Устройство для автоматизированной поверки измерительных приборов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ПО авт.св. 966632, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности поверки за счет сокращения избыточной информации , в него введены последовательно соединенные блок обработки , блок формирования модели сигнала, своим вторым входом соединенный с выходом пульта оператора, блок вычитания сигналов, нуль-орган, второй вход которого связан с выходом пульта оператора, и электронный ключ, своим вторым входом подсоединенный к выходу аналого-цифрового преобразователя, входу блока обработки сигнала и второму входу блока вычитания сигналов, а выходом - к второму входу блока сравнения кодов, причем второй выход нуль-органа соединен с третьим входом блока формирования модели сигнала , а третий выход - с входом блока выборки кодов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 (11) 1(59 G 01 R 35 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 966632 (21) 3458607/18-21 (22) 25.06.82 (46) 30.10.83.Бюл. 9 40 (72) В.В.Емельянов и Л.И.Мазур (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 966632, кл. G 01 R 35/00, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ по авт.св. 9 996666663322, о т л ичающее с я тем, что, с целью повыаения производительности поверки за счет сокращения избыточной информации, в него введены последовательно соединенные блок обработки сигнала, блок формирования модели сигнала, своим вторым входом соединенный с выходом пульта оператора, блок вычитания сигналов, нуль-орган, второй вход которого связан с выходом пульта оператора, и электронный ключ, своим вторьм входом подсоединенный к выходу аналого-цифроного преобразователя, входу блока обработки сигнала и второму входу блока вычитания сигналов, а выходом — к второму входу блока сравнения кодов, причем второй выход нуль-органа соединен с третьим входом блока формирования модели сигнала, а третий выход - с входом блока выборки кодов. 3

1051478

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и можен быть использовано для автоматизированной поверки измерительных приборов, имеющих указатель и шкалу.

Go основному авт.св. 9 966632 известно устройство для автоматизированной поверки приборов, содержащее блок программы, источник эталонных сигналов, подключенный к клеммам поверяемого прибора, датчик положения Io указателя, аналого-цифровой преобразователь,. банк эталонных функций, блок выборки кодов, блок сравнения кодов, блок вычисления погрешностей, блок управления, блоки памяти, печати и отображения и пульт оператора. Данное устройство обладает достаточной достоверностью поверки благодаря возможности синхронного сравнения текущих кодов действительной (реальной) и эталонной функций преобразования поверяемого прибора, что исключает потерю информации о величине погрешности между оцифрованными отметками шкалы (11 .

Однако укаэанное устройство не обеспечивает автоматического приспособления (адаптации) к реальной функции преобразования поверяемого при) бора, в результате чего поверка при- ЗО боров с помощью устройства осуществляется также и в сечениях (точках) шкалы, имеющих избыточную измерительную информацию, что приводит к неоправданным затратам машинного времени 35 на обработку, хранение и регистрацию этой информации и, следовательно, снижению производительности поверки.

Цель изобретения - повышение производительности поверки за счет со- 4р кращения избыточной информации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматизированной поверки измерительных .приборов, содержащее последовательно соединенные пульт оператора, блок управления, блок программы, источник эталонных сигналов, своим втоврым входом подключенный к второму

:выходу пульта оператора, клеммы для О подключения поверяемого прибора, датчик положения указателя, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), а также банк эталонных функций, соединенный с первым входом блока выборки кодов, второй вход которого соединен с третьим выходом пульта оператора, а первый выход через последовательно соединенные блок сравне-, ния кодов и блок вычисления погрешностей соединения с входами блоков 60 памяти, печати и отображения, управляющие входы которых соединены с вторым выходом блока управления, при этом второй выход блока выборки кодов соединен с вторым входом блока 65 вычисления погрешностей, а третий выход — с вторым входом блока программы, введены последовательно соединенные блок обработки сигнала, блок формирования модели сигнала, своим вторым входом соединенный с выходом пульта оператора, блок вычитания сигналов, нуль-орган, второй вход которого связан с выходом пульта оператора, и электронный ключ, своим вторым входом подсоединенный к выходу АЦП, входу блока обработки сигнала и второму входу блока в)читания сигналов, а выходом — к второму входу блока сравнения кодов, причем второй выход нуль-органа соединен с третьим входом блока формирования модели сигнала, а третий выход — с входом блока выборки кодов.

На чертеже представлена общая структурная схема предлагаемого устройства. устройство содержит пульт 1 оператора, источник 2 эталонных сигналов,. блок 3 управления, блок 4 выборки кодов, блок 5 вычисления погрешностей, датчик 6 положения указателя, аналого-цифровой преобраэователь 7, банк 8 эталонных Функций, блок 9 сравнения кодов, блок 10 программы, блок 11 памяти, блок 12 печати, блок 13 отображения, поверяемый прибор 14, блок 15 обработки сигнала, блок 16 формирования модели сигнала, блок 17 вычитания сигналов, нуль-орган 18 и электронный ключ 19.

Пульт 1 управления соединен своими выходами с входами блока. 3 vnравления, блока 16 формирования мо- дели сигнала, источника 2 эталонных сигналов, блока 4 выборки кодов и нуль-орагана 18. Выходы блока 3 управления соединены с входами блока

11 памяти, блока 12 печати, блока 13 отображения и блока 10 программы, выход которого соединен с входом источника 2 эталонных сигналов, а другой вход — с выходом блока 4 выборки кодов, выходы которого соединены с входами блока 9 сравнения кодов и блока 5 вычисления погрешности, выход которого соединен с входами блока 11 памяти, блока 12 печати и блока 13 отображения, а вход — c выходом блока 9 сравнения кодов. Источник 2 эталонных сигналов через последовательно соединенные поверяемый прибор 14, датчик 6 положения указателя, АЦ 7, блок 15 обработки сигнала, блок 16 формирования модели сигнала, блок 17 вычитания сигналов, нуль-орган 18 и электронный ключ 19 соединен с входом блока 9 сравнения кодов. Выходы нуль-органа 18 соединены с входами блока 4 выборки кодов и блока 16 формирования модели сигнала. Выход

АЦП 7 соединен также. с входами элект1051478 ронного ключа 19 и блока 17 вычита ния сигналов, а выход банка S эталонных функций — с входом блока 4 выборки кодов.

Устройство работает следующим образом.

Оператор гроизводит на пульте 1 оператора набор кодов. Команды в виде электрических сигналов поступают с выходов пульта 1 оператора на входы блока 4 выборки кодов, блока 3 10 управления на разрешение включения в работу блоков 11, 12 и 13 памяти, печати и отображения и на задание необходимого количества циклов работы блока 10 программы в эависи- 15 мости от заданного показателя качества поверки, источника 2 эталонных сигналов для его предварительного включения, блока 16 формирования модели сигнала для задания максималь- О но допустимой степени h д„ аппроксимирующего полинома модели реальной функции преобразования поверяемого прибора и нуль-органа 18 для задания максимально допустимой погрешности приближения *од реальной функции преобразования поверяемого прибора к ее модели.

Блок 4 выборки кодов осуществляет распознавание набранных на пульте

1 оператора кодов и производит синх- ЗО ронную последовательную выборку иэ банка 8 текущих кодов of>(<)1 эта лонной функции преобразования и кодов ее производных, соответствующих выявленному коду поверяемого прибо- 35 ра. Указанные коды с выхода блока 4 выборки кодов подаются на вход блока 10 программы для реализации программного обеспечения автоматизированной поверки данного прибора. 4р

Выявленный код поверяемого прибора направляется с выхода блока 4 выборки кодов через блок 5 вычисления погрешностей в блоки 11, 12 и

13 памяти, печати и отображения. .Ф

По команде "поверка", подаваемой в виде электрического сигнала с выхода пульта 1 оператора, блок 3 управления запускает в работу блок 10 программы, который в соответствии с текущими кодами эталонной функции преобразования и кодами ее производных, поступающими íà его вход иэ блока 4, вырабатывает программу работы источника 2 эталонных сигналов.

В соответствии с этими сигналами источник 2 вырабатывает эталонные аналоговые сигналы и подает их на поверяемый прибор 14. Указатель поверяемого прибора приходит в движение. Электрический датчик 6 фик- 60 сирует текущее положение указателя и выдает аналоговые сигналы, пропорциональные текущему положению указателя, а также скорости и ускорению

его движения, в аналого-цифровой пре-65 обарэователь 7, который преобразует их в последовательности кодов

g5 > (i), представляющие собой реальную функцию преобразования поверяемого прибора и функции ее производных.

Коды реальной функции преобразования и ее функций-производных поступают в блок 15 обработки сигнала в виде электрических сигналов, пропорциональных ординатам укаэанных функций с интервалом, равным шагу первичной дискретизации, осуществляемой в аналого-цифровом преобразователе 7.

С этого момента осуществляется процесс двухпараметрической адаптации, сущность которого сводится к поиску и отбору существенных ординат кснтролируемых функций.

После поступления кодов двух первых ординат реальной функции преобразования в блоке 15 обработки сигнала производится (n+1) -кратное последовательное интегрирование функции на первом интервале hx и умножение каждого результата интегрирования на соответствующий "деформирующий" множитель ()", k =1,...

q +1, где И вЂ” йачение текущей сте- пени аппроксимирующего полинома модели реальной функции преобразования.

Умножение на "деформирующий" множитель (д„ ) обеспечивает приведение каждого результата интегрирования к нормированному единичному отрезку (-1,1j . Результаты интегрирования реальной функции преобразования s виде электрических сигналов направляются на вход блока 16 формировавания модели сигнала, в котором осуществляется формирование .и генерирование модели реальной функции преобразования поверяемого прибора на каждом интервале дискретизации.

Модель реальной функции преобразования формируется в блоке 16 в виде аппроксимирующего полинома. на основе базисной ортогональной функции Лежандра (f„(), заданной на интервале (-1,1) . Параметры модели реальной функции преобразования изменяются при наращивании степени l1 аппроксимирующего полинома. При этом максимально допустимая степень и щдх полинома модели выбирается иэ ряда 0,1,2 и задается по команде с пульта 1 оператора, поступающей на вход блока 16 формирования модели сигнала. Формирование модели реальной функции преобразования при П ц = 2 осуществляется в три этапа.

Сначала формируется модель реальной функции преобразования в виде аппроксимирующего полинома нулевой степени. Параметры этой модели генерируются иэ блока 16 в виде элект- рических сигналов 1) „ (-1) и Ц,д ()р, 1051478 пропорциональных значениям ординат данной функци». в крайних точках интервала ьх, приведенного к отрезку t-<,1)

Электрические сигналы с выхода блока 16 направляются на вход блока 17 вычитания сигналов, на второй вход которого подаются сигналы в виде кодов, пропорциональные ординатам Ц р, реальной функции преобразования в крайних точках первого интервала первичной дискретизации Ы.

При этом значение ординаты ц „(-<) левой (начальной) точки интервала.

Ь Х предварительно запоминается в ячейке памяти, входящей в рлок 17 35 вычитания сигналов. В блоке 17 осуществляется синхронное вычитание ординат )р, (-<) и )fl (3) реальной функции преобразования и ординат, (- f) и р, () ее модели, сформировайной в блоке 16, на первом интервале дискретизации, в результате чего на выходе блока 17 формируютсяэлектрические сигналы, пропорциональные абсолютным значениям текущих ошибок e (-1) и Е(1) приближения. функций на первом участке первичной дискретизации {в его крайних точках j".

Значения Е(-1)и E(1) в виде электрических сигналов поступают на первый вход нуль-органа 18, на второй вход которого предварительно подается сигнал с пульта 1 оператора, задающий значение Г „ максимально допустимой погрешности приближения реальной функции преобразования по- Ç5 веряемого прибора к ее модели в процессе адаптации.

Нуль-орган 18 производит сравнение текущих ошибок Е(-<) иГ(1)приближения укаэанных функций с предельным ф) значением Fpolr

Если погрешность приближения в сравниваемых точках не превышает заданную Fpqrr, то правая граница интервала адаптивной дискретизации сдвигается вправо на шаг А К первичной дискретизации. Процедура Расширения интервала аппроксимации вправо продолжается до тех пор, пока ошибка приближения на одном из концов интервала аппроксимации не достигнет заданной. В этот момент нуль-орган 18 подает команду на вход блока 16 формирования модели сигнала на наращивание степени аппроксимирующего полинома модели на одну ступень, что приводит к формированию модели реальной функции преобразования на данном участке в виде аппроксимирующего полинома

1-й степени. Вновь производится генерирование значений ординат, вычис- 60 ленных в блоке 16 и их сравнение со значениями ординат контролируемой функции. Попытка аппроксимации при новой степени считается удачной, если она привела к снижению текущей ошибки C i,— 11 или E f r) Вслед за этим продолжается расширение интервала аппроксимации отрезками, равными шагу 5 х первичной дискретизации, по выше описанной процедуре до тех пор, пока погрешность приближения вновь не достигнет предельно допустимой величины Г . В этот момент нуль-орган 18 подает команду в блок

16 на формирование и генерирование модели в виде полинома 2-й степени.

Вновь рассчитываются коэффициенты полинома, значения ординат модели в крайних точках интервала аппроксимации и их сравнение с ординатами контролируемого процесса. Если при этой степени полинома модели погрешности приближения оказываются меньше Европ вновь предпринимается попытка экстраполировать полиномом данной степени очередную поступающую ординату. Аппроксимация ординат прекращается в том случае, когда в пределах найденного интервала аггпроксимации попытка обеспечить заданное приближение полиномом максимально допустимой степени (в данном случае lr„, „=2) оказывается неудаЧной, т.е. когда E (-4) *од г(,1) > до„, что свидетельствует обобнаружении сечения реальной функции преобразования поверяемого прибора с существенной ординатой. В этот момент фиксируется правая граница адаптивного интервала аппроксимации X, соответствующая существенной ордйнате ; реальной функции преобразования f ();, и с первого выхода нуль-органа 10 подается команда на включение электронного ключа 19, который пропускает в блок 9 сравнения кодов адаптивно выбранный кодЯ (х); реальной функции преобразования, соответствующий существенной ординате g данной функции. Одновременно с выхода нуль-органа 18 подается команда в ,блок 4 выборки кодов. По этой комаиде осуществляется синхронный отбор текущих кодов эталонной функции преобразования и кодов эталонных функций допускаемых значений основной погрешности поверяемого прибора, соответствующих точке с существенной ординатой. Таким образом, в темпе поступления ординат реальной функции преобразования fp(x), поверяемого прибора осуществляется автоматический поиск - и отбор сечений данной функции с существенными ординатами $ что способствует сокращению избыточной информации, содержащейся в реальной функции преобразования 1р (х);

Этим обеспечивается адаптация (приспособление1 к реальной функ ци*» преобразования в процессе автоматизированной поверки, при этом

1051478

Составитель С.Морозов

Техред Т.Маточка Корректор И. Эрдейи

Редактор М.Рачкулинец

Заказ 8659/45 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 значение Г«о„ непосредственно влияет на качество поверки.

Блок 9 сравнения кодов производит синхронное сравнение текущих кодов реальной 5f >(«), ° и эталонной > («1; фукнций преобразования поверяемого прибора в адаптивно выбранных сечениях шкалы (1); на прямом и обратном ходе указателя на каждом цикле, а также кодов их соответствующих производных и направляет результаты сравнения кодов в блок 5 вычисления погрешностей. Кроме того, блок 9 осуществляет пересылку сравниваемых кодов укаэанных функций и кодов их производных в блок 5 для последующего восстановления по ним реальной 1р(«)< и эталонной э(« ; фУнкций преобразования.

Блок 5 вычисления погрешностей обрабатывает поступающую информацию о соотношении реальной и эталонной функций преобразования поверяемого прибора в адаптивно выбранных сечени. ях шкалы и выдает результаты поверки в виде функции оценки систематической составляющей погрешности и функции оценок ее производных; функции оценки СКО случайной составляющей погрешности и функций оценок ее производных; функции оценки вариации показаний и функций оценок ее производных;функции оценки предела допускаеМого значения приведенной погрешности и функций оценок ее производных °

Кроме того, блок 5 вычисления погрешностей производит оценку метрологической годности поверяемого прибора путем проверки попадания значений вычисленных функций погрешностей в эоны ограниченные верхними и нижними границами эталонных функциЯ, допускаемых значений погрешностеЯ.

Если это условие выполняется, noseряемыЯ прибор признается метрологически годным, в противном случае он бракуется по соответствующей характерстике погрешности.

Результаты поверки прибора и оценки его метрологической годности направляются на входы блоков 11, 12 и

13 памяти, печати и отображения в зависимости от разрешающих команд, поданных с выхода блока 3 управления на управляющие входы блоков 11, 12

1S и 13. При этом в блоке 11 запоминаются, а в блоке 12 регистрируются в виде протокола результаты метрологических испытаний поверяемого прибора по приведенной методике. В блоке 13 реализуется наглядная информация î соотношении реальной fр(«); и эталонной

1э(«); функций преобразования noseряемого прибора и их функций-производ" ных, его код, соотношение функций, 25 оценок метрологических характеристик поверяемого прибора с его эталонными функциями допускаемых значений погрешностей, а также результаты оценок метрологической годности прибора.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить производительность автоматизированной поверки приборов в среднем на 20-30% благодаря сокращению избыточной инфорЗ5 мации, содержащейся в реальной функции преобразования поверяемого прибора, путем адаптивного отбора существенных ординат укаэанной функции непосредственно в процессе авто4О матизированной поверки.