетчик, первый и второй реверсивные счетчики, цифроаналоговый преобразователь, первьй и второй блоки-индикации, первую схему сравнени  кодов и делитель частоты, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  возможности формировани  тестовых сигналов, измен ющихс  по треугольному закону и по закону типа переходный процесс с варьируемой нелинейностью , в него введены последовательно соединенные первый двоичнодес тичный умножитель, первьш вентиль , второй двоично-дес тичньй умножитель , блок задани  коэффициента нелинейности и первый сумматор импульсов , а также блок задержки и цифрочастотный преобразователь, причем первый и второй информационные входы первого сумматора импульсов св заны с информационными выходами блока задани  коэффициента нелинейности и второго двоично-дес тичного умножител , а выход первого сумматора импульсов соединен со счетным входом первого реверсивного счетчика, счетный вход блока задержки объединен со счетными входами первого двоично-дес тичного умножител  и первого счетчика и подключен к выходу узла запуска , управл ющий вход блока задержки объединен с входами реверса первого и второго реверсивных счетчиков и подклЕочен к выходу старшего разр да второго реверсивного счетчика, выхоД блока задержки Подсоединен к управл ю (Л щему входу вентил , информационный вход цифрочастотного преобразовател  с св зан с выходомпервого ревирсивного счетчика и информационным входом циф. роаналогового преобразовател , вход делител  частоты соединен с выходом первого двоичного-дес тичного умножител , вход второго реверсивного счетчи ел ка св зан с выходом делител  частоты, а первый информационный вход первой со ю схемы сравнени  кодов - с разр дными входами второго реверсивного счетчика . 2. Устройство по п. 1, о т л и чающеес  тем, что каждый двоично-дес тичный умножитель образован вторым сумматором импульсов, вторым счетчиком и двум  группами вторых вентилей, информационный выход второ го сумматора импульсов св зан со счетным входом второго счетчика, разр дные выходы которого соединены с информационными входами двух групп вторых вентилей, выходы первой груп

Description

пы вторых вентилей объединены с выходом двоично-дес тичного умножител , входы которого  вл ютс  запирающими входами первой группы вентилей , а выходы второй группы вентилей подключены к второму информационному входу второго сумматора.

3. Устройство по и. 1, отличающеес  тем, что цифрочастотный преобразователь содержит генератор тактовых импульсов, третий счетчик , преобразователь пр мого кода в обратный, сумматор кодов, вторую схему сравнени  кодов, элемент задержки, депифратор и третью схему сравнени  кодов,, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом третьего счетчика, информационный вход преобразовател  пр мого кода вобратньш объединен с входом

592

цифрочастотного преобразовател , информационные входы второй схемы сравнени кодов св заны с выходами третьего счетчика и выходом старшего разр да сумматора кодов, управл ющий вход элемента згадержки подключен к выходу второй cxejvibi сравнени  кодов , информационные входы третьей схемы сравнени  кодов подсоединены к разр дным выходам дешифратора, выходу элемента задержки и второй схемы сравне1ад  кодов, разр дные входы дешифратора соединены с выходом младшего разр да сумматора кодов, выход третьей схемы сравнени  кодов соединен с вьссодом цифрочастотного преобразовател  и управл ющ м входом сумматора кодов, а выход преобразовател  пр мого кода в обратный с информационным входом сумматора кодов.

Изобретение относитс  к измерител ной технике, а именно к устройствам дл  формировани  тестовых сигналов при контроле метрологических характеристик средств измерений. Дл  контрол  метрологических хара теристик средств измерений необходимо примен ть генераторы тестовых сигналов. Дл  этого используютс  раз личные измерительные генераторы и источники образцовых напр жений. Однако с помощью данных приборов возможно контролировать лишь статически характеристики средств измерений, в то врем  как реально измер ютс  пере менные во времени сигналы. Следовательно , необходимо примен ть генерат ры измен ющихс  во времени тестовых сигналов. Известно устройство дл  формировани  линейно-измен кщегос  образцового напр жени , содержащее источник опорного напр жени , коммутатор, клю чи, интегратор и схемы сравнен1и . Устройство, позвол ет формировать треугольно-измен ющеес  напр жение с двум  скорост ми изменени  О. Недостатками устройства  вл ютс  ограниченные точность и стабильность из-за аналогового способа формкрова ш  сиг«ала, невозможность фиксации сигнала на произвольном уровне по команде, в том числе от внешних устройств типа компараторы, селекторы и т.п., ограниченный вид выходного сигнала и форма развертки (невозможность моделировани  кривых типа переходньй процесс), невозможность масштабировани  развертки по/амплитуде и времени и учета времени измерени  контролируемого средства дл  обеспечени  равенства средних значений параметра при нарастании и спаде. Следовательно, устройство не обеспечивает выполнение функций, необходимых дл  автоматизации контрол  современных средств измерений. Наиболее близким к предложенному  вл етс  устройство дл  генерации сигналов специальной формы, содержащее задающий генератор, блоки формировани  периода, задержки и длительности , блок формировани  амплитуды. В устройстве исклю гена нестабильность, предусмотрено формирование сигналов специальной формы - импульсной Г2}, Однако известное устройство обладает ограниченными функциональньп1ет возможност ми не обеспечивает формирование тестовых сигналов, измен ющихс  по треугольному закону и по кривой типа переходной процесс с варьируемой нелинейностью, масштабир вание развертки по длительности и ам плитуде, формирование частотного сиг нала, учет времени измерени  контро лируемого средства. ЦелЬю изобретени   вл етс  обеспечение возможности формировани  тес товых сигналов, измен ющихс  по треугольному закону и по кривым типа переходньй процесс с варьируемой нелинейностью, а также учет времени измерени  контролируемого средства и формировани  аналоговых и частотных сигналов. Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство дл  контрол  метрологических характеристик, средств измерений , содержащее генератор опорной частоты, последовательно соединенные триггер и вентиль, а также первый счетчик, первьм и второй реверсивные счетчики, цифроаналоговый преобразователь, первый и второй бло ки индикации, первую схему сравнени  кодов и делитель частоты, введены последовательно соединенные первый двоично-дес тичный умнсжитель, первый вентиль, второй двоично-дес тичньй умножитель, блок.задани  коэффициента нелинейности и первый сумматор импульсов, а также блок за держки и цифрочастотный преобразователь , причем первый и второй инфор мационные входы первого сз мматора импульсов св заны с информационными вькодами блока задани  коэффициента нелинейности и второго двоично-дес тичного умножител , а выход, первого сумматора импульсов соединен со счетным входом первого реверсивного счетчика, счетный вход блока задержк объединен со счетными входами первого двоично-дес тичного умножител  и первого счетчика и подключен к выходу узла запуска, управл ющий вход блока задержки объединен с входами т еверса первого и второго ревер сивных счетчиков и подключен к выходу старшего разр да второго реверсивного счетчика, выход блока задержки подсоединен к управл кщему входу вентил , информационный вход цифрочастотного преобразовател  св зан с вых дом первого реверсивного счетчика и информационным входом цифроаналогового преобразовател , вход делите1ЛЯ частоты соединен с выходом первог двоично-дес тичного умножител , вход второго реверсивного счетчика св зан с выходом делител  частоты, а первый информационный вход первой схемы сравнени  кодов - с разр дным выхода ш второго реверсивного счетчика . При этом каждый двоично-дес тичный умножитель образован вторым сумматором импульсов, вторым счетчиком и двум  группами вторых вентилей, информационный выход второго сумматора импульсов св зан со счетным входом второго счетчика, разр дные выходы которого соединены с информационными входами двух групп вторых вентилей, выходы первой группы вторых вентилей объединены d выходом двоично-дес тичного умножител , входы которого  вл ютс  запирающими входами первой группы вентилей, а выходы второй группы вентилей подключены к второму информационному входу второго сумматора. Кроме того, цифрочастотный преобразователь содержит генератор тактовых импуЛьсов, третий счетчик, , преобразователь пр мого кода в обратный , сумматор кодов, вторую.схему сравнени  кодов, элемент задержки, дешифратор и третью -схему сравнени  кодов, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом третьего счетчика, информационньш вход преобразовател  пр мого кода в обратный объединен с входом цифрочастотного преобразовател , информационные входы второй схемы сравнени  кодов св заны с выходами третьего счетчика и выходом старшего разр да сумматора кодов, управ- л ющий вход элемента задержки подключен к вькоду второй схемы сравнени  кодов, информационные входы третьей схемы сравнени  кодов подсоединены к разр дным выходам дешифратора, выходу элемента задержки и выходу второй схемы сравнени  кодов, разр дные входы дешифратора соединены с выходом младшего разр да сумматора кодов, выход третьей схемы сравнени  кодов соединен с выходом цифрочастотного преобразовател  и управл ющим входом сз мматора кодов, а выход преобразовател  пр мого кода в обратный - с информационным входом сумматора кодов. На фиг. 1 приведена блок-схема устройстваJ на фиг. 2 - схема двоично-дес тичного умножител -, на фиг. 3 - схема цифрочастотного преобразовател ; на фиг. 4-6 - диаграммы, по сн ющие работу устройства. Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, узел 2 запуска, образованный триггером 3 и вентилем 4, первый двоично-дес тичный умножитель 5, вентиль 6, второй двоичнодес тичный умножитель 7, блок 8 заДани  коэффициента нелинейности, пер вый сумматор 9 импульсов, первый реверсивньй счетчик 10., первый блок t1 индикагдаи, цифрочастотньй преобра зователь 12, дафроаналоговьй преобразовате ь 13, блок 14 задержки, пер вый счетчик 15, ВТ.ОРОЙ блок 16 индикации , делитель 17 частоты, второй, реверсивный счетчик 18, первую схему 19 сравнени  кодов, шину 20 пуска и шину 21 останова. Двчоично-дес тичные умножители 5 и 7 содержат вtopoй сумматор 22 импульсов , второй счетчик 23 и две группы вентилей 24 и 25. Цифрочастот ный преобразователь -12 образован генератором 26 тактовых импульсов, . третьим счетчиком 27, второй схемой 28 сравнени  кодов, элементом 29 задержки, сумматором 30 кодов, третьей схемой 31 сравнени  кодов, дешифратором 32 и преобразователем 33 пр мого кода в обратный. Изменение тестового сигнала (фиг 4, крива  а) происходит по треуголь ному закону, варианты того же сигнала пр масштабировании по амплитуде и по времени показаны кривыми б, в и г. Формирование кривой б (фиг. 5) типа переходный процесс осуществ л етс  из треугольного тестового сигнала (крива  а) с помощью функции отклонени  (крива  в), амплитуда ко торой варьируетс  и соответственно измен ет., выпуклость кривой б. На диаграмме фиг. 6 показано как осуществл етс  учет времени измерени  контролируемого средства: спадающий участок а задерживаетс  н врем , равное време,ни измерени  б, которое начинаетс  синхронно с импульсом пуска в. Устройство работает следующим об разом. Перед пуском на входах блока 14 устанавливаетс  код времени измерени контролируемого средства, который м жет быть равен нулю или некоторому экачекию, на входах умножителей 5 и 7 - коды скорости и амплитуды развертки соответственно в процентах от наибольшего значени ,на входах схемы 19 сравнени  кодов - номер участка развертки, на котором производитс  пуск контролируемого средства, на нходе блока 8 - коэффициент нелинейности кривой типа переходной процесс . При подаче команды на запуск развертки по шине 20 отпираетс  узел 2 запуска и импульсы с выхода генератора 1 начинают поступать на входы узлов 5, 14 и 15. С этого момента времени осу1цествл ютс  следук цие опера1щи: отсчет и индикаци  времени развертки в счетчике 15 и в блоке 16 индикации, формирование приращений параметра умножитеп ми 5 и 7, а также импульсов пуска контролируемого средства делителем 17, счетчиком 8 и схемой 19 сравнени  кодов. Частота генератора 1 масштабируетс  первым двоично-дес тичным умножителем 5 по скорости райвертки и подаетс  на вход делител  17, благодар  чему при различных скорост х развертки формируетс  всегда одно и то же число импульсов пуска. Импульсы с выхода унножител  5 через открытый вентиль поступают на вход второго двоично-дес тичного умножител  7, масштабирующего развертку по амплитуде (фиг. 4, кривые виг). Затем импульсы приращени  параметра поступают на входы блока 8 и сумматора 9. В зависимости от того, какой график развертки отрабатываетс , величина установки блока 8 может быть равна нулю (треугольный сигнал) или некоторому значению (крива  типа переходный процесс). Нелинейность формируетс  следующим образом. Из основной частоты импульсов , поступающей с выхода умножител  7, вычитаетс , а затем суммируетс  с ней; частота импульсов функции отклонени  (фиг. 5 в), в результате чего линейное нарастание параметра преобразуетс  в нелинейное. Код параметра, накапливаемый в счетчике 10, подаетс  на входы блока 11, цифрочастотного преобразовател  12 и цифроаналогового преобразовател  13. В момент достижени  кода нарастающего участка развертки на выходе старшего разр да счетчика 18 измен етс  сигнал, в результате чего реверсируетс  счетчик 18 и счетчик 10 на вычитание и в случае времени измерени  контролируемого средства, не рав ного нулю, запускаетс  блок 14 задержки , запирающий вентиль 6 на врем , равное времени измерени  конт ролируемого средства (фиг. 6 б), благодар  чему пуск контролируемого средства одновременным импульсом (фиг. 6 г) сдвигаетс  относительно спадающего участка таким образом, что средние значени  параметров, измеренные при нарастании и спаде, оказываютс  равными. Это позвол ет оценить и получить среднеарифметичес кое значение погрешности при подхода к одному и тому же значению параметра сверху и снизу. Окончание работы устройства происходит либо по окончании цикла развертки , либо по внешней команде. Во втором случае провер ютс  устройства типа компараторов путем подачи на их вход сигналов, измен ющихс  по кривой типа переходной пр-оцесс. В момент достижени  сигналам уровн  срабатывани  компаратора с его выхода поступает сигнал на шину 21 и устройство останавливаетс . Сравнени уровн  настройки и показаний блока 11 позвол ет оценить точность работы контролируемого устройства. Работа двоично-дес тичных умножит лей 5 и 7 происходит следующим образом . Входна  частота подаетс  на сумматор 22 и далее на вход счетчика 23 с выходов которого двоично-взвешенны компоненты частоты поступают на груп пы вентилей 24 и 25. На управл ющих входах группы вентилей 25 установлен код посто нного числа 6, в результате чего за одно переполнение счет чика при поступлении на его вход шестнадцати импульсов с выхода групnbj вентилей 25 поступает шесть импульсов , т.е. на шестнадцать поступающих на вход счетчика 23 импульсов дес ть поступают через вход умножител  5(7) и далее через сумматор 22, а шесть добавл ютс  с выхода групп вентилей 25 также через сумматор 22. Отсюда следует, что наибольшее число, которое можно сн ть с умножител  5(7) за одно переполнение счетчика 23, равно дес ти, код которого устанавливаетс  на управл кшщх входах группы вентилей 24. Таким образо умножитель 5(7) реализует преобразоваиие входной чиcлo-и myльcнo последовательности с коэффициентом р да 1/10, 2/10, ... 10/10, .знаменователь которых фиксирован, а числитель задаетс  двоично-дес тичными кодами. Цифрочастотный преобразователь 12 работает следующим образом. Поступающий на вход преобразовател  12 с выхода счетчика 10 код преобразуетс  с помощью преобразовател  33 в код, обратный входному (например, с помощью ПЗУ 155РЕ), и подаетс  на входы суммато1 а 30, осуществл ющего cyMNOtpOBaHHe входного кода с самим собой каждый раз при поступлении импульса с выхода схемы 31. Старшие разр ды сумматора 30 сравниваютс  в схеме 28 с кодом счетчика 27, который находитс  в режиме непрерывного счета, и в момент равенства кодов с выхода схемы 28 поступает импульс, который подаетс  на вход элемента 29 задержки. Сигнал с выхода схемы 31 поступает тогда, когда этот импульс доходит до отвода, который подключен к разр ду , открытому единицей с соответствующего выхода дешифратора 32, и этим же импульсом сумматор 30 производит суммирование кода с выхода обратного преобразовател  33 с наход щимс  в сумматоре 30 кодом. Допустим , что с выхода преобразовател  33 подаетс  код периода 21,1 мкс. Разр ды сумматора 30, содержащие целую часть кода периода, подключены к входам схемы 28 сравнени  кодов и, если счетчик 27 в нулевом состо нии, то первьш импульс с выхода схемы 28 поступает через 21 мкс. Так как младшие разр ды сумматора 30, которые содержат дробную часть кода периода О,1 мкс, подключены к входам дешифратора 32, то с выхода схемы 31 импульс, на выход устройства поступает задержанным на О,1 мкс, а сумматорна  длительность периода составл ет 21,1 мкс, этим же импульсом в сумматор 30 добавл етс  код 21,1 мкс и код в нем становитс  равным 42,2 мкс. При коде в счетчике 27, равном 42 мкс, с выхода схемы 28 поступает импульс также через 21 мкс, но с выхода схемы 31 импульс поступает уже через 0,2 мкс. Так как в предьщущем периоде уже сформирована дробна  часть 0,1 мкс, то очевидно, что следующий импульс тоже будет равным 21,1 мкс. Описанный процесс продолжаетс  непрерывно и, как показал анализ работы устройства и его проверка н& макете при частоте генератора 23,1 мГц, быстродействие сумматора 30, а также его периодическое переполнение значени  не имеет. При изменении кода на выходе обратного преобразовател  33 выходные периоды отрабатываютс  с очень малой динамической погрешностью ; Введение двсшчно-дес тичных умножителей позвол ет масштабировать развертку как по времени, так и по амплитуде. Блок задержки дает возможность учесть врем  измерени  контролируемого средства, что необходимо дл  обеспечени  равенства средних значений измеренного параметра при на растении и спаде при метрологической аттестащш контролируемого средства. Введе{ше блока задани  коэффициента нелинейности и сумматора импульсов позвол ет преобразовывать треугольно-измен гацийс  сигнал в криволинейфи 1

но-измен ющийс , как при переходных режимах ГТД, причем с варьируемой нелинейностью, что необходимо дл  исследований и контрол  устройств типа компараторов. Предлагаема  схема цифрочастотного преобразовател  дает возможность уменьшить дискретность формируемой частоты без увеличени  быстродействи  элементной цифровой

базы.

Изобретение развивает проблемы автоматизации контрол  статических и динамических характеристик средств измерений и обладает широкими функциональными возможност ми, что позвол ет использовать его дл  контрол  многоканальной измерительной .аппаратуры , примен емой при испытани х ГТД, вместо используемого дл  этого эталонного двигател , экономить топливоэнергетические ресурсы, увеличить пропускную способность стенда и упростить экспериментальные исследовани  разрабатываемой аппаратуры.

п

Фиг.2

Vi(Pi)

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ, содержащее генератор опорной частоты, последовательно соединенные триггер и вентиль, а также первый счетчик, первый и второй реверсивные счетчики, цифроаналоговый преобразователь, первый и второй блоки-индикации, первую схему сравнения кодов и делитель частоты, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности формирования тестовых сигналов, изменяющихся по треугольному закону и по закону типа переходный процесс с варьируемой нелинейностью, в него введены последовательно соединенные первый двоичнодесятичный умножитель, первый вентиль, второй двоично-десятичный умножитель, блок задания коэффициента нелинейности и первый сумматор импульсов, а также блок задержки и цифрочастотный преобразователь, причем первый и второй информационные входы первого сумматора импульсов связаны с информационными выходами блока задания коэффициента нелинейности и второго двоично-десятичного умножителя, а выход первого сумматора импульсов соединен со счетным входом первого реверсивного счетчика, счетный вход блока задержки объединен со счетными входами первого двоично-деί сятичного умножителя и первого счетчика и подключен к выходу узла запуска, управляющий вход блока задержки объединен с- входами реверса первого и второго реверсивных счетчиков и родключен к выходу старшего разряда второго реверсивного счетчика, выход блока задержки подсоединен к управляю-: щему входу вентиля, информационный вход цифрочастотного преобразователя связан с выходом первого ревирсивного из , счетчика и информационным входом циф· роаналогового преобразователя, вход делителя частоты соединен с выходом . первого двоичного-десятичного умножителя, вход второго реверсивного счетчика связанс выходом делителя частоты, а первый информационный вход первой схемы сравнения кодов - с разрядными входами второго реверсивного счетчика .

2. Устройство по п. ^отличающееся тем,, что каждый двоично-десятичный умножитель образован вторым сумматором импульсов, вторым счетчиком и двумя группами вторых вентилей, информационный выход второго сумматора импульсов связан со счетным входом второго счетчика, разрядные выходы которого соединены с информационными входами двух групп вторых вентилей, выходы первой труп-

1 1 17592 пы вторых вентилей объединены с выходом двоично-десятичного умножителя, входы которого являются запирающими входами первой группы вентилей, а выходы второй группы вентилей подключены к второму информационному входу второго сумматора.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цифрочастотный преобразователь содержит генератор тактовых импульсов, третий счетчик, преобразователь прямого кода в обратный, сумматор кодов, вторую схему сравнения кодов, элемент задержки, дешифратор и третью схему сравнения кодов,, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом третьего счетчика, информационный вход преобразователя прямого кода в'обратный объединен с входом цифрочастотного преобразователя, информационные входы второй схемы сравнения’кодов связаны с выходами третьего счетчика и выходом старшего разряда сумматора кодов, управляющий вход элемента задержки подключен к выходу второй схемы сравнения кодов, информационные входы третьей схемы сравнения кодов подсоединены к разрядным выходам дешифратора, выходу элемента задержки и выводу второй схемы сравнения кодов, разрядные входы дешифратора соединены с выходом младшего разряда, сумматора кодов, выход третьей схемы сравнения кодов соединен с выходом цифрочастотного преобразователя и управляющим входом сумматора кодов, а выход преобразователя прямого кода в обратный с информационным входом сумматора кодов.