SU1744468A1

SU1744468A1 - Device for correcting signals

Info

Publication number: SU1744468A1
Application number: SU894753249A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Васильевич Волков
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1992-06-30

Abstract

Использование: измерительна техника Сущность изобретени : устройство содержит чувствительный элемент 1 усилитель 2, аналоговый сумматор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, посто нное запоминающее устройство 5, два цифровых сумматора 6, 7, два блока 8, 9 коррекции, два цифроаналоговых преобразовател 10 11, блок 12 управлени 1 илThe use of: measuring technique The essence of the invention: the device contains a sensitive element 1 amplifier 2, analog adder 3, analog-digital converter 4, permanent memory 5, two digital adders 6, 7, two correction blocks 8, 9, two digital-analog converters 10 11 , unit 12 control 1 sludge

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в датчикостроении.The invention relates to measuring equipment and can be used in sensor engineering.

Одним из основных компонент датчиковой аппаратуры является устройство преобразования электрического сигнала (УПС), предназначенное для нормирования выходного сигнала и коррекции погрешностей.One of the main components of the sensor equipment is an electric signal conversion device (UPS), designed to normalize the output signal and correct errors.

Известны различные способы компенсации погрешностей, обусловленных воздействием дестабилизирующих факторов. При аналоговых методах компенсации используют введение корректирующих элементов в чувствительные элементы (ЧЭ), схемы питания ЧЭ и электронные узлы УПС.There are various methods of compensating for errors caused by the influence of destabilizing factors. With analog compensation methods, the introduction of corrective elements into sensitive elements (SE), power supply circuits of the SE and electronic nodes of the UPS are used.

Аналоговые методы компенсации погрешностей требуют больших затрат при подгонке параметров вследствие неудовлетворительной автоматизации этого процесса и применения подстрочных элементов, ухудшающих временную стабильность параметров УПС.Analogue methods of error compensation are expensive when fitting parameters due to poor automation of this process and the use of interlinear elements that worsen the temporary stability of the UPS parameters.

Цифровые методы компенсации погрешностей позволяют более полно автоматизировать процесс настройки УПС. повысить точностные характеристики и применяются, например, в интеллектуальных датчиках.Digital methods of error compensation allow more fully automate the process of setting up the UPS. improve accuracy characteristics and are used, for example, in smart sensors.

Однако интеллектуальные датчики значительно сложнее, дороже классических датчиков и применяются не так широко.However, smart sensors are much more complicated, more expensive than classic sensors and are not so widely used.

Существуют более простые методы цифровой обработки сигналов без применения микропроцессоров. Примером такого устройства может служить расходомер для определения объема жидкости с термокомпенсацией. Расходомер содержит ПЗУ. из которого считываются поправочные коэффициенты, уситывающие изменение удельного веса жидкости от температуры, и вычислительный блок, где производится расчет расхода жидкости с учетом поправочных коэффициентов.There are simpler methods of digital signal processing without the use of microprocessors. An example of such a device can serve as a flow meter for determining the volume of liquid with thermal compensation. The flow meter contains a ROM. from which correction coefficients are read, taking into account the change in the specific gravity of the liquid as a function of temperature, and a computing unit, where the flow rate of the liquid is calculated taking into account correction coefficients.

Общим недостатком схем с цифровой обработкой сигнала является наличие ограничений, накладываемых на временные характеристики измеряемого сигнала. Высокие меторологические и технико-экономические показатели датчика можно получить только для медленно меняющихся физических воздействий.A common drawback of digital signal processing circuits is the presence of restrictions imposed on the temporal characteristics of the measured signal. High metrological and technical and economic indicators of the sensor can be obtained only for slowly changing physical influences.

Использование комбинации аналоговых и цифровых методов компенсации погрешностей позволяет сохранить и высокое быстродействие, и основные преимущества цифровой обработки сигнала.Using a combination of analog and digital error compensation methods allows you to maintain both high speed and the main advantages of digital signal processing.

Среди подобных устройств наиболее близким к предлагаемому является устройство для коррекции сигнала, содержащее основной и корректирующие каналы. В со став корректирующего канала входит аналоговое запоминающее устройство, входные и выходные аналоговые коммутаторы, осуществляющие переключение источников корректирующих сигналов на общий канал обработки, содержащий аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Информация, поступающая в корректирующий канал, оцифровывается, преобразуется в необходимый поправочный сигнал, передается в основной канал и суммируется там с сигналом этого канала.Among such devices, the closest to the proposed device is a signal correction device containing the main and correction channels. The composition of the correction channel includes an analog storage device, input and output analog switches, which switch the sources of correction signals to a common processing channel containing an analog-to-digital converter (ADC), a storage device, and a digital-to-analog converter (DAC). The information received in the correction channel is digitized, converted into the necessary correction signal, transmitted to the main channel and summed there with the signal of this channel.

Недостатком известного устройства является отсутствие узлов коррекции мультипликативной составляющей погрешности и применение аналоговых методов подстройки параметров усилительного каскада основного канала, что снижает точность преобразования и другие технические характеристики.A disadvantage of the known device is the lack of correction nodes for the multiplicative component of the error and the use of analog methods for adjusting the parameters of the amplification stage of the main channel, which reduces the accuracy of the conversion and other technical characteristics.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия обработки сигнала путем введения блока управления и блоков коррекции, позволяющих скомпенсировать аддитивную, мультипликативные составляющие погрешностей и получить высокое быстродействие.The purpose of the invention is to increase the accuracy and speed of signal processing by introducing a control unit and correction blocks, allowing to compensate for the additive, multiplicative components of errors and to obtain high speed.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.The drawing shows the proposed device.

Устройство содержит ЧЭ 1, последовательно соединенный с усилителем 2, выход которого подсоединен к одному из входов аналогового сумматора 3. аналого-цифровой преобразователь 4, подключенный к ПЗУ 5. Два выхода ПЗУ 5 соединены с цифровыми сумматорами (первый выход-с первым цифровым сумматором 6, второй - с вторым цифровым сумматором 7). Второй вход первого цифрового сумматора подключен к выходу первого блока 8 коррекции, а второй вход второго цифрового сумматора соединен с выходом второго блока 9 коррекции.The device comprises a CE 1 connected in series with an amplifier 2, the output of which is connected to one of the inputs of the analog adder 3. An analog-to-digital converter 4 connected to the ROM 5. Two outputs of the ROM 5 are connected to the digital adders (the first output is with the first digital adder 6 , the second with the second digital adder 7). The second input of the first digital adder is connected to the output of the first correction unit 8, and the second input of the second digital adder is connected to the output of the second correction unit 9.

Выход блока 6 через первый ЦАП 10 подключен к второму входу сумматора 3. Выход блока 7 через дополнительный ЦАП 11. блок 12 управления подсоединен к ЧЭ 1.The output of block 6 through the first DAC 10 is connected to the second input of the adder 3. The output of block 7 is through an additional DAC 11. The control unit 12 is connected to the CE 1.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Электрический сигнал, соответствующий действию дестабилизирующего параметра, преобразуется в блоке 4 в код. Далее полученный код подается на адресную шину ПЗУ, с которого по данному адресу считываются определенные поправочные коэффициенты. Один коэффициент считывается в блок 6 для компенсации погрешностей, вызванных смещением нуля, другой коэффи5 циент считывается в блок 7 для компенсации мультипликативной погрешности, обусловленной изменением чувствительности, коэффициентов преобразования (усиления) различных блоков. ίThe electrical signal corresponding to the action of the destabilizing parameter is converted in block 4 into a code. Next, the received code is fed to the address bus of the ROM, from which certain correction factors are read at this address. One coefficient is read in block 6 to compensate for errors caused by a zero offset, the other coefficient is read in block 7 to compensate for the multiplicative error due to a change in sensitivity, conversion (gain) coefficients of various blocks. ί

Цифровой код первого поправочного коэффициента суммируется в блоке 6 с цифровым корректирующим кодом, поступающим из блока 8. Функционально этот блок (также, как и блок 9) формирует корректиру- 1 ющие коды, которые в небольших пределах (в нескольких младших разрядах) изменяют с помощью цифрового сумматора коды поправочных коэффициентов, поступающих из ПЗУ. Необходимость такой коррекции 1 вызвана временной нестабильностью параметров всех активных и пассивных элементов УПС. Это приводит к возникновению как аддитивных, так и мультипликативных погрешностей, влияние которых не может 2 быть учтено в процессе изготовления.The digital code of the first correction factor is summed in block 6 with the digital correction code coming from block 8. Functionally, this block (as well as block 9) generates correction codes, which are changed within a small range (in several low order bits) using digital adder codes of correction factors coming from ROM. The need for such correction 1 is caused by the temporary instability of the parameters of all active and passive elements of UPS. This leads to the appearance of both additive and multiplicative errors, the influence of which cannot be taken into account in the manufacturing process.

Цифровой сигнал с выхода блока 6 преобразуется в аналоговый в блоке 10 и поступает на сумматор 3. Сигнал с блока 10, складываясь или вычитаясь с сигналом, сни- 2 маемым с блока 2, компенсирует погрешность, вызванную смещением нуля.The digital signal from the output of block 6 is converted into an analog signal in block 10 and fed to the adder 3. The signal from block 10, adding or subtracting with the signal removed from block 2, compensates for the error caused by the zero offset.

Коррекция мультипликативной составляющей погрешности осуществляется изме- 3 нением чувствительности ЧЭ путем ι корректировки величины тока питания моста. Для этого код с второго выхода ПЗУ 5 подается на первый вход второго цифрового сумматора 7, где складывается с кодом 3 второго блока 9 коррекции. Далее кодовая последовательность преобразуется дополнительным ЦАП 11 в аналоговый сигнал и подается на блок 12 управления.Correction of the multiplicative component of the error is carried out by changing the sensitivity of the SE by ι adjusting the magnitude of the bridge supply current. To do this, the code from the second output of the ROM 5 is fed to the first input of the second digital adder 7, where it is added to the code 3 of the second correction unit 9. Next, the code sequence is converted by an additional DAC 11 into an analog signal and fed to the control unit 12.

Запись поправочных коэффициентов в 4 ПЗУ осуществляется в процессе изготовления, запись кодов в блоки 8 и 9 произво дится в процессе тарировки и эксплуатации датчика.Correction coefficients are recorded in 4 ROMs during the manufacturing process; codes are written to blocks 8 and 9 during calibration and operation of the sensor.

Таким образом, введение в известное устройство новых элементов и новых связей j позволяет скомпенсировать мультипликативную погрешность, формировать сигнал коррекции и осуществлять подгонку параметров с применением цифровых методов обработки сигналов. Это дает возможность 0 получить высокое быстродействие и точность обработки сигнала.Thus, the introduction of new elements and new connections j into the known device allows one to compensate for the multiplicative error, generate a correction signal, and perform parameter fitting using digital signal processing methods. This makes it possible for 0 to obtain high speed and accuracy of signal processing.

Claims

Claim

A device for signal correction containing a sensing element associated with an amplifier, analog-to-digital and digital-to-analog converters, and a read-only memory device, characterized in that, in order to increase accuracy and speed, an analog 0 adder, first and second digital adders are introduced into it, the first and second correction blocks, an additional digital-to-analog converter and a control unit connected by its output to a sensitive element, and the input - with the output of an additional digital-to-analog pre a developer whose input is connected to the output of the first digital adder, the first input of which is connected to the first output of the read-only memory device, 0 the second output of which is connected to the first input of the second digital adder, the second inputs of both digital adders are connected to the first and second correction unit, respectively, and the outputs connected respectively to the inputs of the first and additional digital-to-analog converter, the amplifier output is connected to the first input of the analog adder, the second input of which is connected to the output 0 ervogo digital to analog converter, and vyhod.analogo-digital converter connected to the input of a read only memory.