Способ измерения аналогового сигнала

 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике. Цель - повышение точности цифрового измерения путем подавления высокочастотных помех и уменьшения погрешности аналого-цифрового преобразования. Способ измерения аналогового сигнала осуществляют за цикл, состоящий из m + 1 тактов измерения, причем сигнал, подвергаемый аналого-цифровому преобразованию в k-м такте текущего цикла , формируют путем уменьшения отсчета Хк последовательности {Хк}, k 1,m + 1 на масштабный коэффициент , суммируют запомненную последовательность результатов аналого-цифрового преобразования Yk , а суммарный цифровой код делят на 2т, получая результат YS скорректированного цифрового измерения аналоговой величины в данном цикле, а в каждом последующем указанную выше последовательность операций повторяют. 1 ил. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 19/25

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и результат умноК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4819839/21 (22) 24.04.90 (46) 07.04.92. Бюл. ЛЬ13 (71) Азербайджанский институт нефти и химии им.М.Азизбекова (72) И.М.Абдуллаев и А.Д.Оруджев (53) 621.317.32 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1422168, кл. G 01 R 19/25, 29.11.88.

Авторское свидетельство СССР

N 1651220, кл. G 01 R 19/25, 1989, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АНАЛОГОВОГО

СИГНАЛА (57) Изобретение относится к цифровой измерительной технике. Цель — повышение точности цифрового измерения путем подавления высокочастотных помех и уменьИзобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для измерения аналоговых сигналов.

Цель изобретения — повышение точности цифрового измерения за счет подавления высокочастотных помех и уменьшения погрешности аналого-цифрового преобразования.

Сущность способа заключается в следующем.

Производят выборку измеряемой аналоговой величины (Х ), k = 1, m+1. Формируют цикл из m+1 тактов измерений. В каждом

k-м такте текущего цикла отсчет Х умножают на масштабный коэффициент СП1

ml жения подвергают аналого-цифровому преобразованию. код ук* = cm xk+ дк, k-1 полученный в результате нескорректированного аналого-цифрового преобразова„„5U „„1 725145 А1 шения погрешности аналого-цифрового преобразования. Способ измерения аналогового сигнала осуществляют за цикл, состоящий из m+ 1 тактов измерения, причем сигнал, подвергаемый аналого-цифровому преобразованию в k-м такте текущего цикла, формируют путем уменьшения отсчета

Хк последовательности (Хк), k = 1,m + 1 на масштабный коэффициент Сп суммируk-1 ют запомненную последовательность результатов аналого-цифрового преобразования

Ук*, а суммарный цифровой код делят на 2, получая результат Yg скорректированного цифрового измерения аналоговой величины в данном цикле, а в каждом последующем указанную выше последовательность операций повторяют. 1 ил. ния (д1, - его погрешность), запоминают. к концу цикла измерения запомненные коды суммируют и полученный суммарный код делят на 2 . В результате получают код

1 m+1 k — 1 1 m+1 у = —, c, xk + — g д,(1)

2Гп „ Р1 2 который является скорректированным цифровым измерением аналоговой величины Х в данном цикле. Для получения следующего скорректированного результата цифрового измерения необходимо осуществить новый цикл измерений, повторив описанный процесс измерения.

По данному способу всегда имеет место подавление всех составляющих погрешности измерения, причем тем существеннее, чем больше m. Представим погрешность измерения в виде суммы д(С) = У+ д(1), где

1725145

0 д и д (t) — систематическая и случайная составляющие соответственно.

Рассмотрим погрешность способа для конкретных значений m: прип1=5, в Ä s - 215 —, ;6„- — Z(6+S„)-î, вУ6+ — 6„;

92, 32„„ при m — 10 ро2.6 <ву .@ 4) ю76 .Е би.

Как видно из приведенных примеров, с ростом m эффект подавления как систематической (за счет деления на 2 ), так и случайной (за счет деления на 2" и сглаживания при суммировании) составляющих погреш- 15 ности возрастает..Ограничение величины m

"сверху" связано прежде всего с динамическими свойствами измеряемого аналогового сигнала.

Что касается подавления высокочастот- 20 ных помех е„(t) накладываемых на измеряемую аналоговую величину Х(с), то сигналу

m+1 k — 1 —, (С Хк+ я,„) соответствует 25

2 спектральная плотность мощности (при условии взаимной независимости Х(с), e „(t) и д(с): (s„„(sl ss s Си!)

Если учесть, что частотная полоса о+ (о, сигнала Х(с) практически всегда зна- 35 чительно уже частотной полосы амин— в мвэс высокочастотной помехи. то. выбирая Т> и m такими, чтобы — 1, добиваются того, что 40

2

Таким образом, при предлагаемом спо- 45 собе повышается точность измерения как за счет уменьшения погрешности собственно нескорректированного измерения, так и за счет сглаживания входных высокочастотных помех, накладываемых на измеряемый аналоговый сигнал.

На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит ячейку 1 выборкихранения (ЯВХ), масштабирующий усили- 5-> тель 2 с управляемым коэффициентом усиления, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, вычислительный блок (ВБ) 4 и шину 5 управления, Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (перед началом каждого цикла измЕрения) все тактируемые узлы сигналом шины 5 управления поддерживаются в начальном состоянии, при котором на выходе ЯВХ 1 установлен нуль, масштабирующий усилитель 2 имеет первый коэффициент усиления k1 = Сп = 1. В первом такте цикла измерения ЯВХ 1 на своем выходе формирует отсчет Х1 измеряемой аналоговой величины, который через масштабирующий усилитель 2 с коэффициентом усиления k1= Chill = 1 подается на вход

АЦП З,который запускается управляющим импульсом с шины 5. Полученный в результате аналого-цифрового преобразования код у1*= х1+ д1 заносится в ВБ 4 и запоминается. В первом же такте после завершения аналого-цифрового преобразования управляющим импульсом с шины 5 масштабирующий усилитель 2 переводится во второе положение, при котором его коэффициент усиления k2 = Cm .

Во втором такте ЯВХ 1 на своем выходе формирует отсчет Х2, который через масштабирующий усилитель 2 с коэффициентом усиления k2 = Cm = m подается на вход АЦП

3, на выходе которого после преобразования получается код у2* = Cm Хг +

1 д2 = m х2 + д2 . Этот код заносится в ВБ 4, где запоминается. В конце второго такта масштабирующий усилитель 2 переводится в третье положение с ka = С

m! (п AH

В третьем и последующих тактах алгоритм функционирования устройства аналогичен и в (m+ 1)-м такте в BE 4 заносится код

* ill упит+1 = fA Xm+1+ д +1=Х +1+ д m+1.

Полученная последовательность ко* дов (у ), k = 1,m+1 подвергается суммированию и суммарной код делится на 2m, после чего получается код

1 m+1 k — 1 1 m+1 у = — С,„Х + — дк, 2 k=1 2 =1

1 который является скорректированным результатом цифрового измерения аналоговой величины Х за данный цикл.

Перед каждым следующим циклом измерения все тактируемые узлы управляющим сигналом с шины 5 поддерживаются в начальном состоянии. Процесс измерения внутри каждого цикла аналогичен описанному.

Формула изобретения

Способ измерения аналогового сигнала, заключающийся в том, что формируют

1725145

35

50

Саста вител ь А. Цы пля ко в

Техред М.Моргентал Корректор О Ципле

Редактор И.Шмакова

Заказ 1173 Тираж 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 последовательность выборок измеряемого аналогового сигнала, преобразуют сформированные сигналы выборок в цифровой код, запоминают последовательность цифровых кодов, получаемых в отдельных тактах измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измерение осуществляют за цикл, состоящий из m+1 тактов, в каждом такте текущего цикла перед преобразованием в цифровой код сигналы выборок масштабно преобразуют путем умножения соответствующего значения сигнала выборки Х в данном такте из последовательности (х ), k = 1, m+1, на масштабный коэффициент Cm, где С вЂ” число сочетаний из m no k-1, суммируют запом5 ненную последовательность цифровых кодов у *, суммарный цифровой код делят на

2, получая результат Y скорректированного цифрового измерения аналоговой величины Х в данном цикле, а в каждом

10 последующем цикле указанную выше последовательностьь операций повторяют.