SU894747A1 - Устройство дл линеаризации характеристик измерительных преобразователей - Google Patents

Description

(5) УСТРОЙСТВО дл  ЛИНЕАРИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

I Изобретение относитс  к измерительной технике. Известно устройство дл  линеаризации характеристик измерительных пр образователей, содержащее датчик, ин тегратор, компаратор, переключатели, цифроаналоговый преобразователь, бло пам ти, счетчик, блок логики и индикации , которое осуществл ет преобрааование сигнала аналогового датчика в цифровой код 1. Наиболее близким к предлагаемому ;Явл етс  устройство дл  линеаризации характеристик измерительных преобразователей , содержащее датчик и блок интерпол ции, выход которого  вл етс  выходом устройства, предусилитель включенный между выходом датчика и входом задани  преобразуемого параметра вычислительного блока 2. Недостаток известных устройств наличие дополнительной погрешности, обусловленной вли нием на характеристики датчика второстепенного (косвенного ) параметра исследуемой среды. Цель изобретени  - повышение точности устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  линеаризации характеристик измерительных преобразователей , содержащее датчик, блок интерпол ции, выход которого  вл етс  выходом устройства, дополнительно содержит компенсирующий датчик, блок пам ти и сдвоенный переключатель режимов, подвижные контакты первой и второй контактных групп которо го соединены соответственно с выходами основного и компенсирующего датчиков , первые неподвижные контакты первой и второй контактных групп сдвоенного переключател  режимов сое динены соответственно со входом формимировани  адреса основного параметра и входом формировани  адреса компенсирующего параметра блока пам ти, вторые неподвижные контакты первой и второй контактных групп сдвоенного переключател  режимов соединены соо ветственно .со входом задани  основного параметра и входом аадани  ком пенсирующего параметра блока интерпол ции , адресный выход блока интер пол ции соединен с адресным входом блока пам ти, информационный выход которого соединен со входом задани  узлов аппроксимации блока интерпол  ции, информационные входы блока пам ти  вл ютс  входами задани  узлов аппроксимации устройства. На чертеже приведена бпок-схема устройства. Устройство содержит основной 1 и компенсирующий 2 датчики, блок 3 пам ти, блок 4 интерпол ции и сдвоенный переключатель 5 режимов. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Предварительно калибруют основной 1 и компенсирующий 2 датчики в диапа зонах изменени  исследуемого X и кос венного Y параметров, установив переключатель 5 в верхнее положение. Калибровка характеризуетс  следующей совокупностью технологических операций: -поочередно устанавливают значени  X. и YJ параметров эталонной среды в узловых 1,-ых точках диапазона их изменени , контролиру  их величину с помощью эталонных измерительных приборов; -измер ют установленные параметры X и Yi с помощью основного 1 и компенсирующего 2 калибруемых датчиков, помеща  их в измерительную среду, и получают с их выходов соответственно величины и V-,,j , -фиксируют закодированные значени  контрольного параметра X; выходного параметра U;,. линеаризуемого датчика 1 и выходного параметра , компенсирующего датчика 2 в  чейке с адресом IJ блока 3 пам ти. При выполнении рабочих измерений параметра X исследуемой среды переключатель 5 перевод т в нижнее положение . Затем помещают чувствительный эле мент основного датчика 1 в исследуемую среду. Туда же помещают чувствительный элемент компенсирующего датчика 2 дл  измерени  значени  косвенного параметра Y. На выходах основного 1 и компенсирующего 2 датчиков имеют место параметры U и V. 4 Параметры U и V подаютс  на вычислительный блок i, в котором по их значени м определ етс  начальный адрес Ij, обеспемивающий выбор из блока 3 пам ти значений U;, V „ d 1 j J-ij ij. V, Эти пары значеНИИ  вл ютс  координатами точек треугольника , площадью которого накрываетс  точка с координатами U и V. В выбранной зоне осуществл етс  интерпол ци  значени  X по известным значени м U, V, ,,-, 3 iMj (j, и j4, . и ординатам X, и нэ основе кусочно-плоскостной аппроксимации по выражению ,. где ,. v, ., uU.u-u. -и,. 3 - . описывающему алгоритм работы блока l. Следует отметить что дл  получени  скорректированных значений X могут быть использованы вычислени  с использованием аппроксимирующих функций (Х, Y, ,X, Y); Y;,,X, Y);(3) ЧГ|(Х;|, V где X - текущие значени  параметров измер емой среды{ и и V- значени  выходных величин датчиков 1 и 2; X,Yj, Ujj , - значени  входных и выходных ; величин датчиков 1 и 2, полученных при калибровке . В частности X может быть вычислено по аналитической зависимости, полученной из (23 и (З) в результате следующих преобразований; .Ч. 3. Ь. , Yj, . X, Y.-MX,, Vi3,v1j. откуда X ,. , Yj, Ui, U, Ч (X,-, , V)3 , Y, U., V, U, Vj с 13 ij . Зависимость С), полученна  из конкретных аппроксимирующих функций 2 и 3 может служить основой и дл  аппаратной и дл  программной реализации блока .

Дл  реализации вычислительного бл ка 4 могут использоватьс  методы елед щего или развертывающего уравновешивани  правых и левых частей равенств (2) и (3). При этом известными величинами  вл ютс  U и V, а искомыми - X и Y. При реализации блока tt на ЦВМ целесообразно использовать итерационные методы поиска значений X и Y, одновременно удовлетвор ющих равенствам {2) и (З), которые поочередно провер ютс  при уточнении X и Y.

Однако наиболее просто блок реализуетс , если в процессе калибровки датчиков 1 и 2 получают табличную зависимость вида

Х, У(и. Vj)(5)

В этом случае при калибровке задаютс  значени  U и V;, которые должны &91ть на выходе датчиков t и 2, а . входные параметры X и Y подбирают так, чтобы получить заданные U и Vj

Таким образом, можно получить заданный закон разбиени  области воспроизведени  функции (например с равномерным шагом).

Процесс калибровки усложн етс , но аппроксимирующа  зависимость

X 4(и, . V|. Ху , и. у) значительно прЬще, чем (ч) и может быть легко вычислена как аналоговыми так и цифровыми средствами. Отметим, что таблична  зависимость вида (5) может быть получена также расчетным путем из (2) и(3).

Предлагаемое устройство дл  линеаризации характеристик из юрительных преобразователей позвол ет более точно измер ть параметры объектов, чем известное, за счет у «ньшени  побочного вли ни  косвенного параметра. Дл  целого р да датчиков (давлени , расхода, температуры, в зкость и т.д.), особенно подверженных вли нию вторичных параметров, это имеет важное значение и предлагаемое устройство позвол ет в несколько раз повысить точность линеаризации их характеристик.

Устройство может эффективно примен тьс  в системах с двум  датчиками , на характеристики которых взаимно вли ют измер емые параметры, т.е. в системах, где параметр Y  вл етс  косвенным дл  X, а X - косвенным дл  Y. В этом случае истинные значени  второго измер емого параметра Y дычисл ютс  по той же зависимости.

.что и X, но с использованием вместо узлового значени  Y|j , которое также (1 4ксируетс  в блоке пам ти устройства при калибровке. Вычисление X и У при двух параметрических измерени х может быть осуществлено последовательно или параллельно во времени в зависимости от конкретной реализации интерпол тора.

Кроме того, предлагаемое устройство может быть реализовано как аналоговыми, так и цифровыми средствами , что позвол ет использовать его при построении датчиков и изме- . рительных преобразователей, примен емых практически во всех област х техники.

Применение предлагаемого устройства в сочетании с современными средствами микроэлектронной вычислительной техники позвол ет создавать высококачественные измерительные , информа1 ионные и управл ющие .системы.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  линеаризации характеристик измерительнь х преобразоаателей , содержащее датчик и блок интерпол ци м, выход которого  вл етс  Bbixc/iOM устройства, отличав щ е е с   тем, что, с целью :повышени  точности, оно содержит компенсируюу ий датчик, блок пам ти и сдвоенный переключатель режимов, подвижные контакты первой и второй контактных групп которого соединены соответстаекно с выходами основного и компенсирующего датчиков, первые неподвижные контакты первой и второй контактных групп сдвоенного переключател  режимов соединены соответственно со входом формировани  адресе основного параметра и входом формировани  адресе компенсирующего парамет- ра блока пом ти, вторые неподвижные контакты первой и второй контактных групп сдвоенного переклю -:ател  режимов соединены соответственно со входом задани  основного параметра блока интерпол ции и входом задани  компенсирующего параметра, адресный выход блока интерпол ции соединен с адресным входом блока пам ти, инфор мационный выход которого соединен со входом задани  узлов аппроксимации блока интерпол ции, информационные 7 входы блока пам ти  вл ютс  входами задани  узлов аппроксимации устройства . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 89i7«78 1, Справочник по нелинейным схемам . Под ред. Д. Шейнголда. М., Мир, 1977, с. 37«-376, фиг. 3. 5- 16.
2. 2. Там же, с. 9б-97, фиг. 2.3.1 5 (прототип).