Устройство для автоматического измерения метрологических характеристик цифровых измерительных приборов

 

Изобретение относится к автоматике ,в частности, к измерительной технике. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 сравнения, блок 3 дифференцирования, ключ 4, блок 5 управления и статистической обработки данных, цифроаналоговый преобразователь 6, состоящий из блока 7 цифровой уставки и преобразователя 8 код-напряжения, триггер 9, измеритель 10 временных интервалов, формирователь 11 входного сигнала, первый 12 и второй 13 коммутаторы. Введение первого и второго коммутаторов позволило определить статистическую ошибку преобразования аналого-цифрового преобразователя, что дает возможность получения на выходе устройства динамической погрешности измерения, что является основой для дальнейшего определения систематической погрешности и апертурного времени. 2 ил., 1 з.п.ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1481 94

15И 4 Н 03 М 1/!О

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (61) 1026298 (21) 4299345/24-24 (22) 21.08.87 (46) 23.05.89. Бюл. 9 19 (72) М. P. Кондратьев, И. В. Ложкин и И. Б. Цыпин (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1026298, кл. Н 03 М l/10, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ИЗМЕРЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦИФРОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ (57) Изобретение относится к автома» тике, в частности к измерительной технике. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок

2 сравнения, блок 3 дифференцирования, ключ 4, блок 5 управления и статистической обработки. данных, цифроаналоговый преобразователь 6, состоящий из блока 7 цифровой уставки и преобразователя 8 код-напряжения, триггер 9, измеритель 10 временных интервалов, формирователь 11 входного сигнала, первый 12 и второй 13 коммутаторы. Введение первого и второго коммутаторов позволило определить статическую ошибку преобразования аналого-цифрового преобразователя, что дает возможность получения на выходе устройства динамической погрешности измерения, что является основой для дальнейшего определения систематической погрешности и апертурного времени. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1481894

Изобретение относится к автоматике, предназначено для автоматического определения динамических характеристик аналого-цифровых преобразователей

5 (АЦП) и является усовершенствованием известного устройства по авт. св.

У 1 026298.

Цель изобретения — повышение точности измерения характеристик АЦЛ.

На фиг ° 1 и 2 представлены функциональная схема устройства для автоматического измерения метрологических характеристик АЦП и функциоI нальная схема блока управления и ста-15 тистической обработки данных.

Устройство содержит. АЦП 1, блок 2 сравнения, блок 3 дифференцирования, ключ 4, блок 5 управления и статистической обработки данных, цифроанало- 20 говый преобразователь 6, блок 7 цифровой уставки, преобразователь 8 коднапряжение, триггер 9, измеритель 10 временных интервалов, формирователь

11 входного сигнала, первый коммутатор 12, второй коммутатор 13. Блок 5 управления и статистической обработки данных содержит элемент 14 вычитания, первый делитель 15, элемент 16 индикации, генератор 17 импульсов за- 30 пуска, элемент 18 задержки, второй делитель 19, счетчик 20, переключатель 21, первый 22, второй 23, третий 24 и четвертый 25 входы, первый

26, второй 2?, третий 28 и дополнительный 29 выходы.

Введение первого и второго коммутаторов позволяет определять статическую ошибку преобразования АЦП.

Время задержки отсчета t о нормируется своей систематической составляющей t, и апертурньк временем t характеризующим разброс t . Текущее значение С . определяется иэ соотношения

a (t;) - a.(t;) x(t.,) л (;) ",(;) x(t;7 x (t; ) (2) 40 Согласно программе работы блок 5 устанавливает код исследуемой точки диапазона, который вырабатывается блоком 7 цифровой уставки. На первом этапе измеряется статическая погреш45 ность преобразования в этой точке.

При этом по командам с блока управления 5 первый коммутатор 12 открывается для прохождения сигнала с преобразователя 8 на выход АЦП 1, а второй коммутатор 13 разрешает прохождение импульсов запуска с блока 5. Таким образом, по команде с блока 5

АЦП 1 производит преобразование постоянного уровня в код, который поступает в блок 5 на первый вход 24 элемента 14 вычитания, йа второй вход

23 которого поступает образцовый сигнал с блока 7 цифровой уставки. Полученная разность, представляющая сол(с ) 30; x(t.) (1) где d(t .) — погрешность преобраэова1 ния АЦП в момент времени t;;

x(t;) — значение производной испытательного сигнала в этот же момент времени.

Погрешность преобразования АЦП в динамическом режиме имеет две составляющие: динамическую и статическую ошибки, поэтому ь,. („) = д(е Д + а., („), где Л (t,. ) — суммарная по г реш нэ с ть

АЦП в конкретной точке его шкалы, в момент времени

1 д, (t; ) — статическая погрешность

АЦП;

g(t,.) — динамическая погрешность

АЦП в момент времени t,.

Поскольку известное устройство измеряет суммарную погрешность АЦП, то для определения его динамической погрешности необходимо измерить статическую погрешюсть.

Тогда

n(t,) = л (t,) — л (t,.) и формула (1) принкчает следующий вид

Таким образом, измеряя погрешность

AlIII dz(t; ) и его статическую погрешность а„(;), определяют динамическую погрешность d(t;). Это позволяет более точно определить по формуле (2) текущее значение t а затем 1 их статистически обрабатывая, определить систематическую задержку и апер-. турное время

Устройство работает следующим образом.

1481894 бой значение статической погрешности, поступает на первый вход делителя 15.

На втором этапе измеряется полная погрешность АЦП 1 в заданной точке диапазона. При этом первый коммутатор

12 открыт для прохождения сигналов с выхода формирователя 11 входного сигнала, а второй коммутатор 13 разрешает прохождение импульсов запуска с выхода блока 2. По команде с блока 5 формирователь 11 входного сигнала генерирует динамический испытательный сигнал, который может быть детерминированным, случайным либо любым другим 15 сигналом требуемого вида. Испытательный сигнал поступает на вход исследуемого АЦП 1 и одновременно подается на первый вход блока 2, на второй вход которого поступает сигнал с пре- 20 образователя 8. В момент равенства сравниваемых сигналов t. блок 2 запускает AUII 1, переключает триггер 9 в состояние "1" и открывает ключ 4.

Значение производной испытательного 25 сигнала x(t;) с блока 3 дифференцирования в момент t,. через открытый ключ

4 подается на первый вход блока 5.

По истечении времени, равного времени преобразования АЦП 1, на его вы- 30 ходе появляется код, который поступает на третий вход блока 5. Одновременно на другом выходе АЦП 1 появляется сигнал конца преобразования, который переключает триггер 9 в состоя- З5 ние "0". В элементе 14 вычитания производится вычитание иэ результата преобразования образцового кода. Полученная разность 1 (t;) представляет собой значение полной погрешности 40

АЦП в момент времени t;. По формуле (1) первый делитель 15 определяет текущее значение задержки отсчета t

Триггер 9 вырабатывает импульсы, Зо; длительность которых равна времени 45 цикла кодирования АЦП t „. Эти импульсы поступают на измеритель 10 временных интервалов, и результаты измерения поступают в блок 5.

Таким образом, в результате каждо- 50

ro преобразования АЦП на втором этапе определяются текущие значения полной. погрешности 8(t,), задержки от-; счета t, и времени цикла кодирования

t Измерения в одной точке шкалы проводятся установленное число раз, необходимое для проявления статистических закономерностей.

Блок 5 управления статистической обработки данных работает следующим образом.

Переключатель 21 подключается к

"Лог. 0" либо к "Лог. 1", определяя тем самым этап работы устройства.

Импульсы с генератора 17 через второй делитель 19 поступают на счетчик, который вырабатывает последовательно нарастающий код.

Второй делитель определяет количество измерений в каждой конкретной точке диапазона необходимых для набора необходимой статистики. Элемент

18 задержки задерживает импульс запуска на время переходных процессов и во втором делителе и в счетчике 20.

Результат преобразования с выхода

АЦП 1 поступает на вход элемента 14 вычитания, где вычисляется погрешность преобразования. Первый элемент обеспечивает вычисление текущего значения и по формуле (1), результат

"! поступает на выход 28 устройства для дальнейшей статистической обработки и накопления с учетом формулы (2).

Результат измерения времени преобразования АЦП с выхода измерителя 10 поступает на элемент 16 индикации.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического измерения метрологических характеристик цифровых измерительных приборов, по авт. св. Р 1026298, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, введены первый и второй коммутаторы, первый информационный вход первого коммутатора объединен с первым информационньи входом блока сравнения, второй информационный вход которого соединен с выходом первого коммутатора, а выход — с первьи информационньи входом второго коммутатора, управляющий вход которого объединен с управляющим входом первого коммутатора и соединен с дополнительным выходом блока управления и статистической обработки данных, второй выход которого соединен с вторым информационным входом второго коммутатора, выход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, вькод формирователя . входного сигнала соединен с вторым информационным входом первого коммутатора

1481894

Составитель Д. Хачикян

Редактор И. Бланар Техред Л.Олийнык Корректор И. Горная

Заказ 2701/56 Тираж 885 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч ающе е с я тем, что блокуправления и статистической обработки данных содержит первый делитель, эле5 мент индикации, генератор импульсов запуска, элемент задержки, второй делитель, счетчик, переключатель, элемент вычитания, первый и второй входы которого являются соответственно вто- 1О рым и третьим входами блока, а выход соединен с первым входом первого делителя, второй вход которого является четвертым входом блока, а вьг ход является третьим выходом блока, I первьм входом которого является вход элемента индикации, выход генератора импульсов запуска подключен к элементу задержки и второму делителю, выход которого соединен с входом счетчика, выход которого является первым выходом блока, вторым выходом которого является выход элемента задержки, дополнительный выход блока является выходом переключателя, первым и вторым входами которого являются соответственно шины логического нуля и логической единицы.