Многоканальное измерительное устройство

Многоканальное измерительное устройство

Реферат

 

Изобретение относится к технике электрических измерений. Целью изобретения является - повышение быстродействия и достоверности устройства. Изобретение позволяет существенно увеличить протяженность общей линии связи аналоговых сигналов обслуживаемых датчиков, при этом также обеспечивается повышение частоты вопроса измерительных каналов. Выделение части измерительной цепи устройства в виде субболока обеспечивает включение обшей линии связи в контур с обратной информационной связью, что обеспечивает уменьшение влияния помех на передаваемые аналоговые сигналы и служит повышению точности результатов опроса обслуживаемых датчиков. 1з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к технике электрических измерений, а точнее к многоканальным средствам электроизмерительной техники, обеспечивающим получение результатов измерений сигналов от различных датчиков электрических и неэлектрических величин с электрическим выходом, которые используются в одном измерительном эксперименте.

Преимущественное использование изобретения предполагается при комплексных испытаниях различных механических конструкций, их отдельных частей, в том числе таких, как тепло- и электроэнергетические объекты, трубопроводы, корпуса транспортных средств, исследованиях свойств конструкционных материалов.

Известно многоканальное устройство, предназначенное для работы с датчиками различных типов. Наиболее характерным признаком его являются унифицирующие измерительные модули, содержащие выходной коммутатор аналоговых сигналов, каждые десять измерительных каналов которого конструктивно объединены с соответствующим измерительным преобразователем одного из трех типов дешифраторов выходов унифицирующих преобразователей, которые с его помощью соединены с групповым усилителем, выход которого подсоединен к входу аналого-цифрового преобразователя, устройство управления, отдельное вычислительное средство.

Недостатками этого устройства являются его определенная аппаратурная избыточность и относительно малое быстродействие.

Из известных многоканальных измерительных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является измерительно-вычислительный комплекс К742, состоящий из блоков входных коммутаторов, обслуживающих до 128 датчиков каждый, объединяемых блоком мультиплексора входных коммутаторов, при этом общая длина линий связи от датчиков до входных коммутаторов (l₁) и от последних до блока аналогового мультиплексора (l₂) составляет около 40-50 м, длина линии связи от блока мультиплексора входных коммутаторов (l₃) до следующего блока программируемого нормирующего преобразователя не должна превышать 50-60 м. Блок программируемого нормирующего преобразователя конструктивно объединяет такие узлы устройства, как аналоговый мультиплексор, перестраиваемый измерительный преобразователь, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и контроллер. При этом информационные и управляющие выходы котроллера связаны с входами аналогового мультиплексора, перестраиваемого измерительного преобразователя и блоком управления устройства, управляющие и информационные входы которого связаны двусторонними линиями связи с программируемым нормирующим преобразователем, входными коммутаторами, мультиплексором входных коммутаторов и внешним потребителем.

В прототипе реализована поставленная в изобретении цель: расширение функциональных возможностей многоканальных измерительных устройств при уменьшении аппаратурной избыточности. Однако прототипу свойственен ряд недостатков, ограничивающих его использование, а именно относительно небольшая общая протяженность линий связи от датчиков до входа АЦП, весьма существенное влияние электромагнитных помех в линиях связи от датчиков до АЦП, уменьшение точности (достоверности) результатов измерений сигналов датчиков при повышении скорости опроса датчиков.

Цель достигается тем, что в многоканальное измерительное устройство, содержащее коммутатор, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а информационные (аналоговые) входы являются информационными входами устройства, аналоговый мультиплексор, первый вход которого подключен к выходу коммутатора, второй вход соединен с первым выходом контроллера, а выход подключен к первому входу перестраиваемого измерительного преобразователя, второй вход которого соединен с вторым выходом контроллера, вход которого подключен к второму выходу блока управления, причем выход перестраиваемого измерительного преобразователя подключен к входу АЦП, первый вход-выход блока управления является входом-выходом устройства, введен второй контроллер, первый вход-выход которого соединен с входом-выходом АЦП, а второй вход-выход подключен к второму входу-выходу блока управления, а также тем, что во втором контроллере наряду с блоком буферной памяти предусмотрены два дешифратора, при этом выход блока буферной памяти подсоединен к первому входу второго дешифратора, второй вход которого подключен к первому выходу первого дешифратора, второй выход которого подсоединен к входу блока буферной памяти, вход-выход которого является первым входом-выходом второго контроллера, второй вход-выход которого образован объединением входа первого дешифратора с вторым входом блока буферной памяти и выходом второго дешифратора.

Существенность введенных отличий состоит в том, что для достижения поставленной цели в отличие от цели, достигаемой в прототипе, очевидно, что физическая протяженность и число линий связи в рассматриваемых устройствах всегда, без исключений, накладывает ограничения как на скорости передачи электрических сигналов от датчиков, так и на качество (точность, достоверность) передаваемой с их помощью информации. Поэтому во всех подобных технических средствах стремятся, по возможности, предельно сокращать как протяженность, так и само число таких линий связи. С учетом сказанного, но исходя из необходимости обеспечения заданной общей протяженности линий связи от датчиков до потребителя в предлагаемом техническом решении предусматривается возможно большее сокращение протяженности отдельных участков и количества линий связи, при этом предлагается наиболее протяженным участком линии связи, передающим аналоговые сигналы от датчиков, выполнить участок линии связи между входом блока перестраиваемого нормирующего преобразователя и входом АЦП. Иными словами конструктивно аналоговый мультиплексор и перестраиваемый измерительный преобразователь из блока программирующего нормирующего преобразователя следует перенести в блок коммутирующего устройства прототипа, сведя тем самым к минимуму протяженность соответствующих участков линий связи. При выполнении указанного, учитывая сказанное выше, один контроллер необходимо разместить в непосредственной близости к аналоговому мультиплексору и перестраиваемому измерительному преобразователю, а другой контроллер поместить как можно ближе к АЦП и к блоку управления. При указанном расположении блоков и узлов многоканального измерительного устройства обеспечивается существенное уменьшение длины ряда линий связи и с управляющими сигналами, что особенно важно для контроллера, работающего с АЦП, операции в котором должны совершаться за доли микросекунды.

С учетом сказанного проводят сравнительный анализ составляющих погрешности результата измерений сигнала датчика напряжения с помощью устройства-прототипа и предлагаемого устройства. Для конкретности считают, что на участке линии связи от датчика до коммутатора действует аддитивная помеха U₁, а на участке от выхода коммутирующего устройства до входа АЦП действует помеха U_2. Погрешности узлов обоих сравнительных устройств одинаковы. Также полагают, что опробование устройств выполнено, т.е. тип датчика, его схема включения, диапазон измерения АЦП установлены. В соответствии со сказанным сигнал напряжения, действующий на вход АЦП, U_вх и показание АЦП можно представить выражениями для устройства-прототипа U_вх = [U_д + U₁ + U₂ - (U_к + Uк)]К₁(1 + + К) = С₁N₁, (1) для предлагаемого устройства U_вх = [U_д + U₁ - [U_к + U_к)]K₂)1 + K) + + U₂ = С₁N₂.

После некоторых алгебраических преобразований и пренебрежения членами представляющих составляющие погрешностей второго порядка можно получить для устройства-прототипа U_д+ U₁+ U₂ + U_K+K(U_д) = N+N, для предлагаемого устройства U_д- U_К+ U₁ + U_K + + K₂ (U_д- U_к) = N+U, где U_д - измеряемое напряжение сигнала датчика; U₁ - напряжение помехи на участке датчик - коммутатор; U₂ - напряжение помехи на участке коммутатор - вход АЦА; U_к - напряжение компенсации, в нашем примере для устройства-прототипа U_к = 0 (середина диапазона измерения), для предлагаемого устройства значение U_к определяется значением середины поддиапазона в диапазоне измерений АЦП; U_к - погрешность установки значения U_к; К₁ - расчетное значение коэффициента усиления в перестраиваемом измерительном преобразователе (для устройства-прототипа); К₂ - то же, что и К₁, но для предлагаемого устройства; К - относительная погрешность установки К₁ (или К₂), К₁ = К₂; С₁ - значение единицы младшего разряда кода отсчета АЦП; N₁^' - составляющая кода счета, соответствующая значению U_д; N_1,o - составляющая кода отсчета, соответствующая значение абсолютной погрешности АЦП; N_1,1 - составляющая кода отсчета, соответствующая значению помехи U₁; N_1,2 - составляющая кода отсчета, соответствующая значению помехи U₂; U_1,3 - составляющая кода отсчета, соответствующая значению U_к; U_1,4 - составляющая кода отсчета, обусловленная погрешностью К; N₂^' - составляющая кода отсчета, соответствующая значению разности U_д - U_к; _N2,i; i = 0-4 - составляющая кода отсчета, соответствующая N_1,i, но не для прототипа, а для предлагаемого устройства.

Изложенное выше свидетельствует о наличии в заявленном решении признаков отличительных от прототипа, включающих как дополнительные элементы, так и ранее неизвестные связи между ними и элементами прототипа. Эти элементы (контроллер, АЦП, блок буферной памяти, дешифраторы) находят широкое применение в измерительной технике. В заявленном техническом решении они использованы по своему прямому назначению, проявляя при этом в отдельности известные свойства. Однако взятые в совокупности эти элементы и элементы прототипа проявляют новое свойство - уменьшение значений отдельных составляющих погрешности, т. е. повышение точности результата измерений, не повторяющее ни одно из известных свойств отличительных признаков, не являющихся их суммой. Другими словами каждый из введенных элементов, отдельно взятый, необходим для обеспечения сформулированного положительного эффекта, а они вместе, т. е. с учетом их взаимосвязей, достаточны, чтобы отличить предлагаемое многоканальное измерительное устройство в целом от других подобного назначения и характеризовать его в том качестве, которое проявляется в повышении точности результатов измерений сигналов датчиков.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 дан пример выполнения перестраиваемого измерительного преобразователя; на фиг.3 - пример выполнения первого контроллера; на фиг.4 - пример выполнения второго контроллера; на фиг.5 - пример выполнения блока управления.

Предлагаемое многоканальное измерительное устройство (фиг.1) содержит блок 1 управления, соединенный с коммутатором 2, первым контроллером 3, вторым контроллером 4, при этом информационный вход коммутатора 2 является информационным входом устройства, выход коммутатора 2 связан с первым входом аналогового мультиплексора 5, второй вход которого соединен с первым выходом первого контроллера 3, выход аналогового мультиплексора 5 соединен с входом перестраиваемого измерительного преобразователя 6, второй вход которого подключен к второму выходу первого контроллера 3, выход перестраиваемого измерительного преобразователя 6 подключен к входу АЦП 7, вход-выход которого подключен к первому вход-выходу второго контроллера 4.

Блок 1 управления соединен с коммутатором 2, первым контроллером 3, вторым контроллером 4 и внешним потребителем линиями связи 8, 9, 10 и 11 соответственно, при этом линии 10 и 11 связи выполнены двусторонними типа вход-выход. Выход коммутатора 2 линией 12 связи соединен с первым входом аналогового мультиплексора 5, второй вход которого линией 13 связи подключен к первому выходу первого контроллера 3. Второй выход последнего линией 14 связи соединен с вторым входом перестраиваемого измерительного преобразователя 6, первый вход которого линией 15 связи подключен к выходу аналогового мультиплексора 5. Выход перестраиваемого измерительного преобразователя 6 соединен линией 16 связи с входом АЦП 7, вход-выход которого подключен к первому вход-выходу второго контроллера двусторонней линией 17 связи.

Перестраиваемый измерительный преобразователь 6 (фиг.2) предназначен обслуживать тензорезисторные, термометрические, термоэлектрические датчики, а также датчики с унифицированным выходом по напряжению (по авт.св. СССР N 865011) и содержит источник 18 опорного тока (напряжения), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 19, измерительный усилитель 20 с двумя независимыми входами. Указанные узлы управляются командами, поступающими от первого контроллера 3 по линиям 21, 22, 23 связи соответственно. Аналоговые сигналы проходят аналоговый мультиплексор 5 по линиями 24, 25 связи, по линии 27 связи от источника 18 опорного напряжения к ЦАП 19, выход которого линией 28 связи подключен к одному из входов измерительного усилителя 20, к другому входу которого по линии 26 связи подводится измеряемое напряжение с выхода аналогового мультиплексора 5. Выход измерительного усилителя 20 является выходом перестраиваемого измерительного преобразователя 6, который линией 16 связи подсоединен к входу АЦП 7.

Первый контроллер 3 (фиг.3) обеспечивает выполнение многочисленных (в примере до 100) программ совместного функционирования аналогового мультиплексора 5 и перестраиваемого измерительного преобразователя 6 и состоит из трех дешифраторов 29, 30, 31 и блока 36 буферной памяти. Выходы дешифраторов 29 и 30 подключены к первому и второму входам дешифратора 31 линиями 34 и 35 связи соответственно. Дешифратор 31 преобразует линейные десятичные коды с выходов дешифраторов 29 и 30 в единичный позиционный код, который с выходов дешифратора 31 по линиям 13 и 14 связи управляет работой ключевых элементов аналогового мультиплексора 5 и перестраиваемого измерительного преобразователя 6 соответственно. Входы дешифраторов 29 и 30 по линиям 32 и 33 связи получают двоичные коды программы работы ключевых элементов с второго выхода блока 1 управления. В блок 36 буферной памяти с соответствующими масштабными изменениями можно записывать значения кодов, управляющих работой ЦАП 19, входящего в состав перестраиваемого измерительного преобразователя 6, которые вводятся в него по линии 22 связи, при этом соответствующие управляющие входы вводятся в блок 36 буферной памяти по линии 37 связи, соединенной с вторым выходом блока 1 управления. Первый контроллер 3 связан с блоком 1 управления, аналоговым мультиплексором 5 и перестраиваемым измерительным преобразователем 6 линиями 9, 13 и 14 связи соответственно.

Второй контроллер 4 (фиг.4) обеспечивает функционирование АЦП 7, связан с блоком 1 управления и АЦП 7 двусторонними линиями 10 и 17 связи соответственно и содержит два дешифратора 38, 39 и блок 40 буферной памяти. Вход дешифратора 38 и первый вход-выход блока 40 буферной памяти соединены линиями 42 и 41 связи с вторым входом-выходом блока 1 управления, от которого (и в который) поступают коды как номеров программ работы контроллера 4, так и коды результатов измерений сигналов датчиков. Первый выход дешифратора 38 линией 43 связи подсоединен к первому входу дешифратора 39, второй выход дешифратора 38 линией 44 связи подключен к входу блока 40 буферной памяти, выход которого подключен к входу дешифратора 39 линией 45 связи, а второй вход-выход является первым входом-выходом контроллера 4, который линией 17 связи соединен с входом-выходом АЦП 7. Выход дешифратора 39 линией 46 связи (которая вместе с линиями 41 и 42 связи образуют двустороннюю линию 10 связи) подключен к второму входу-выходу блока 1 управления.

Дешифратор 39 предназначен для определения кода поддиапазонов, значения которых должны быть переданы в блок 1 управления. В приводимом примере дешифратор определяет восемь поддиапазонов, на которые равномерно разделен весь диапазон возможных значений кода результата измерений. Если, например, диапазон возможных значений кода результата измерений находится в пределах от минус 10000 до плюс 10000 единиц отсчета, то этот диапазон в 20000 единиц разбивается на поддиапазоны по 2500 единиц в каждом. Таким образом, поддиапазон "0" находится в границах от минус 10000 до минус 7500 единиц отсчета, поддиапазон "1" - в границах от минус 7500 до минус 5000 единиц отсчета, поддиапазон "3" - в границах от минус 2500 до 0000 единиц отсчета ... и, наконец, диапазон "7" - в пределах от плюс 7500 до плюс 10000 единиц отсчета. В результате сравнения кода отсчета, поступившего в дешифратор 39 от блока 40 буферной памяти, с границами поддиапазонов с выхода дешифратора 39 по линии 46 связи в блок 1 управления передается код поддиапазона, в который попадает сравниваемый код отсчета.

Блок 1 управления (фиг.5) обеспечивает взаимодействие всех остальных составляющих многоканального измерительного устройства и связь с внешним потребителем (ЭВМ) и содержит узел 49 приемопередатчиков, узел 50 гальванического разделения, дешифраторы 51 и 52, регистры 53-57 и узел 47 синхронизации, обеспечивающий необходимую временную диаграмму функционирования всего многоканального измерительного устройства. Регистры 53, 54 и 55 предназначены для передачи в многоканальное измерительное устройство необходимой командной и служебной информации, поступающей от внешнего потребителя на первый вход-выход блока 1 управления по линии 11 связи. Эта информация, передаваемая, например, 16-разрядными словами, проходит узел 49 приемопередатчиков, с выхода которого по линии 59 связи проходит узел 50 гальванического разделения, далее по линии 60 связи попадает на вход дешифратора 51 и после дешифрации попадает по линиям 61, 62, 63 на входы регистров 53, 54, 55 соответственно. В результате на выходе регистра 53 образуется код адреса подключаемого датчика, который с первого выхода блока 1 управления по линии 8 связи поступает на второй вход коммутатора 2, на выходе регистра 54 образуются коды, которые с второго выхода блока 1 управления по линии 9 связи и с второго входа-выхода блока управления по двусторонней линии 10 связи подаются на вход первого контроллера 3 и на второй вход-выход второго контроллера 4 соответственно. По линии 9 связи с второго выхода блока 1 управления на второй вход первого котроллера 3 с выхода регистра 55 по линии 37 связи передается код, определяющий значение выходного напряжения ЦАП 19, входящего в состав перестраиваемого измерительного преобразователя 6. С регистра 55 по линии 41 связи, входящей в двустороннюю линию 10 связи, передается в блок 40 буферной памяти второго контроллера 4 код, определяющий режим функционирования АЦП 7. На входы регистров 56 и 57 с второго входа-выхода второго контроллера 4 по линиям 41 и 46 связи, входящим в состав двусторонней линии 10 связи, поступают соответственно код номера поддиапазона (регистр 56) и код результата измерения (регистр 57). С выходов регистров 56 и 57 по линиям 64 и 65 связи соответственно эти коды поступают на входы дешифратора 52, с выхода которого дешифрированные коды по линии 48 связи поступают на вход узла 50 гальванического разделения, после которого по двусторонней линии 59 связи, указанная кодовая информация поступает на вход узла 49 приемопередатчиков, с входа-выхода которого по двусторонней линии 11 связи, указанная информация передается внешнему потребителю (ЭВМ). Все операции в дешифраторах, регистрах и в других узлах устройства (совершаются) синхронизируются тактовыми импульсами, вырабатываемыми в узле 47 блока 1 управления.

Все функции блока 1 управления выполняет персональный компьютер, например, типа РС-АТ.

Действие предлагаемого многоканального измерительного устройства рассматривается на примере измерения напряжения с выхода датчика унифицированного сигнала в диапазоне 10В.

Допускают, что измеряемое напряжение равно плюс 3В, устройство работает с ЭВМ в режиме программного обмена. Для определенности полагают, что датчик унифицированного сигнала Д включен по двусторонней схеме на Р₁-вход коммутатора 2, а на вход Р₃ коммутатора также по двухпроводной схеме включен термоэлектрический термометр Т_п. Основные параметры измерительных узлов устройства: диапазон измерения АЦП 7 10В, его быстродействие 5 мкс, цена деления (единица наименьшего разряда кода отсчета) 1 мВ, погрешность измерения напряжения АЦП 5 мВ (0,025% от диапазона измерения). Погрешность ЦАП 19 перестраиваемого измерительного преобразователя 6 (0,01%) , 2 мВ. Погрешность коэффициента передачи программируемого измерительного усилителя 20, перестраиваемого измерительного преобразователя 60,05%.

Работа устройства начинается с проверки его функционирования, в ЭВМ заносится программа работы с устройством, в которой указываются типы используемых датчиков, адреса их подключения к коммутатору 2, диапазоны измерения, при этом, как правило, датчики опрашиваются последовательно друг за другом с первого входа коммутатора по последний, хотя в общем случае последовательность и порядок опроса датчиков произвольны. Дальнейшее описание удобнее проводить с помощью фиг.6, на которой изображены все основные составляющие блоки и узлы предлагаемого устройства и отдельные линии связи, позволяющие яснее представить действие устройства при оговоренных выше начальных условиях.

После установки рабочего режима в блок 1 управления из ЭВМ по линии 11 связи поступает командная информация (условно К12), которая содержит инструкцию по следующим операциям.

В коммутатор 2 по линии 8 связи послать команду о подключении его информационного входа Р₁ к выходу коммутатора. В первый контроллер 3 с второго выхода блока 1 управления по линии 9 связи поступает команда L₁, номер которой и содержит всю необходимую информацию о датчике, подключенном к информационному входу Р₁. По дешифрации указанной команды с первого выхода первого контроллера 3 по линии 13 связи на второй вход аналогового мультиплексора 5 и с второго выхода контроллера 3 по линии 14 связи на второй вход перестраиваемого измерительного преобразователя 6 поступают сигналы (команды), которые обеспечивают замыкание ключевых элементов аналогового мультиплексора 5, подачу на входу ЦАП 19 перестраиваемого измерительного преобразователя 6, который обеспечивает появление на выходе ЦАП 19 напряжения компенсации U_к. установку нужного коэффициента усиления программируемого измерительного усилителя 20 перестраиваемого измерительного преобразователя 6. Как показано на фиг.6, при выполнении указанного на входах программируемого измерительного усилителя 20 устанавливаются напряжение от подключенного датчика U_д и напряжение компенсации U_к. Разность указанных напряжений, усиленная в К раз, по линии 16 связи попадет на вход АЦП 7.

Одновременно с второго входа-выхода блока 1 управления по двусторонней линии 10 связи на второй вход второго контроллера 4 поступает команда М₁, по которой выполняются прием и размещение в блоке 40 буферной памяти исходного кода напряжения компенсации N_к, причем при первом, начальном, опросе датчиков этот код компенсации обычно соответствует середине диапазона изменений выходного сигнала опрашиваемого датчика, при последующих опросах значения кодов компенсации либо остаются равными начальным значениям кода компенсации N_к^', либо соответствуют значениям середины того поддиапазона, в который попадают предыдущие значения измеряемых сигналов опрашиваемых датчиков; синхронизация работы АЦП 7 с остальными операциями в устройстве; масштабные преобразования с исходными кодами отсчетов (обычно для получения каждого кода отсчета используются два или четыре исходных кода отсчета) и начальным кодом N_к напряжения компенсации; получение кода отсчета (результата измерения N_и), который с входа-выхода АЦП 7 по двусторонней линии 17 связи попадает на первый вход-выход второго контроллера 4, в блок 40 буферной памяти, из которого с второго входа-выхода второго контроллера 4 по двусторонней линии 10 связи код N_ипопадает на второй вход-выход блока 1 управления (в регистр 57); определение номера поддиапазона в дешифраторе 39 и передача его значения в блок 1 управления (в регистр 56) по двусторонней линии 10 связи от второго входа-выхода второго контроллера 4 до второго входа-выхода блока управления. После предусмотренных преобразований информации в блоке 1 управления последняя с первого входа-выхода блока управления по двусторонней линии 10 связи передается в ЭВМ для дальнейшего использования.

С учетом сказанного при начальном (первом) измерении сигнала датчика Д начальное значение напряжения компенсации U_к = 0. Учитывая, что в первом измерении значение коэффициента усиления программируемого усилителя 20 равно К^' = 1, с учетом принятых значений погрешностей ( U_к= 2 мВ, К = 0,05% , АЦП = 5 мВ) получают, что измеряемое значение напряжения (3000 мВ) находится в пределах N^'(P₁) = 3000 (2 + 1,5 + 5,0) = = (30008,5) мВ, при этом получен код номера поддиапазона, равный "5", что соответствует области от плюс 2500 до плюс 5000 единиц отсчета АЦП 7.

Очевидно, что серединой поддиапазона "5" является значение 3750 мВ, чему и соответствует новый код напряжения компенсации для ЦАП 19. В этом случае расчетный коэффициент усиления программируемого усилителя 20 К" = 8. При прочих равных условиях следующий результат измерения сигнала датчика Д находится в пределах N^"(P₁) = 3750 - (750 3) 5/8 = = (3000 4) мВ, т.е. область значений измеряемого напряжения в этом случае уменьшается в 2 раза, что свидетельствует о повышении точности полученного результата измерения.

Для уяснения отдельных моментов работы перестраиваемого измерительного преобразователя 6 рассмотрим получение результатов измерений сигнала термопары Т_п, подсоединенной к входу Р₃ коммутатора 2. В этом случае диапазон измерения будет 0,1, а не 10В, как в предыдущем примере. Соответственно и диапазон возможных значений напряжения компенсации находится в области 0,1В. Поскольку диапазон измерений АЦП 7 во всех случаях остается неизменным (т. е. 10В), то это приводит к необходимости соответственного увеличения коэффициента передачи программируемого измерительного усилителя 20 (фиг. 6), при начальном (первом) измерении расчетное значение должно быть К^I' = 100, а для всех следующих K^" = 800. Цена единицы наименьшего разряда кода результата измерения в этом случае равна = =10 мкВ, хотя погрешность самого АЦП 7 остается прежней (0,025% от диапазона 20В).

С учетом изложенного, принимая во внимание, что относительные погрешности основных узлов устройства не изменились, полагая, что измеряемый сигнал термопары 20 мВ, можно установить, что при первом измерении полученные значения N^'(P₃) находятся в пределах 200,08 мВ в поддиапазоне "3" (от 0 до 2500 единиц) АЦП 7. Как следует из процедуры следующих измерений, напряжение компенсации U_к = 12,5 мВ, K^" = 800, а следовательно, значения измеряемого сигнала датчика Т_п находятся в пределах N^"(P₃) = [20(0,02 + 0,004 + 0,006)] = = (20 0,03) мВ.

Таким образом, при равных прочих условиях и в этом случае точность результата существенно возрастает.

Введение в состав устройства второго контроллера, дешифратора поддиапазонов обеспечивает при новой конструктивной компоновке повышение точности результатов измерений как при увеличении протяженности общей для всех датчиков линии связи до АЦП, так и при увеличении общего быстродействия, поскольку влияние фактических параметров указанной линии связи и помех, в ней возникающих, так же как и влияние погрешности АЦП весьма существенно уменьшаются.

Формула изобретения

1. МНОГОКАНАЛЬНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее коммутатор, управляющие входы которого соединены с первым выходом блока управления, информационные входы являются информационными входами устройства, аналоговый мультиплексор, первый вход которого подключен к выходу коммутатора, второй вход соединен с первым выходом контроллера, выход аналогового мультиплексора подключен к первому входу перестраиваемого измерительного преобразователя, второй вход которого соединен с вторым выходом контроллера, вход которого соединен с вторым выходом блока управления, выход перестраиваемого измерительного преобразователя подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, первый вход-выход блока управления является входом-выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, в него введен второй контроллер, первый вход-выход которого соединен с входом-выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход-выход второго контроллера соединен с вторыми входом-выходом блока управления.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй контроллер содержит первый и второй дешифраторы и блок буферной памяти, первый вход-выход блока буферной памяти является первым входом-выходом контроллера, выход блока буферной памяти подключен к первому входу второго дешифратора, второй вход которого соединен с первым выходом первого дешифратора, второй выход которого соединен с входом блока буферной памяти, вход первого дешифратора объединен с вторым входом-выходом блока буферной памяти и выходом второго дешифратора и являются вторым входом-выходом контроллера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6