Устройство для определения интегрального значения изменяющегося во времени измерительного сигнала

 

Устройство для определения интегрального значения изменяющегося во времени измерительного сигнала относится к информационно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности определения путем обеспечения инвариантности интегрального значения одновременно по отношению к аддитивным, мультипликативным и от нелинейности функции преобразования погрешностям измерительного преобразователя и повышение быстродействия. Устройство содержит интегратор 7, умножитель 8, ключ 9, блок 10 памяти постоянных множителей, блок 11 генераторов одиночных импульсов, элемент ИЛИ 12, многопозиционные переключатели 13,14,15, входной переключатель 17, задатчик 18 режима работы. В предложенном устройстве результат измерения интегрального значения измерительного сигнала инвариантен по отношению к погрешностям измерительного преобразователя. 1 ил.

Ссюэ СОВЕТСКИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИК

9 ggв

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ изОБРетениям и ОтнРьГиям

ПРИ fNHT СССР (21) 4231106/24-24 (22) 17,04.87 (46) 07.02.90. Бюл. М 5 (72) С.В.Куликов, Л.В.Крюков, Л.П.Колобаев, С.С.Сибейкин, В.А.Карелов, В.R.Ëèòâèíåíêî и И.Г,Китаина (53) 681.335 (088,8) (56) фиш М.Л. Химотронные приборы в автоматике. - М.: Техника, 1967, с.93, рис.35.

Авторское свидетельство СССР

h" 842868, кл. О 06 С; 7/ 18, 197g. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КНТЕГРАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ ИЗМЕНЯКВ ЕГОСЯ

В0 ВРЕМЕНИ КЗМЕРКТЕЛЬНОГО СИГНАЛА (57) Устройство для определения интегрального значения изменяющегося во времени измерительного сигнала относится к информационно-измерительной

„.SU„„1541635 A1 (51) 5 Г,.06 С 7/186

2 технике. Цель изобретения - повышение точности определения путем обеспечения инвариантности интегрального значения одновременно по отношению к аддитивным, мультипликативным и от нелинейности функции преобразования погрешности измерительного преобразователя и повышение быстродействия ° Устройство содержит интегратор 7, умножитель

8, ключ 9, блок 10 памяти постоянных множителей, блок 11 генераторов одиночных импульсов, элемент КЛИ 12, многопоэиционные переключатели 13, 14, 15, входной переключатель 17, задатчик 18 режима работы. В предложенном устройстве результат измерения интегрального значения измерительного сигнала инвариантен по отношению к погрешностям измерительного преобразователя. 1 ил.

1541635

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах, в которых измерительный с гнал интегрируется до заданного э ачения результата интегрирования.

Т кая задача возникает, например, при определении заданного количества эЛектричества путем интегрирования 10 тока (напряжения) или заданного колщнества вещества (газообразного,щндк го или твердого) путем интегрирова" н я расхода в единицу времени.

Целью изобретения является повыше- 15 н е точности определения путем обеспеч ния инвариантности по отношению к а дитивным, мультипликативным и от н линейности функции преобразования и грешностям измерительного преобра- 2р э вателя и повышение быстродействия.

На чертеже представлена схема устр йства.

Устройство содержит источник 1 измерительного х сигнала и источник 2 25 обзорных х,„,. сигналов. B качестве из мерительных и опорных сигналов могут быть любые физические величины, прео 5разуемые с помощью датчика в электрический сигнал. Измерительный преоб- З0 разователь 3 включает в себя последое ательно соединенные датчик 4, прес бразующий физическую величину х в электрическое напряжение U, усилитель

5 и преобразователь 6 формы представЛения сигнала (в конкретном устройстве - это частотно-импульсный преобра" ователь) и является источником аддиивных, мультипликативных и от нелиейности Функции преобразования, 40 писываемой полиномом m-й степени, погрешностей. Интегратор 7 может осуЩествлять прямое и инверсное интегрирование, В конкреТном устройстве он

Выполнен на базе реверсивного счетчи- 45 ка. Между выходом измерительного преОбразователя 3 и информативным входом интегратора 7 последовательно включены умножитель 8 и ключ 9. В качестве умножителя 8 для умножения частоты импульсов использован двоичный умножитель частоты, у которого множителями q. являются сигналы в виде парал1 лельных двоичных кодов, поступающих

С выходов блока 10 памяти постоянных множителей.

Для формирования опорных интерваЛов времени Т,„ ., служит блок 11 из п генераторов одиночных импульсов (ГОИ), выходы которых через элемент

ИЛИ 12 связаны с управляющим входом ключа 9. Многопоэиционные переключатели 13-15 переключаются синхронно приводом (не показано), задатчик 16 адреса через многопозиционный пере" ключатель 14 соединен с адресным входом блока 10 памяти. Входной переключатель 17 и задатчик 18 режима. управляются синхронно. Источник 19 сигнала запуска через переключатель

15 подключен к входу запуска блока

11. К выходу интегратора 7 подключен нуль-орган 20, В состав блока 11 входит генератор 21.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий процесс имеет четыре этапа ° Первые два подготовительных этапа, не связанные непосредственно с работой устройства, выполняются с целью определения значений статистических числовых характеристик (параметров) измерительного сигнала (начальных моментов), а также опорных ,сигналов и опорных и измерительного интервалов времени. Вторые два этапа, связанные непосредственно с работой устройства, включают в себя предварительный процесс уставки заданного значения результата интегрирования и процесс собственно интегрирования изменяющегося во времени измерительного сигнала до значения, соответствующего уставке.

На первом этапе приближенно определяются экспериментально или теоретически статистические числовые характеристики изменяющегося во времени измерительного сигнала x(t ) - начальные моменты M (Х 3 j-ro порядка. На измерительном интервале времени Т (j=0 — ш, m - наивь|сший порядок на" чальных моментов), так как их изменения приводят лишь к второго порядка малости погрешностям результата интегрирования, их определяют приближенно.

На втором этапе определяются зна" чения и опорных i-x сигналов Х и и опорных i-x интервалов времени

Т,„; (i=1 " n, п=(ш+1)/2 или ш=

=2n-1 — наивысшая степень полинома, характеризующего нелинейность измерительной системы), соотношения между которыми с целью обеспечения инвариантности результата интегрирования по отношению к аддитивным, мультипли1541635 кативным и от нелинейности функции преобразования погрешностям измерительной системы выбирают с учетом зна" чений найденных начальных моментов

М.(Х) и уставки 0Ä,=TÄ,„И;(Х) ре5

l зультата интегрирования из известного выражения

Ч; оп i X on -Чо Язв (X1 ° (1)

I=A 1

0,1,?, ..., 2и-1, где и - числа опорных сигналов;

m - наивысшая степень полинома, характеризующего нелинейность измерительной системы, совпадающей с наивысшим порядком начальных моментов (ш=2и-1); коэффициент умножения изменяь ющегося во времени измеритель- 20 ного сигнала на выходе измерительной системы;

q. - коэффициент умножения i-го

1 опорного сигнала на выходе измерительной системы;

Х . — значение i-го опорного сигнаоп« ла (X,„; > х )Х,„,„);

T — опорный интервал времени, соответствующий i-му опорному сигналу; 30

М.(Х ) - начальный момент j-ro порядка, характеризующий изменяющийся во времени измерительный сигнал на интервале времени от нуля до Т

Т вЂ” измерительный интервал временых ни от начала инверсного интегрирования измерительного сигнала до окончания этого интегрирования, соответствую- 40 щего нулевому значению выход" ного сигнала интегратора.

Умножитель Р с коэффициентами умqoэ,q т q < в ° ° е q; °,q „o входящими в систему уравйения (1), 45 необходим для увеличения быстродействия устройства. В уравнении (1) из" вестными являются начальные моменты

М;(Х), точное значение уставки результата интегРИРованиЯ 0 ус1 7 „ь,ру И (Х ) и 50 измерительный интервал временй Т „ „

=0 „ /М;(Х ), а неизвестными - значения опорных сигналов Х,„, и произведения q,.T,„, коэффициентов умножения

q на соответствующее значение опор 55

1 ного интервала времени Т,„„ . Существует верхний предел опорного интерва" ла времени Т,„,. „„, ограниченный максимально допустимым общим временем выполнения процесса уставки заданного значения результата интегрирования.

Умножитель 8 путем выбора необходимых коэффициентов умножения q,q<,q позволяет существенно уменьшить общее время выполнения про" цесса уставки, На третьем этапе осуществляется уставка. заданного значения результата интегрирования. Предварительно для ускорения собственно процесса уставки выполняют обнуление интегратора 7 и блока 10 памяти постоянных множителей и запись кодов Й в блок 10 и в генераторы блока 11 генераторов одиночных импульсов с целью обеспечения соответствующих значений множителей q - q и опорных интервалов времени Т«

Т . Выполняется также установка

on,n значений опорных сигналов Х „, - X в источник 2 опорных сигналов. После этого с помощью привода переключатель

17 и задатчик 18 устанавливаются в первое положение. При этом измерительный преобразователь 3 подключается к источнику 2 опорных сигналов, интегратор 7 устанавливается в режим прямого интегрирования, так как на

его инвертирующий вход подается логическая единица "1", а на выходе элемента ИЛИ - логический "0", удерживающий ключ 9 в разомкнутом состоянии, Затем переключатели 13 - 15 последовательно занимают с 1-го по п-ное положение. При этом в каждом из указанных положений коммутаторов на вход измерительного преобразователя

3 с источника 2 опорных сигналов подается соответствующий опорный сигнал

Х,„;, в умножитель 8 поступает соответствующий множитель q., в виде двоичного кода, по сигналу от источника

19 сигнала запуска, поступающему в блок 11 генераторов одиночных импуль" сов, на элемент ИЛИ 12 в течение опорного интервала времени Т „,поступает логический единичный сигнал, замыкающий на это время ключ 9. В каждом положении переключателей 13 - 15 в течение соответствующего времени Ть„; осуществляется процесс интегрирования соответствующего опорного сигнала

Х -. В интеграторе 7 все результаты ьь,i интегрирования опорных сигналов сум- мируются, образуя уставку при записи.

На четвертом этапе осуществляется процесс собственно интегрирования изменяющегося во времени измерительного

7 1541635, Формула изобретения

Составитель С.Белан

Редактор О.Юрковецкая Техред Л.Олийиьп Корректор Т.елец

Заказ 283 Тираж 562 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101 сигнала до значения, соответствующего уставке. Для этого переключатель 17 и эадатчик 18 устанавливают во второе положение, благодаря чему измеритель- 5 ный преобразователь 3 подключается к

Источнику 1 измерительного сигнала, э интегратор 7 переводится в режим инверсного интегрирования. Кроме того, вследствие подачи на инверсный вход элемента ИЛИ логического "0" на его выходе появляется логическая "1", переводящая ключ 9 в замкнутое состо яние. Процесс интегрирования измерительного сигнала x(t) выполняется о тех пор, пока на выходе Р интегра-! тора 7 не появится импульс переполне,,ния, свидетельствующий о том, что результат интегрирования измерительного сигнала достиг значения уставки. 20

Момент достижения результата интегри, рования значения уставки может быть

1 определен также с помощью нуль-органа 20, на один из входов .которого подает, ся выходной сигнал интегратора 7, 25 a на другой - нулевой сигнал. Благо ðàðà описанным существенным отличи, тельным признакам в устройстве дости гается высокая точность путем обеспечения иняариантности интегрального значения измерительного сигнала по отношению к аддитивным, мультипликативным и от нелинейности функции преобразования измерительной системы погрешностям, большее быстродействие и ускорение процесса уставки расчетного интегрального значения.

Устройство для определения интегрального значения изменяющегося во времени измерительного сигнала, содержащее источники измерительного сигнала и сигнала запуска, измерительный преобразователь, последовательно соединенные умножитель„ :;-люч и интегратор и нуль-орган, о т .: и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения путем обеспечения инвариантности по отношению к аддитивным, мультипликативным и от нелинейности функции преобразования погрешностям измерительного препреобразователя и повышения быстродействия, в него введены входной переключатель, источник опорных сигналов, блок памяти постоянных множителей, блок генераторов одиночных импульсов, три многопоэиционных переключателя, эадатчики адреса и режима работы .и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами блока генераторов одиночных импульсов, а выход под" ключен к управляющему входу ключа, входы входного переключателя соединены с выходами источника измерительного сигнала и первого многопозиционного переключателя, входы которого соеди. нены с выходами источника опорных сигналов, выход входного переключателя подключен к входу измерительного преобразователя, выход которого соединен с первым входом умножителя, вторым входом подключенного к выходу блока памяти постоянных множителей, адресные входы которого через второй многопозиционный переключатель соединены с задатчиком адреса, выход задатчика режима работы, входы которого являются входами задания режима работы устройства, подключен к инверсному входу элемента ИЛИ и входу управления направлением интегрирования интегратора, выход которого соединен с информационным входом нуль»органа, причем входы блока генераторов одиночных импульсов подключены к выходам третьего многопозиционного переключателя, вход которого соединен с источником сигнала запуска,