SU1541635A1 - Устройство дл определени интегрального значени измен ющегос во времени измерительного сигнала - Google Patents

Abstract

Устройство дл  определени  интегрального значени  измен ющегос  во времени измерительного сигнала относитс  к информационно-измерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности определени  путем обеспечени  инвариантности интегрального значени  одновременно по отношению к аддитивным, мультипликативным и от нелинейности функции преобразовани  погрешност м измерительного преобразовател  и повышение быстродействи . Устройство содержит интегратор 7, умножитель 8, ключ 9, блок 10 пам ти посто нных множителей, блок 11 генераторов одиночных импульсов, элемент ИЛИ 12, многопозиционные переключатели 13,14,15, входной переключатель 17, задатчик 18 режима работы. В предложенном устройстве результат измерени  интегрального значени  измерительного сигнала инвариантен по отношению к погрешност м измерительного преобразовател . 1 ил.

Description

СЛ

45

05

со ел

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах, в которых измерительный сигнал интегрируетс  до заданного значени  результата интегрировани . Така  задача возникает, например, при определении заданного количества электричества путем интегрировани  тока (напр жени ) или заданного количества вещества (газообразного,жидкого или твердого) путем интегрировани  расхода в единицу времени.

Целью изобретени   вл етс  повыше- иле точности определени  путем обеспечени  инвариантности по отношению к аддитивным, мультипликативным и от нелинейности функции преобразовани  погрешност м измерительного преобра- зовател  и повышение быстродействи .

На чертеже представлена схема устройства .

Устройство содержит источник 1 измерительного х сигнала и источник 2 опорных хоп( сигналов. В качестве из мерительных и опорных сигналов могут быть любые физические величины, преобразуемые с помощью датчика в электрический сигнал. Измерительный преоб- разователь 3 включает в себ  последо- е(ательно соединенные датчик , пре- с)бразующий физическую величину х в электрическое напр жение U, усилитель 5 и преобразователь 6 формы представ- сигнала (в конкретном устройству - это частотно-импульсный преобразователь ) и  вл етс  источником аддитивных , мультипликативных и от нелинейности функции преобразовани , описываемой полиномом m-й степени, Погрешностей. Интегратор 7 может осу- (Дествл ть пр мое и инверсное интегрирование . В конкретном устройстве он Выполнен на базе реверсивного счетчи- ка. Между выходом измерительного преобразовател  3 и информативным входом интегратора 7 последовательно включены умножитель 8 и ключ 9. В качестве умножител  8 дл  умножени  частоты импульсов использован двоичный умножитель частоты, у которого множител ми q-  вл ютс  сигналы в виде параллельных двоичных кодов, поступающих С выходов блока 10 пам ти посто нных множителей.

Дл  формировани  опорных интервалов времени TOPi ; служит блок 11 из ti генераторов одиночных импульсов

5 о

0

(ГОИ), выходы которых через элемент ИЛИ 12 св заны с управл ющим входом ключа 9. Многопозиционные переключатели 13-15 переключаютс  синхронно приводом (не показано), задатчик 16 адреса через многопозиционный переключатель И соединен с адресным входом блока 10 пам ти. Входной переключатель 17 и задатчик 18 режима управл ютс  синхронно. Источник 19 сигнала запуска через переключатель 15 подключен к входу запуска блока 11. К выходу интегратора 7 подключен нуль-орган 20. В состав блока 11 входит генератор 21.

Устройство работает следующим образом .

Рабочий процесс имеет четыре этапа . Первые два подготовительных этапа , не св занные непосредственно с работой устройства, выполн ютс  с целью определени  значений статистических числовых характеристик (параметров ) измерительного сигнала (начальных моментов), а также опорных игналов и опорных и измерительного интервалов времени. Вторые два этапа, св занные непосредственно с работой устройства, включают в себ  предварительный процесс уставки заданного значени  результата интегрировани  и процесс собственно интегрировани  измен ющегос  во времени измерительного сигнала до значени , соответствующего уставке.

На первом этапе приближенно определ ютс  экспериментально или теоретически статистические числовые характеристики измен ющегос  во времени измерительного сигнала x(t) - начальные моменты M-tXJ j-rro пор дка. На измерительном интервале времени ,( - m, m - наивысший пор док начальных моментов), так как их изменени  привод т лишь к второго пор дка малости погрешност м результата интегрировани , их определ ют приближенно .

На втором этапе определ ютс  значени  п опорных 1-х сигналов X on 5 и п опорных 1-х интервалов времени Ton,i ( n n(m+1)/2 или тр 2n-1 - наивысша  степень- полинома, характеризующего нелинейность измерительной системы), соотношени  между которыми с целью обеспечени  инвариантности результата интегрировани  по отношению к аддитивным, мультипликативным и от нелинейности функции преобразовани  погрешност м измерительной системы выбирают с учетом значений найденных начальных моментов и уставки , результата интегрировани  из известного выражени 

Ч.Топ,; X0n,i

qcTMSMMJ-CX, (i)

j 0,1,2, ..., 2n-1, где п - число опорных сигналов;

наивысша  степень полинома, характеризующего нелинейность ,е измерительной системы, совпадающей с наивысшим пор дком начальных моментов (); коэффициент умножени  измен ющегос  во времени измеритель-20 чп,п

Ч:

on,;

on,i

ного сигнала на выходе измерительной системы; коэффициент умножени  1-го опорного сигнала на выходе измерительной системы; значение 1-го опорного сигнала (ХОП|; х X0(1|U, ); опорный интервал времени, соответствующий i-му опорному сигналу;

М.Х - начальный момент j-ro пор дка характеризующий измен ющийс  во времени измерительный сигнал на интервале времени от нул  до Тизм;

ТМЗм - измерительный интервал времени от начала инверсного интегрировани  измерительного сигнала до окончани  этого интегрировани , соответствующего нулевому значению выходного сигнала интегратора. Умножитель Я с коэффициентами умножени  q6, q,, q2,...,q-,...,qB, вход щими в систему уравнени  (1), необходим дл  увеличени  быстродействи  устройства. В уравнении (1) известными  вл ютс  начальные моменты , точное значение уставки результата интегрировани  j № 3 и измерительный интервал времени TM3to Q CT/Mj X, а неизвестными - значени  опорных сигналов X on j и произведени  qjTftr)t коэффициентов умножени  q на соответствующее значение опор- ного интервала времени Топ . Существует верхний предел опорного интерва

ла времени Т

on, i

ограниченный максимально допустимым общим временем

е

выполнени  процесса уставки заданного значени  результата интегрировани . Умножитель 8 путем выбора необходимых коэффициентов умножени  qo,q,q ,... Ч; г, позвол ет существенно уменьшить общее врем  выполнени  процесса уставки.

На третьем этапе осуществл етс  уставка заданного значени  результата интегрировани . Предварительно дл  ускорени  собственно процесса уставки выполн ют обнуление интегратора 7 и блока 10 пам ти посто нных множителей и запись кодов f) в блок 10 и в генераторы блока 11 генераторов одиночных импульсов с целью обеспечени  соответствующих значений множителей qe - qh и опорных интервалов времени Т00 , чп ,п

Выполн етс  также установка

0 чп,п

0

Q

значений опорных сигналов Хогм ХОПП в источник 2 опорных сигналов. После этого с помощью привода переключатель 17 и задатчик 18 устанавливаютс  в 5 первое положение. При этом измерительный преобразователь 3 подключаетс  к источнику 2 опорных сигналов, интегратор 7 устанавливаетс  в режим пр мого интегрировани , так как на его инвертирующий вход подаетс  логи5

0

5

ческа  единица 1, а на выходе элемента ИЛИ - логический О, удерживающий ключ 9 в разомкнутом состо нии. Затем переключатели 13 - 15 последовательно занимают с 1-го по п-ное положение. При этом в каждом из указанных положений коммутаторов на вход измерительного преобразовател  3 с источника 2 опорных сигналов подаетс  соответствующий опорный сигнал Хвп ;, в умножитель 8 поступает соответствующий множитель q в виде двоичного кода, по сигналу от источника 19 сигнала запуска, поступающему в блок 11 генераторов одиночных импульсов , на элемент ИЛИ 12 в течение опорного интервала времени Tun 4 поступает логический единичный сигнал,замыкающий на это врем  ключ 9. В каждом положении переключателей 13 - 15 в течение соответствующего времени ТОП(; осуществл етс  процесс интегрировани  соответствующего опорного сигнала Хог,;. В интеграторе 7 все результаты интегрировани  опорных сигналов суммируютс , образу  уставку при записи. На четвертом этапе осуществл етс  процесс собственно интегрировани  измен ющегос  во времени измерительного

сигнала до значени , соответствующего уставке. Дл  этого переключатель 17 и задатчик 18 устанавливают во второе положение, благодар  чему измеритель- ный преобразователь 3 подключаетс  к Источнику 1 измерительного сигнала, а интегратор 7 переводитс  в режим Инверсного интегрировани . Кроме того вследствие подачи на инверсный вход элемента ИЛИ логического О на его выходе по вл етс  логическа  1м, перевод ща  ключ 9 в замкнутое состо ние . Процесс интегрировани  измерительного сигнала x(t) выполн етс  |до тех пор, пока на выходе Р интегратора 7 не по витс  импульс переполнени , свидетельствующий о том, что результат интегрировани  измерительного сигнала достиг значени  уставки. Момент достижени  результата интегрировани  значени  уставки может быть определен также с помощью нуль-органа 20, на один из входов .которого подаетс  выходной сигнал интегратора 7 |Э на другой - нулевой сигнал. Благодар  описанным существенным отличительным признакам в устройстве достигаетс  высока  точность путем обеспечени  инвариантности интегрального пначени  измерительного сигнала по отношению к аддитивным, мультипликативным и от нелинейности функции преобразовани  измерительной системы погрешност м, большее быстродействие и ускорение процесса уставки расчетного интегрального значени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  определени  интегрального значени  измен ющегос  во времени измерительного сигнала, со- держащее источники измерительного сигнала и сигнала запуска, измерительный преобразователь, последова- Q 5 Q 5 0

   0

   5

   тельно соединенные умножитель, i и интегратор и нуль-орган, отнимающеес  тем, что, с целью повышени  точности определени  путем обеспечени  инвариантности по отношению к аддитивным, мультипликативным и от нелинейности функции преобразовани  погрешност м измерительного пре- преобразовател  и повышени  быстродействи , в него введены входной переключатель , источник опорных сигналов , блок пам ти посто нных множителей , блок генераторов одиночных импульсов , три многопозиционных переключател , задатчики адреса и режима работы и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами блока генераторов одиночных импульсов, а выход подключен к управл ющему входу ключа, входы входного переключател  соединены с выходами источника измерительного сигнала и первого многопозиционного переключател , входы которого соединены с выходами источника опорных сигналов, выход входного переключател  подключен к входу измерительного преобразовател , выход которого соединен с первым входом умножител , вторым входом подключенного к выходу блока пам ти посто нных множителей, адресные входы которого через второй многопозиционный переключатель соединены с за этчиком адреса, выход за- датчика режима работы, входы которого  вл ютс  входами задани  режима работы устройства, подключен к инверсному входу элемента ИЛИ и входу управлени  направлением интегрировани  интегратора , выход которого соединен с информационным входом нуль-органа, причем входы блока генераторов одиночных импульсов подключены к выходам третьего многопозиционного переключател , вход которого соединен с источником сигнала запуска.