Способ определения интегрального значения изменяющегося во времени измерительного сигнала

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах, в которых измерительный сигнал интегрируется до заданного значения результата интегрирования. Целью изобретения является повышение точности путем обеспечения инвариантности интегрального значения к аддитивным , мультипликативным погрешностям и погрешности линейности измерительного канала и повьшение быстродействия . Для этого последовательно и разновременно выполняют, измерительное преобразование и интегрирование нескольких (не менее двух) опорных сигналов в течение соответствующих опорных интервалов времени, причем значения опорных сигналов и опорных интервало:в времени определяются из системы уравнений, характеризуемой полученной авторами матрицей, в которой значения опорных сигналов и опорных интервалов времени связаны с измерительным интервалом времени, в течение которого происходит интегрирование измерительного сигнала, и начальными моментами измерительного сигнала. Об интегральном значении изменяющегося во времени измерительного сигнала судят по времени инверсного интегрирования. 1 ил. § (Л 4 сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СОИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4092798/24-24; 4095536/24-24 (22) 17.07.86 (46) 23.01.89. Бюл. Р 3 (72) С.В.Куликов, Л.В.Крюков, Л.П.Колобаев, С.С.Сибейкин, В.А.Карелов, В.В.Литвиненко и И.Г.Китаина (53) 681.335(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1157681, кл. Н 03 К 13/20, 1982.

Авторское свидетельство СССР

В 1160444, кл. G 06 G 7 186, 1984.

Фиш M.Ë. Химотронные приборы в автоматике. — Киев: Изд-во "Техн1ка", с. 93, рис ° 35. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ ВО ВРЕМЕНИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах, в которых измерительный сигнал .интегрируется до заданного значения результата интегрирования.

Целью изобретения является повышение

„.Я0„„1453418 (5g 4 G 06 G 7/186 точности путем обеспечения инвариантности интегрального значения к аддитивным, мультипликативным погрешнос" тям и погрешности линейности измерительного канала и повышение быстродействия. Для этого последовательно и разновременно выполняют измерительное преобразование и интегрирование нескольких (не менее двух) опорных сигналов в течение соответствующих опорных интервалов времени, причем значения опорных сигналов и опорных интервалов времени определяются из системы уравнений, характеризуемой полученной авторами матрицей, в которой значения опорных сигналов и опор- а ных интервалов времени связаны с измерительным интервалом времени, в течение которого происходит интегрирование измерительного сигнала, и на- С чальными моментами измерительного сигнала. Об интегральном значении из- «Ф меняющегося во времени измерительного сигнала судят по времени инверсного интегрирования. 1 ил.

4ь

1453418

Изобретение относит-я к информационно-измерительной технике и может

1 быть использовано в измерительных системах, в которых измерительный сигнал интегрируется до заданного значения результата интегрирования.

Цель изобретения — повышение точности путем обеспечения инвариантности интегрального значения к аддитив- 1р ным,, мультипликативным погрешностям и погрешностям линейности и повьшгение быстродействия.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализую- 15 щего предлагаемый способ определения.

Устройство содержит источник 1 измерительного и опорных сигналов, измерительную систему 2, интегратор 3, умножитель 4, ключ 5, блок 6 постоян- 20 ных множителей, управляющее вычислительное устройство 7, преобразователь 8 код — временной интервал, нуль-орган 9, В качестве измерительных и опорных сигналов в общем случае 25 могут быть любые физические величины, а форма представления сигнала может быть разнообразной (аналоговой, импульсной или цифровой). В конкретном устройстве источником 1 измеритель- 31} ного и опорных сигналов (ИИ и ОС) являются соответственно возникающие перегрузки (ускорение).в движущемся транспорте (автомобиле) и либо земное ускорение свободного падения, либо ускорение, создаваемое калибровочным стендом, Измерительная система 2, образующая измерительный канал, включает в себя датчик ускорения, усилитель и частотно-импульсный измерительный преобразователь (ЧИИП) и является источником аддитивной и мультипликативной погрегггности и погрешности линейности, описываемой полиномом m-й степени. 45

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что из предполагаемых статистических характеристик ожидаемого изменяющегося во времени измерительного сигнала определяют прибли- 50 женно начальные моменты M,(X)-;К jX) и точное значение уставки результата интегрирования, определяемое как произведение времени инверсного интегрирования Т „„„ на первый начальный момент M,(X) и соответствующее одному .иэ уравнений (1), т.е. уравнению при

m = 1 (Ирр = Т .М,(Х)), и

q = „ Ч;Т„, X,„; = q.т„,ÄM,fx).

Исходя из необходимого времени выполнения уставки устанавливают через дополнительные входы в блоке 6 постоянных множителей значения постоянных множителей q q„, которые в процессе работы передаются в управляющее вычислительное устройство 7 и в умножитель 4. С учетом перечисленных исходных данных определяют необходимые значения опорных сигналов Х оп,i

Хо„„ и соответствующих им опорных

) интервалов времени Топ Топ . Заоп,1 оп п тем в течение каждого опорного интервала времени осуществляют измерительное преобразование соответствующего этому опорному интервалу опорного сигнала, для чего с источника измерительного и опорных сигналов, управляемого управляющим вычислительным устройством 7, на вход измерительной системы 2, измерительный канал которой вносит аддитивные, мультипликативные погрешности и погрешности от нелинейности функции преобразования, последовательно поступают орные cHrHaJTbr X оп -Х оп,гг каждый

Оп,! оп,м из опорных сигналов Х „, умножается

Ф в умножителе 4 на соответствукиций множитель q . Иножители q„-q„ ïîñòóпают на вход умножителя 4 в виде двоичных кодов с выхода блока 6 постоянных множителей, управляемого сигС налами, поступающими с выхода управляющего вычислительного устройства 7.

Во время существования на выходе умножителя 4 каждого результата перемножения Ч;Х „, в течение опорного

I временного интервала Т „; включается ключ 5 и выполняется прямое интегри-. рование выходного сигнала умножиттгя

4 с помощью интегратора 3. При этом формирование управляющего сигнала. ключа 5 выполняется с помощью измерительного преобразователя 8 код— временной интервал, на входы которого с выхода управляющего вычислительного устройства поступают сигналы в виде двоичных кодов, значения которых пропорциональны опорным временным интервалам Т „;

Для обеспечения режима прямого интегрирования интегратора 3 на его управляющий вход с управляющего вычислительного устройства 7 подается соответствующий сигнал. В течение первого этапа последовательно после

3 145341 преобразования опорных сигналов Х, Ф „ в измерительном канале измерительной системы 2, умножения в умножителе 4 их значений ка соответствующие мно5 жители q, и прямого интегрирования с помошью интегратора 3 осуществляют суммирование результатов интегрирования в соответствии с уравнением (2) (суммирование выполняется в самом 1р интеграторе 3). Полученный результат

Ifl суммирования о.Т Х „ представ"

1=I ляет собой уставку. Значение этой 15 уставки запоминается в самом интеграторе 3. На этом заканчивается первый этап работы устройства.

Необходимым условием для обеспечения инварианткости к аддитивным, 2р мультипликативным погрешностям и погрешности линейности является соблюдение следующего сооткошения;

Xoq ) Х 7 X„;+<

ОП р1 "Ф

Если оно по каким-либо причинам 25 невыполнимо, то при п = 2 можно обеспечить иквариантность к аддитивным и . мультипликативным погрешностям, для чего уставка задается прямым интегрированием одного опорного сигнала и .3р инверсным — второго. При этом

Х „ (Х или Х и Х, i » п.

Во-время второго этапа с источника 1 измерительного и опорных сигналов на вход измерительной системы 2

35 поступает изменяющийся во времени измерительный сигнал x(1). При этом с выходов управляющего вычислительного устройства 7 на управляющие входы ключа 5 и интегратора 3 постуйают 40 сигналы, которые соответственно замыкают ключ 5 и переводят интегратор 3 в режим инверсного интегрирования.

Изменяющийся во времени измерительный сигнал, пройдя через измерительный какал измерительной системы 2, умножается в умножктеле 4 ка множитель поступающий с выхода блока б постоянных множителей, и интегрируется интегратором 3 до получения нулевого 5О результата интегрирования. В момент получения нулевого результата интегрирования ка выходе интегратора 3 получают сигнал, свидетельствующий о полком списании уставки результата иктегрирования, т.е ° о том, что результат интегрирования, изменяющегося во времени измерительного сигнала достиг значения, равного уставке.

4

Ввиду того, что процесс уставки результата интегрирования выполняется несколькими опорными сигналами в течение соответствующих им опорных интервалов времени, а значения опорных сигналов и интервалов времени определяются через предварительно найденные приближенные значения статистических характеристик измерительного сигнала — начальные моменты, связанные между собой системой уравнений (1), реализующих системный метод исследования на базе обобщенных критериев точности, в способе измерения интегрального значения изменяющегося во времени измерительного сигнала обеспечивается инвариантность результата интегрирования к аддитивным, мультипликативным и от нелинейности функции преобразования в измерительном канале погрешностям, что позволяет резко повысить точность определения интегрального значения измерительного сигнала.

Формула изобретения

Способ определения интегрального значения измен.ю егося во времени измерительного сигнала, основанный на поочередном прямом и инверсном ин. тегрировании соответственно постоянного опорного и изменяющегося во времени измерительного сигналов и измерении интервала времени, в течение которого производится инверсное интегрирование, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем обеспечения инвариантности интегрального значения к аддитивным, мультипликативным погрешностям и погрешностям линейности и повышения быстродействия, задают опорные интервалы времени, в каждом опорном интервале времени производят измерительное преобразование соответствующего данному интервалу опорного сигнала, умножают преобразованный опорный сигнал на заданный множитель, интегрируют полученные значения и суммируют результаты интегрирования, затем осуществляют измерительное преобразование, умножение на постоянный множитель и инверсное интегрирование преобразованного измерительного сигнала до тех пор, пока общий результат интегрирования не станет равным нулю, причем значения постоянных опорных значение i-ro опорного сиг; <,,Т„, Х.„, = с, Т„,.М.(Х), (1) Тц м

9 1

Составитель И.Шелипова

Редактор Н.Тупица Техред Л.Олийнык Корректор В,Бутяга

Заказ 7286/4б Тираж gg7 Подписное

ВН1П!ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная 4

5 1453418 сигналов, опорных интервалов времени Х ОП,1 и постоянных множителей определяют из системы уравнений Т

on, где m О, 1, 2, ..., 2n-1;

n — число опорных сигналов, 10 о " постоянный множитель, на который производится умножение изменяющегося во времени измерительного сигнала, — постоянный множитель, на ко- 15

1 торый производится умножение

i-ro опорного сигнала, нала, опорный интервал времени, соответствующий i-му опорному сигналу, начальный момент m-го порядка, характеризующий изменяющийся во времени измерительный сигнал, измерительный интервал времени от начала инверсного интегрирования измерительного сигнала до окончания этого интегрирования, соответствующего нулевому значению интеграла.