SU383074A1 - Всесоюзная i - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к цифровой изм:ерительной технике и предназначено дл  измерени  мгновенных значений аналоговых величин с индикацией результатов измерени  в цифровом виде.

Известно цифровое измерительное устройство , содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вычислительное устройство, оперативную пам ть, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), управл емый входной переключатель, ключи, цифровой индикатор и блок управлени .

В этом устройстве через входной управл емый переключатель ко входу АЦП подключен источник измер емой величины и выход ЦАП. Вход цифро-аналогового преобразовател  через управл емый ключ и оперативную пам ть соединен с выходом вычислительного устройства, вход которого подключен к выходу измерительной цепи АЦП. К другому выходу оперативной пам ти через второй управл емъш ключ подключены устройства цифровой индикации и регистрации. Входной переключатель , АЦП, вычислительное устройство и управл емые ключи соединены с блоками управлени .

Однако известное измерительное устройство  вл етс  недостаточно быстродействующим, поэтому оно нригодно лишь дл  измерени  сигналов, не измен ющихс  в интервале времени , необходимом дл  осун1,ествлеии  измерительно-вычислительного процесса. На каждом цикле этого процесса происходит сравнение результатов вычислительных операций, осуществл емых в самом устройстве с измер емым сигналом.

Целью изобретени   вл етс  понышсиис быстродействи  устройства.

Дл  этого в него введено дополнительное

запоминающее ycTpoiicTBO и коммутаторы, причем выход аналого-цифрового преобразовател  через первый управл емый ключ соединен со вторым входом вычислительного устройства, через второй управл емый ключ- -

со входом дополнительного запоминающего устройства, выход которого через первый коммутатор подключен к третьему входу вычислительного устройства, выход которого через второй коммутатор соединен со вторым в.хоДОМ1 оперативного заноми11аюп;его устройства, блок управлени  подключен к первому и второму коммутаторам.

Предложенное ycTpoiicTBo noHciieiio чертежами .

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - днаграмма временных сигналов, управл юндих работой отделы ых узлов устройства; цифрами отмечены блоки, иа выходе которых наблю;и1етс  нриведониое

на фиг. 2 нанр жение.

Устройство (см. фиг. 1) состоит из блока 1 управл емого переключател , аналого-цифрового преобразовател  (АЦП) 2, управл емых ключей 3 к. 4, запоминающего устройства 5, вычислительного устройства 6, оперативного запоминающего устройства 7, коммутаторов 5 и 5, цифро-аналогового преобразовател  (ЦАП) 10, цифрового индикатора //, блока 12 управлени , входа устройства 13.

Устройство работает следующим образом. При поступлении в блок 12 управлени  команды на измерение с его соответствующего выхода на врем1Я ti (см. фиг. 2) подаетс  управл ющий сигнал на блок 1 переключател  и управл емый ключ 3, сигнал установки нул  в оперативном запоминающем устройстве 7 и вычислительном устройстве 6. При этом блок / переключател  подключает ко входу АЦП 2 изм1ерительный сигнал, который преобразуетс  в АЦП в цифровой код и через управл емый ,ключ 3, записываетс  -в заномипающем устройстве 5.

В то же врем  в оперативном запоминающем устройстве 7 и вычислительном устройстве 6 происходит установка цифрового кода, который, преобразу сь в высокоточном ЦАП 10, на выходе последнего дает нулевое значение аналогового сигнала. Длительность интервала /1 определ етс  больщим из интервалов времени, необходимых дл  преобразовани  в АЦП аналогового сигнала в цифровой код или в ЦАП цифрового кода в соответствующий аналоговый сигнал.

По истечении времени i начинаетс  первый цикл измерительно-вычислительного процесса . Прежде всего производитс  преобразование аналого-цифровым преобразователем сигнала на выходе ЦАП (в первом цикле имеет нулевое значение) в цифровой код. При этом выход ЦАП 10 через блок / -переключател  соедин етс  со входом АЦП 2, а цифровой код измеренного нулевого значени  сигнала через провод щий управл емый ключ 4 поступает на вычитающий вход вычислительного устройства 6. В результате этого за врем  /2 в вычислительном устройстве получаетс  разность между цифровым кодом, соответствующим нулевому значению- сигнала на выходе ЦАП, и цифровым кодом измерени  этого нулевого значени  сигнала посредством АЦП. Далее к полученной в вычислительном устройстве разности через коммутатор 5 за врем  i/з прибавл етс  цифровой код значени  измеренного сигнала, считанного из запоминающего устройства 5. Через второй ком-мутатор 9 за врем  t полученна  сумма переноситс  в оперативное запоминающее устройство 7 на место ранее введенной в нее цифры. В соответствии с полученным в цифровом коде результатом первого цикла измерени  на выходе высокоточного ЦАП 10 возникает сигнал, соответствующий полученному цифровому результату. Одновременно этот результат по вл етс  на цифровом индикаторе 11.

Далее начинаетс  второй цикл измерительно-вычислительного процесса, аналогичный первому.

Замыкаетс  управл емый ключ 4, измер етс  значение сигнала па выходе ЦАП - результат измерительно-вычислительных -операций предыдущего цикла, этот результат измерени  значени  сигнала на выходе ЦАП в виде цифрового кода подаетс  на вычитающий

вход вычислительного устройства 6, где вычитаетс  из наход щегос  там результата измерительно-вычислительных операций предыдущего цикла в цифровом коде. К полученной разности посредством коммутатора 8 прибавл етс  цифровой код измере1ш  величины входного сигнала, х.раи щийс  в запоминающем устройстве 5. Полученный результат через коммутатор 9 дублируетс  запоминающим устройством 7 с одновременным стиранием

раиее храии-вщей-с  в нем цифры. В этот же момент на выходе ЦАП по вл етс  аналоговый сигнал, соответствующий результату измерительно-вычислительных операций второго цикла, а цифровой индикатор 11 указывает

его величину.

Аналогично протекает третий и последую-щие циклы. При этом на каждом цикле работы устройства -происходит асимптотическое приближение результата измерительно-вычислительных операций к истинному значению величины измер емого сигнала.

При отсутствии погрещности преобразовани  в ЦАП, неизменной за врем  измерительно-вычислительного процесса ха-рактеристики

АЦП, при пренебрежимо М1алой погрешности, вносимой управл емым переключателем, относительна  погрешность результата измерени  ботн определ етс  по формуле:

8„„ (1-5л-5ц).

(1)

где Л/ -количество циклов, SA - крутизна характеристики АЦП в точке, соответствующей действительному значению измер емого

сигнала, 5ц - крутизна характеристики ЦАП.

Асимптотическое приближение результата

измерени  к истинном у значению измер емого

сигнала (Ит ботн 0) будет иметь место

|1-5А-5ц| 1, то есть, когда 0 5А5ц 2.

На основании уравнени  (1) находитс  выралсение дл  необходимого количества циклов измерени  Nmin в виде

Og SOTH

min /0(1 )

(2)

соответствующего заданной относительной погрешности ботнВыражение (2) строго справедливо только

при прин тых выще допущени х. После окончани  Лгагп-Toro цикла измерительно-вычислительный процесс может быть приостановлен при условии сохранени  на цифровом индикаторе результата, полученного на последнем

цикле.