Устройство для коррекции сигналов

 

Использование: измерительная техника Сущность изобретения: устройство содержит чувствительный элемент 1 усилитель 2, аналоговый сумматор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, постоянное запоминающее устройство 5, два цифровых сумматора 6, 7, два блока 8, 9 коррекции, два цифроаналоговых преобразователя 10 11, блок 12 управления 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4753249/10 (22) 03,10.89 (46) 30,06.92. Бюл. М 24 (71) Ул ья но вский научно-произ водствен н ый комплекс "Центр применения микроэлектроники и автоматизации в машиностроении (72) В,В. Волков (53) 531.787 (088.8) (56) Заявка Ф Р Г N 3633679 . кл, G 01 D 3/04, 1986.

„„ 4 „„1 744468А1 (я)5 С 01 О 3/04, G 01 L1/22 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ СИГНАЛОВ (57) Использование: измерительная техника. Сущность изобретения: устройство содержит чувствительный элемент 1, усилитель 2, аналоговый сумматор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, постоянное запоминающее устройство 5, два цифровых сумматора 6, 7, два блока 8, 9 коррекции, два цифроаналоговых преобразователя 10. 11, блок 12 управления. 1 ил.

1744468

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в датчикостроении, Одним из основных компонент датчиковой аппаратуры является устройство преобразования электрического сигнала (УПС), предназначенное для нормирования выходного сигнала и коррекции погрешностей, Известны различные способы компенсации погрешностей, обусловленных воздействием дестабилизирующих факторов, При аналоговых методах компенсации используют введение корректирующих элементов в чувствительные элементы (ЧЭ), схемы питания ЧЭ и электронные узлы

УП С.

Аналоговые методы компенсации погрешностей требуют больших затрат при подгонке параметров вследствие неудовлетворительной автоматизации этого процесса и и рименения подстрочных элементов, ухудшающих временную стабильность параметров УПС.

Цифровые методы компенсации погрешностей позволяют более полно автоматизировать процесс настройки УПС, повысить точностные характеристики и применяются, например, в интеллектуальных датчиках.

Однако интеллектуальные датчики значительно сложнее, дороже классических датчиков и применяются не так широко.

Существуют более простые методы цифровой обработки сигналов без применения микропроцессоров. Примером такого устройства может служить расходомер для определения объема жидкости с термокомпенсацией. Расходомер содер>кит ПЗУ, из которого считываются поправочные коэффициенты, уситывающие изменение удельного веса жидкости от температуры, и вычислительный блок, где производится расчет расхода жидкости с учетом поправочных коэффициентов.

Общим недостатком схем с цифровой обработкой сигнала является наличие ограничений, накладываемых на временные характеристики измеряемого сигнала.

Высокие меторологические и технико-экономические показатели датчика можно получить только для медленно меняющихся физических воздействий, Использование комбинации аналоговых и цифровых методов компенсации погрешностей позволяет сохранить и высокое быстродействие, и основные преимущества цифровой обработки сигнала.

Среди подобных устройств наиболее близким к предлагаемому является устройство для коррекции сигнала, содержащее основной и корректирующие каналы. В со10

55 став корректирующего канала входит аналоговое запоминающее устройство, входные и выходные аналоговые коммутаторы, осуществляющие переключение источников корректирующих сигналов на общий канал обработки, содержащий аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), запоминающее устройство, цифооаналоговый преобразователь (ЦАП). Информация, поступающая в корректирующий канал, "оцифровывает-, ся", преобразуется в необходимый поправочный сигнал, передается в основной канал и суммируется там с сигналом этого канала.

Недостатком известного устройства являе-гся отсутствие узлов коррекции мультипликативной составляющей погрешности и применение аналоговых методов подстройки параметров усилительного каскада основного канала, что снижает точность преобразования и другие технические характеристики.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия обработки сигнала путем введения блока управления и блоков коррекции, позволяющих скомпенсировать аддитивную, мультипликативные составляющие погрешностей и получить высокое быстродействие.

На черте>ке изобра>кено предлагаемое устройство.

Устройство содер>кит ЧЭ 1, последовательно соединенный с усилителем 2, выход которого подсоединен к одному из входов аналогового сумматора 3, аналого-цифровой преобразователь 4, подключенный к

ПЗУ 5. Два выхода ПЗУ 5 соединены с цифровыми сумматорами(первый выход — с первым цифровым сумматором 6, второй — с вторым цифровым сумматором 7). Второй вход первого цифрового сумматора подключен к выходу перво о блока 8 коррекции, а второй вход второго цифрового сумматора соединен с выходом второго блока 9 коррекции.

Выход блока 6 через первый ЦАП 10 подключен к второму входу сумматора 3.

Выход блока 7 через дополнительный ЦАП

11, блок 12 управления подсоединен к ЧЭ 1.

Устройство работает следующим образом.

Электрический сигнал, соответствующий действию дестабилизирующего параметра, преобразуется в блоке 4 в код. Далее полученный код подается на адресную шину

ПЗУ, с которого по данному адресу считываются определенные поправочные коэффициенты, Один коэффициент считывается в блок 6 для компенсации погрешностей, вызванных смещением нуля, другой коэффи1744468

Составитель В.Волков

Техред М.Моргентал

Корректор Э,Лончакова

Редактор С,Лисина

Заказ 2187 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 циент считывается в блок 7 для компенсации мультипликативной погрешности, обус- ловленной изменением чувствительности, коэффициентов преобразования (усиления) различных блоков.

Цифровой код первого поправочного коэффициента суммируется в блоке 6 с цифровым корректирующим кодом, поступающим из блока 8. Функционально этот блок (также, как и блок 9) формирует корректирующие коды, которые в небольших пределах (B нескольких младших разрядах) изменяют с помощью цифрового сумматора коды поправочных коэффициентов, поступающих из ПЗУ, Необходимость такой коррекции вызвана временной нестабильностью параметров всех активных l1 пассивных элементов УПС. Это приводит к возникновению как аддитивных, так и мультипликативных погрешностей, влияние которых не может быть учтено в процессе изготовления.

Цифровой сигнал с выхода блока 6 преобразуется в аналоговый в блоке 10 и поступает на сумматор 3. Сигнал с блока 10, складываясь или вычитаясь с сигналом, снимаемым с блока 2, компенсирует погрешность, вызванную смещением нуля.

Коррекция мультипликативной составляющей погрешности осуществляется изменением чувствительности ЧЭ путем корректировки величины тока питания моста. Для этого код с второго выхода ПЗУ 5 подается на первый вход второго цифрового сумматора 7, где складывается с кодом второго блока 9 коррекции, Далее кодовая последовательность преобразуется дополнительным ЦАП 11 в аналоговый сигнал и подается на блок 12 управления.

Запись поправочных коэффициентов в

ПЗУ осуществляется в процессе изготовления, запись кодов в блоки 8 и 9 производится в процессе тарировки и эксплуатации датчика.

Таким образом, введение в известное устройство новых элементов и новых связей

5 позволяет скомпенсировать мультипликативную погрешность. формировать сигнал коррекции и осуществлять подгонку параметров с применением цифровых методов обработки сигналов. Это дает возможность

10 получить высокое быстродействие и точность обработки сигнала.

Формула изобретения

Устройство для коррекции сигналов, содержащее чувствительный элемент. свя15 занный с усилителем, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи и постоянное запоминающее устройство, о т л и ч а ющ е е с я гем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены аналоговый

20 сумматор, первый и второй цифровые сумматоры, первый и второй блоки коррекции, дополнительный цифроаналоговый преобразователь и блок управления, соединенный своим выходом с чувствительным элементом, а входом — с вы25 ходом дополнительного цифроаналогового . преобразователя, вход которого связан с выходом первого цифрового сумматора, первый вход которого подключен к первому выходу постоянного запоминающего устройства, 30 второй выход которого связан с первым входом второго цифрового сумматора, вторые входы обоих цифровых сумматоров связаны соответственно с первым и вторым блоком коррекции, а выходы соединены со35 ответственно с вхэдами первого и дополнительного цифроаналогового преобразователя, выход усилителя связан с первым входом аналогового сумматора, второй вход которого связан с выходом первого цифроаналогового

40 преобразователя, а выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу постоянного запоминающего устройства.