Способ измерения аналоговой величины с коррекцией результата

 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для повышения точности цифровых измерений аналоговых величин. Соответствующая организация последовательности операций позволяет получить скорректированные результаты цифрового измерения аналоговой величины в виде равенства Y<SB POS="POST">I</SB> = X<SB POS="POST">I</SB> + 1/K(δ<SB POS="POST">I</SB> + Aδ<SB POS="POST">I-1</SB> + A<SP POS="POST">2</SP>δ<SB POS="POST">I-2</SB> + A<SP POS="POST">3</SP>δ<SB POS="POST">I-3</SB> + ... + A<SP POS="POST">I-1</SP>δ<SB POS="POST">1</SB>), где X<SB POS="POST">I</SB> - истинное значение измеряемой величины в I=м такте

δ<SB POS="POST">I</SB> - погрешность измерения в I=м такте

K*9810 и A*981 - постоянные коэффициенты. Устройство, реализующее способ, имеет разомкнутую структуру. 1 ил.

,у "

Р)pì Y$

= ., Ф", т

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Г Е СПУБЛИК

fsI)s Н 03 М 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ пО изОБРеггниям и ОткРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Y = f(Z) = Z+6, где. д — погрешность, и получают цифровой код (21) 4722592/24 (22) 14.06.89 (46) 23.08.91. Бюл N 31 (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. М.Азизбекова (72) И.М.Абдуллаев, А.Д,Оруджев, Г.Ф.Хасмамедова, Н.Р.Аллахвердиева и Л,M.Ñàëàхова (53) 681,325(088.8) (56) Приборы и элементы автоматики и вычислительной техники. Экспресс-информация, 1987, М 46.

Авторское свидетельство СССР

N 1422168, кл. G 01 R 19/25, 1988. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АНАЛОГОВОЙ

ВЕЛИЧИНЫ С КОРРЕКЦИЕЙ РЕЗУЛЬТАТА

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для повышения точности цифровых измерений аналоговых величин.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет исключения необходимости в сверхдискретизации.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит первый 1 и второй

2 элементы выборки-хранения, аналоговые умножитель 3 и вычитатель 4, измерительный усилитель 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, вычислительное устройство 7 и шину 8 тактовых импульсов.

Способ осушествляют следующим образом, Производят выборку измеряемой аналоговои величины {XI}, 1=- 1, N, где N — количество тактов измерений. В каждом такте из

„„. Ж „„1672563 А1 (57) Изобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для повышения точности цифровых измерений аналоговых величин. Соответствующая организация последовательности операций позволяет получить скорректированные результаты цифрового измерения аналоговой величины в виде равенства YI = XI +

+ — (BI+ adI — i +а б — г +а б — з +

1 2 3

К

+... + Э DI ), где XI — истинное значение измеряемой величины в 1-м такте; BI— гогрешность измерения в i-м такте; К > 10 и а < 1 — постоянные коэффициенты. Устройство, реализующее способ. имеет разомкнутую структуру. 1 ил. текущего (I-го) отсчета XI вычитают предварительно умноженный на положител ный коэффициент а < 1 предыдущие, (i — 1)-й, отсчет а XI-1 и полученный разностный аналоговый сигнал XI — à XI-t усиливают в

К раэ, в результате чего получают аналоговый сигнал, равный

ZI = К(Хi — а Хi-1), I 1, N.

Этот аналоговый сигнал измеряют с помощью нескорректированного цифрового измерителя аналоговой величины (АЦП), имеющего функцию преобразования

YI = f(ZI) = K(XI — à . XI-1) + бь I = 1, N.

Этот код делят на К и получают б)

YI = Х вЂ” а Х -1+ —, i =- 1. М

1672563

Сложением кода Yi с кодом à Yi-1 получают скоррек1ированные результаты измеряемой аналоговой величины, причел1

:к 1 — 1

YI 1 с i л

Yl- -- 1-; Y I — 1 i=XI+--- Q a (il — J

К

i =-о

i =1,N, (1

При выводе формулы (1) полагаем, что

Хо = 0 (а следовательно, Yr =- О), так как выборка (Xi) измеряемой величины включает отсчеты в дискретном множестве точек

i=1,N.

Таким образом, из (1) видно, что способ позволяет значительно уменьшить систематическую и случайную составляющие погрешнос ги соответствующим выбором постоянных коэффициентов К, а. Очевидно, что погрешность измерения тем меньше, чем больше К и меньше а. Максимальное значение К зависит от частотных (динамических) свойств измеряемого сигнала и шага (периода) его дискретизации. При выборе К должно соблюдаться условие; (К лака (2) макс(Х, — à . XI — 1 )

i =1,N где 1 — значение динамического диапазона измерителя (АЦП).

Согласно формуле (1) уменьшение коэффициента а приводит к уменьшению погрешносги измерения. Однако из (2) видно, что уменьшение может привести к уменьшеНИЮ И НайбоЛЬШЕ О ЗпаЧЕНИЯ Кклакс T.Е ЭТИ параметры взаимосвязaíû. Поэтому необходимо выбирать тако» их сочетание, при когором д F(K, а ; — мин.

Уссроис.во работаег следующим обр" зом, В первый - акт работы элемент 1 выборки-х1 анения из измерения Х делает выборку

X1,oторая поступает на неинвертирующий

ВХОД анаЛОГСPОГО ВЫчИтатЕЛЯ 4, На ИНВЕРГИрующий вход которого поступает сигнал а Хо = 0 с выхода yìíoæèòÐëя 3, Разностный сигнал Х1 — а Х„с выхода вычитатепя усиливается измерительным усилителем 5 в

К раэ, и полученный сигнал Zi =- К(Х вЂ” а Х,) преобраз,ется с помощью АЦП 6 в код:

Y1 -= K(XI - а Хс) - дл, где д1 - реализация погрешности АЦп 5 v

1-и гакте.,) Iur код в управляющем вычислитель ом ус ройс1ве 6 делится и» К, и код д1 1

1 — Х! а Хс, Х1

К явпягощийся скорректированным результатоРпервого измерения, зано ится в память управляю цего вычислительного устройства

6. Таким образом, Yi — Y1

Во втором такте в элементе 2 выборкихранения формируется сигнал Х1предыдущего отсчета, а элемент 1 выборки-хранения производит отсчет Xz из измеряемой вели5 чины Х. Затем разностный аналоговый сигнал Хг — а . Х1 усиливается и усиленный сигнал Zz = К(Х2 — а Х1) подается на вход

АЦП 6, на выходе которого получается код

10 Yz = К(Хр — а Х1)+ д2, где дг — реализация погрешности АЦп 6 в такте 2.

В управляющем вычислительном устройстве 7 этот код делится на К, и получен15 ный код

W * дг уг = (Х2- а X1)+

К складывается с кодом aY1 * =- аУ1, в результате чего полу гается скорректированное значение измеряемой величины Xz. Действительно, 1 А дг

Уг == Yz > aY1 = Хг — aX1 - — + аХ1+

К вЂ” — = х2 + — (д2 + а д1 ) . ад1 1

Аналогичным образом после третьего такта получим з=- т 3 * а"2= Хз — aX2+

3Q 4 — — + a Хг ч — (а дг + а д1 ) = дз 1

К К

=-Ь+-- (дз- - дг+a д ).

К

Далее описанный вышс процесс измерения повторяется периодически в интервале наблюдения измеряемой величины и в общем случае скорректированные результаты измерений описываются обобщенной формулой (1), Формула изобретения

Способ измерения аналоговой величины с коррекцией результата, заключающийся в том, что одновременно с выборкой запоминанием каждого текущего значения измеряемого сигнала, формируют опорный аналоговый сигнал с последующим вычитанием опорного анало ового сигнала из каждого дополнительного текущего значения измеряемого сигнала, формируют код, пропорциональный измеряемому сигналу, о тс 0 л и чающий с я тем, что, с целью повышения точности, формирование опорного аналогового сигнала осуществляют путем запоминания каждого препыдущего значения измеряемого сигнала с последующим 5 умножением его на положительный коэффициент а, меньший единицы, а полученный после вычитания разности сигнал усилива т в К раз, при этом формирование кода, пропорционального измеряемому сигналу, 1672563

Составитель И.Романова

Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун

Редактор В.Петраш

Заказ 2846 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 осуществляют в первом такте путем формирования кода, пропорционального усиленному раэностному сигналу, с последующим делением его на К, полученный в первом такте код запоминают, формируют корректирующий код путем умножения запомненного кода первого такта на коэффициент а, запоьвнают корректирующий код, а формирование кода, пропорционального измеряемому сигналу, начиная с второго такта осуществляют суммированием кода, про5 порционального усиленному разностному сигналу текущего измерения, и корректирующих кодов предыдущих измерений.