Способ линеаризации передаточных характеристик электрических преобразователей

Способ линеаризации передаточных характеристик электрических преобразователей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в измерительных устройствах для преобразования электрических величин . Цель изобретения - повышение точности. Предлагаемый способ реалиffjffftf зуется следующим образом. После первого преобразования входного сигнала осуществляют второе для получения корректирующей величины. Второму преобразованию подвергают N различных значений калибровочного сигнала и фиксируют результаты. То же проделывают при измененных в К раз уровнях сигнала. Для двух этих случаев составляют системы уравнений. Далее определяются коэффициенты полинома. По вычисленной передаточной характеристике преобразуют входной сигнал в выходную величину, а отклонение передаточной характеристики от линейной с в соответствующей точке используют в качестве корректирующей величины, (Л с которой суммируют выходную величину . Устройство, реализующее данный способ, содержит управляемый коммутатор 1, управляемый делитель 2, электрический преобразователь 3, сумматор 4, измерительный прибор 5, блок 6 обработки результатов измерений , цифроаналоговый преобразователь 7, блок 8 неградуированной меры , блок 9 управления. 1 ил. tHKOff

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU;„,12753 (50 4 О 01 R 19/00

ГОСУДАРСТНЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР

Ilo делАм изОБРетений иоткРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЫьЛ „, (,21) 3846328/24-21 (22) 17. 01.85 (46) 07.12.86. Бюл. Р 45 (72) С.Ю. Лапунов (53) 621.317.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 433419, кл. G 01 В 19/22, 1974.

Sowinski А. Microprocesser- based

Measurement Sistems. Microprocessors

in Signal Processing Measurement

and Control. Published by D. Rudel

Pyblishing Company. 1983, р.р. 161—

l 68.

Волгин Л.И. Измерительные электрические преобразователи для измерительных приборов и систем. М.: Советское радио, 1971, с. 29, рис. 1.10о . (54) СПОСОБ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ПЕРЕДАТОЧHbIX ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в измерительных устройствах для преобразования электрических величин. Цель изобретения — повьппение точности. Предлагаемый способ реализуется следующим образом. После перного преобразования входного сигнала осуществляют второе для получения корректирующей величины. Второму преобразованию подвергают N различных значений калибровочного сигнала и фиксируют результаты. То же проделывают при измененных в К раз уровнях сигнала. Для двух этих случаев составляют системы уравнений. Далее определяются коэффициенты полинома. По вычисленной передаточной характеристике преобразуют входной сигнал в выходную величину, а отклонение передаточной характеристики от линейной в соответствующей точке используют в качестве корректирующей величины, с которой суммируют выходную величину. Устройство, реализующее данный способ, содержит управляемый коммутатор 1, управляемый делитель 2, электрический преобразователь 3, сумматор 4, измерительный прибор 5, блок 6 обработки результатов измерений, цифроаналоговый преобразователь 7, блок 8 неградуированной меры, блок 9 управления. 1 ил.

1275300

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в измерительных устройствах для преобразования электрических величин.

Цель изобретения — повышение точности путем вычисления корректирующей величины по результатам преобразования и измерения нескольких различных значений калибровочного сигнала.

На чертеже приведена структурная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Способ линеаризации передаточных характеристик электрических преобразователей заключается в том, что преобразованию поочередно подвергают N различных уровней калибровочного сигнала, измеряют и запоминают преобразованные величины, затем N уровней калибровочного сигнала изменяют в одинаковое число К раз.и повторно подвергают их преобразованию. Преобразованные величины измеряют и запоминают. По результатам первого преобразования составляют первую систему уравнений

X,=S(y, + а y + ° + a y, ) 1

Х =Я(у +а у +.„. +а ум ) ) и м. f,м " и1 м где Х ...,,Х вЂ” значения калиб- ровочного сигнала; — крутизна передаточной характеристики преобразователя; — преобразованные ве1"" И личины при К=l;

М вЂ” показатель стенени полинома аппроксимирующего передаточную характеристику;

0 0 — кОэффицненты этОГО "1 М-1 же полинома,:

По результатам второго преобразования составляют Ъ!Орую систему уравнений

К =.S (у a (y, ) + + а . (у )

Х

1 г

К = Су. °;(у„) " +a (y )J где у ...;Y„- значения преобразованных величин при КФ1.

Далее почленно делят уравнения первой системы на уравнения второй системы и решают полученную систему уравнений относительно коэффициен!

О тов q, а,., „,oö „после чего определяют нелинекность преобразования, которую алгебраически суммируют с результатом преобразования входного сигнала.

Устройство содержит управляемый коммутатор 1, первый сигнальный вход которого подключен к входной шине, второй сигнальный вход — к выходу управляемого делителя 2, а выход— через электрический преобразователь

3 к первому входу сумматора 4 и измерительного прибора 5. Выход сумматора подключен к выходной шине. Вы-!

5 ход измерительного прибора 5 соединен с первым входом блока 6 обработки результатов измерений, выход которого через цифроаналоговый преобра l зователь 7 подключен к второму входу сумматора 4. К входу управляемого делителя 2 подключен выход блока 8 неградуированной меры. Управляющие входы коммутатора 1 управляемого

25 делителя 2, блока 6 обработки,результатов измерений и блока 8 неградуиро" ванной 1!еры подктпочены к соответствующим выходам блока 9 управления.

В качестве блока 6 обработки результатов измерений может быть использована микроЗВИ, а в качестве блока 9 управления известный блок.

Устройство работает следующим образом.

Коммутатор 1 по команде блока 9

35 управления выход управляемого делителя 2 к входу электрического преобразователя 3. От блока 8 неградуированной меры на вход электрического преобразователя 3 подается поочередно М уровней неградуированных калибровочных сигналов. Каждый из этих уровней Х,..., Х преобразует1 ся преобразователем 3 в величины

У,,..., У,, которые измеряются измен ° ° ф

45 рительным прибором 5 и запоминаются блоком 6 обработки результатов измерений. Затем по команде блока 9 управления управляемый делитель 2 изменяет уровни Х„,..., Х в К раз.

50 Полученные в результате.преобразования величины у,,..., у также изм меряются и запоминаются.

Передаточная характеристика преобразователя 3 описывается выра55 жением

x = s y +e(y)i, (!) где Х вЂ” преобразуемый сигйал;

У вЂ” преобразованная величина;

5300 4 зователя 3 линеаризуется, т.е. приводится к виду

Х = Sy.

В результате использования предлагаемого способа компенсирующая величина определяется с учетом возможных .погрешностей операций преобразования и коррекции, так как она определяется путем такого же преобразования калибровочных сигналов, которому подвергается входной сигнал, поэтому отличия способа обеспечивают повышегде Хл ° ° ° Х„

3 127

S — - крутизна передаточной характеристики; (((y}- нелинейность передаточной .характеристики.

Нелинейность передаточной характеристики V (у) можно представить в виде номинала степени M

Х = S(y+a.у +а у +...+а у +а .у 3, (2)

Для того, чтобы линеаризовать 10 передаточную характеристику, необходимо к результатам преобразования алгебраически прибавить величину, компенсирующую нелинейность Ч(у), а для этого необходимо по результатам 15 преобразования уровней Х,..., Х,„

Х„ Х„ и -" ... -1-" рассчитать коэффициенК К ты а,,..., а„, полинома (2).

Расчет коэффициентов производит- 20 ся в блоке 6 обработки результатов измерений следующим образом. По результатам измерения величин у,...,у„ !

1? и и у,..., у„ составляются две сис1 у у темы уравнений, каждое из уравнений представляет собой полином 2

2 М

X,=éY + У„+ ° ° + -1У 3, (3)

2 М

=s (у +а у +. ° +а у ) и и 1 и (" и 30

=s (y +a (у ) +...+а, (y 1 1)

К "и 1 и м1 и

-В =s(v +a (у ) +...+a (у 1 (4)

Далее уравнения систем (3} и (4)делятся почленно друг на друга и после преобразований получается система уравнений, Y,=

Y Y„+4,fK(Ye) -V с(„ iCK(Y l -"„7, решая которую, блок 6 определяет коэффициенты а,..., а полинома функции Ч (у}. По результатам вычисле-45 ний блок 6 формирует в цифровом виде величину, компенсирующую нелинейность (р(у ), которая цифроаналоговым преобразователем 7 преобразуется в аналоговую форму. 50

После определения компенсирующей величины блок 9 подключает коммутатор 1 к входной шине и преобразова" тель 3 преобразует входной сигнал Ав величину ((, с которой алгебраи- 55 чески суммируется сумматором 4 компенсирующая величина. Таким образом, передаточная характеристика преобрание точности.

При использовании предлагаемого способа нет необходимости измерять уровни калибровочного сигнала и величину их изменения К. Требуется лишь их стабильность за время определения корректирующей величины. Поскольку это время мало, то требования к стабильности йе являются жесткими.

Формула и э о б р е т е н и я

Способ линеаризации передаточных характеристик электрических преобразователей, включающий преобразование входного сигнала, изменение сигнала в К раз и его второе преобразование для получения корректирующей величины, алгебраическое суммирование выходной величины с корректирующей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, второму преобразованию подвергают N. различных значений калибровочного сигнала при К = 1, полученные результаты измеряют и запоминают, затем повторяют преобразование тех же значений при

К ф 1, полученные результаты измеряют .и запоминают, по результатам преобразования при К = 1 составляют первую систему уравнений

Х =S(y +а у +...+а,у" ), и значения калибровочного сигнала; крутизна передаточной характеристики преобразователя; преобразованные величины при К = 1; пбкаэатель степени полинома, аппроксимирующего передаточную характеристику;

Составитель А. Пучковский

Техред В.Кадар

Редактор А. Козориз

Корректор С. Шекмар

Заказ 6554/34

Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1275300 Ь а ..;а — коэффициенты этого на уоавнения второй системы, из по. же полинома, лученной третьей системы уравнений по результатам преобразования K,определяют коэффициенты полинома зования КФ1 составляют вторую систему уравнений а ... а вычисляют передаточную ч м1

° + (g 5 характеристику и отклонение ее от линейной, преобразуют входной сигнал в выходную величину, а отклонение

Ун М " передаточной. характеристики от линейгде У ... У вЂ” преобразованные ве- ной в соответствующей точке исполу°°°ээ личины при К l, делят почленно зуют в качестве корректирующей велиуравнения первой системы уравнений чины.