Способ градуировки информационно-измерительного канала и устройство для его реализации

Способ градуировки информационно-измерительного канала и устройство для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ 1871165 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 210180 (2 f ) 2874525/18-21 с присоединением заявки ¹ 2874550/21 (23) ПриоритетОпубликовано 07.1081. Бюллетень Й9 37

Дата опубликования описания 07.1081 (5g) У л 3. С 06 F 11/00

Государствеииый комитет

СССР

IIo делам изобретеиий и открытий (53) УДХ 5З.089.i .6(088.8) (72) Авторы изобретения

I !

И.И. Кривоносов и Л.М. Критов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ El"O РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к контрольно-измерительной и вычислительной технике, а именно, к способам градуировки информационно-измерительного канала.

Известен способ градуировки информационно-измерительного канала, состоящий в задании входного воздействия и регистрации ответной. реакции измерительного преобразователя (1).

Указанный способ недостаточно точен, универсален, требует значительных временных затрат, что не всегда возможно в условиях испытательного стенда.

Из известных способов, наиболее близким по технической сущности и к предложенному способу, является способ градунровки информационйоизмерительного канала, заключающийся в подаче на вход канала входных сигнаЛов и их контроля, равномерной по диапазону измерения регистрации выходных сигналов каналов на прямом и обратном ходах, установлении и запоминании вида градуировочной характеристики (23.

Недостатками этого способа asляются его ограниченные эксплуата-. ционные качества и малые возможности использования, что связано с необходимостью применения для градуировки высокоточных образцовых средств, малопригодных для целей,автоматизации процесса градуировки и с невозможностью повышения точности путем управления процессом выбора дискретизации и частоты задания эталонного сигнала и регистрации реакций информационно-измерительного канала.

Целью изобретения является pacuwрение возможностей использования и улучшение эксплуатационных качеств.

Поставленная цель достигается тем, что в способе градуировки ин" формационно-измерительного канала, заключающемся в подаче на вход канала сигналов и их контроль, равномерной по диапазону измерения регистрации выходных сигналов на прямом и обратном ходах, снятии н запоминании градуировочйой характеристики, входные сигналы подают параллельно на входы информационно-измерительного и эталонного каналов, снимают и запо" минают вид градуировочной характеристики и производные в каждой ре,гистрируемой точке выходных сигналов, вторично подают на входы каналов входные сигналы, регулируют скорость

871165 изменения амплитуд входных сигналов и частоту опроса в соответствии с законом изменения градуировочной характеристики и производных в каждой регистрируемой точке, регистрируют выходные сигналы, устанавливают и запоминают параметры градуировочной

«характеристики, В устройство, реали зующее способ градуировки информационно-измерительного канала, содержащее источник входного сигнала, информационно-измерительный канал, регистратор и запоминающий блок, дополнительно введены связи, при которых один выход источника сигнала соединен с эталонным каналом, а другой выход — с измерительно-информационным )5 каналом, выход которого соединен с одним входом делителя сигналов, а другой вход:подключен. к выходу масштабного делителя, входы которого соединены: один - с задатчиком, дру- 20 гой - с выходом эталонного канала; выход делителя сигналов соединен с одним входом регистратора, другой вход которого соединен с блоком управления частотой опроса, вход которого соединен с запоминающим блоком; вход запоминающего блока соединен с выходом регистратора, а выход через блок управления скоростью изменения входного сигнала соединен со входом источника сигнала.

Способ заключается в следующем.

Задают от источника максимальный входной сигнал Х на входы информационно-измерительного и эталонного каналов. Плавно меняют амплитуду входного сигнала на прямом и обратном ходах. В каждый момент времени на выходе информационно-измерительного канала будет иметь место сигнал Y< .

На выходе эталонного сигнала будет 40 иметь место сигнал У> . Значение сигнала У. и известной градуировочной зависимости эталонного сигнала дает возможность установить конкретные значения входного сигнала Х э в каж- 45 дый момент времени. С учетом выходных сигналов Y„. информационно-измерительного канала устанавливают вид градуировочной характеристики Y.

f (Хэ), где Хэ = X„. и производнйе в каждой регистрируемой точке выходных сигналов. Вторично подают на входы информационно-измерительного и эталонного каналов от источника входные сигналы. Плавно меняют амплитуду входного сигнала с регулированием скорости изменения амплитуды .входного сигнала и частоты опроса .информационно-измерительного канала в соответствии с законом изменения, вида градуировочной характеристики, 60 и производных в каждой регистрируемой точке выходных сигналов. Тем самым представляется возможным увеличить информативность о тех участках градуировочной характеристики информа- 65 ционно-измерительного канала, где происходит изменение крутизны характеристики, имеются на характеристике экстремумы, перегибы, особые точки °

Обо всех этих изменениях несут информацию производные в каждой регистрируемой точке выходных сигналов.

Регистрируют выходные сигналы Y и запоминают параметры градуировочной характеристики У„.(Х„) информационноизмерительного канала. Везде знак относится к сигналам, имеющим место при вторичной подаче на входы информационно-измерительного и эталонного каналов входных сигналов.

На фиг. 1 показан пример зависимости Y = f(X) с участками разноэначной кривизны; на фиг. 2 и 3 - схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Кривая I отражает реальную характеристику одного из информационноизмерительных каналов. Кривая 11 отражает аппроксимирующую характеристику, имеющую общие точки в сечениях по шкале х. Сечения по шкале расположены равномерно. Как видно из со" поставления кривых Т. и II в районах экстремальных точек а, 4, с погрешности аппроксимации максимальны. Наличие значительных погрешностей вызвано отсутствием необходимой информации о поведении градуировочных характеристик в районах экстремальных точек. На фиг. 1 видно, что в районе максимальной кривизны,И и погрешность максимальна. Значит, для более точной аппроксимации необходимо именно в этой области, в первую очередь, увеличить число сечений. Достичь этого можно на этом участке увеличением частоты опроса при одновременном уменьшении скорости изменения амплитуд входных сигналов.

На фиг. 2 показана функциональная схема устройства, реализующего предложенный .способ градуировки информационно-измерительного канала.

Устройство содержит источник 1 входного сигнала, который своим первым выходом связан с входом эталонного канала 2. Второй выход источника 1 входного сигнала связан с входом информационно-измерительного канала 3.

Выход эталонного канала 2 подключен к первому входу масштабного делителя

4. Второй вход масштабного делителя

4 связан с выходом задатчика 5. Выход масштабного делителя 4 соединен с первым входом делителя б сигналов.

Второй вход делителя б сигналов связан с выходом информационно-измери-. тельного :канала 3. Выход делителя б сигналов подключен на первый вход регистратора 7, а выход регистратора

7 подключен на вход запоминающего блока 8. Первый выход запоминающего блока 8 связан со входом блока 9 управления частотой опроса. Выход

871165

@лона управления частотой опроса 9 соединен со вторым входом регистра.тора 7. Второй выход запоминающего блока 8 соединен со входом блока управления скоростью изменения входного сигнала 10. Выход блока управления скоростью изменения входного сигнала 10 связан со входом источника 1 входного сигнала.

Устройство для реализации способа градуировки информационно-измеритель- (0 ного канала работает следующим образом. Источник 1 вырабатывает входной сигнал X который подается на входы соответственно эталонного 2 и информационно-измерительного 3 каналов.

На выходах каналов 2 и 3 вырабатываются сигналы У ; и Y" . Далее источником 1 изменяется входной сигнал Х. Осуществляется градуировка на прямом и обратном ходах. На выходе эталонного канала 2 будет иметь 20 место текущий сигнал Уэ„, а на выходе информационно-измерительного канала

3 - текущий выходной сигнал Y . Сигнал У; поступает на первый вход масштабного делителя 4. На второй 25 вход масштабного делителя 4 поступает сигнал К, отражающий параметры градуировочной характеристики эталонного канала 2. На выходе масштабного делителя 4 появляется сигнал Х;, З) отражающий конкретные значения входного сигнала Х - источника 1, т.е.

ХЭ = Х„.. Этот сигнал поступает на первый вход делителя б сигналов. На второй вход делителя б сигналов по- З5 . ступает сигнал У1 с выхода информационно-измерительного канала 3.

Делитель б сигналов вырабатывает сигнал, отражающий производные s заданных точках 1 и вид градуировочной характеристики у = f(х ° ) информа- 40 ционно-измерительного канала 3. С делителя б сигналы поступают на ре гистратор 7 и запоминающий блок 8.

После этого вторично от источника

1 входного сигнала на входы эталон- 45 ного 2 и информационно-измерительного

3 каналов поступает сигнал Х. В источнике 1 сигналов производят плавное изменение амплитуды сигнала Х. Блок управления частотой опроса 9 и блок управления скоростью изменения входного сигнала 10 управляют скоростью изменения амплитуды входного сигнала Х. в соответствии с законом изменения производных в точках i градуировочной характеристики информационно-измерительного канала 3. Далее работа устройства осуществляется, как и прежде, до регистрации и запоминания параметров градуировочной характеристики ин- 60 формационно-измерительного какала 3.

На фиг. 3 показана схема устройства (второго варианта), реализующего настоящий способ. 65

Источник 1 входного сигнала под ключен к входу эталонного измерительного преобразователя 2. Кроме того, источник 1 входного сигнала подключен к входу рабочего иэмерительнОго преобразователя 3. Эталонный измерительный преобразователь 2 соединен с одним входом вычислительного блока

4. Ко второму входу вычислительного блока 4 подключен задатчик 5 сигнала коэФФициента преобразования эталонного измерительного, преобразователя.

Выход вычислительного устройства 4 соединен с одним входом первого запоминающего блока 6, второй вход которого соединен с одним выходом блока 7 синхронизации. Выход рабочего измерительного преобразователя

3 соединен с одним входом второго запоминающего блока 8. Второй вход второго запоминающего блока непосред ственно связан со вторым выходом блока синхронизации 7. Первый выход первого запоминающего блока 6 подключен на первый вход умножителя 9, а второй выход первого запоминающего блока б подключен на первый вход делителя 10 сигналов. Второй вход делителя 10 сигналов непосредственно соединен с выходом первого вычитающего блока 11. Первый вход первого вычитающего блока 11 подключен к первому выходу второго запоминающего устройства 8, а второй вход первого вычитающего блока 11 подключен ко второму выходу второго запоминающего блока 8. Один вход второго вычитающего блока 12 связан с третьчм выходом второго запоминающего устройства 8. Второй вход второго вычитающего блока- 12 соединен с выходом умножителя 9. Второй вход умножителя

9 соединен с выходом делителя 10 сигналов и со входом третьего запоминающего блока 13. Выход второго вычитающего блока 12 подключен к блоку 14 выделения экстремума. Выход блока 14 выделения экстремума связан со входом маСштабного делителя 15.

Выход масштабного делителя 15 подключен на вход четвертого запоминающего устройства 16. устройство работает следующим образом.

Источник 1 входного сигнала воздействует на эталонный измерительный преобразователь 2 и на рабочий измерительный преобразователь 3. Выходной сигнал с эталонного измерительного преобразователя 2 поступает на вычислительное устройство 4. В вычислительном блоке 4 происходит взаимодействие выходного сигнала с эталонного измерительного преобразователя 2 и с задатчика 5 сигнала коэффициента преобразования. В результате взаимодействия вышеуказанных сигналов вырабатывается сигнал, 871165

10!

Формула изобретения пропорциональный сигналу источника

1, который фиксируется первым запоминающим блоком б. Таким образом, в принципе, можно задавать источником 1 сигнал произвольной амплитуды, например, максимальной. Затем снижают этот сигнал до нуля ° В каждый момент времени происходит измерение этого изменяющегося сигнала эталонным измерительным преобразователем 2 и перевод этого сигнала к физическому параметру с помощью вычислительного устройства 4 и задатчика 5 сигнала коэффициента преобразования эталонного измерительного преобразователя.

В то же canoe время рабочий измерительный преобразователь 3 вырабатывает сигнал реакции на входной сигнал источника 1. Выходной сигнал рабоче,го измерительного преобразователя 3 попадает на второе запоминающее устройство 8. Работа первого запомиHàþùåãD устройства б и второго запоминающего устройства 8 координируется во времени блоком 7 синхронизации. Со второго запоминающего блока

8 поступают максимальный и нулевой выходные сигналы рабочего измерительного преобразователя 3 на вычитающий блок 11, гце вырабатывается раэностный сигнал. Раэностный,сигнал, отражающий полный динамический диапазон работы рабочего измерительного преобразователя 3, поступает на делитель 10 сигналов, куда поступает также входной максимальный сигнал с первого запоминающего блока 6. .Делитель 10 сигналов на выходе имеет сигнал, пропорциональный коэффициенту преобразования рабочего измерительного преобразователя 3. Сигнал, отражающий информацию о коэффициенте преобразования рабочего измерительного преобразователя 3, поступает на третий запоминающий блок 13. Кроме того, сигнал поступает на умножитель

9, куда поступает и сигнал с первого запоминающего блока, отражающий информацию о конкретных значениях входного сигнала от источника 1. Ум« ножитель 9 на выходе имеет сигналы, отражающие конкретные значения выходной линеаризованной характеристики рабочего измерительного преобразователя 3, проходящей через нулевое и конечное значение реальной градуировочной характеристики рабочего измерительного преобразователя 3. На второй вычитающий блок 12 поступают сигналы, отражающие реальную и линеаризованную градуировочные характеристики рабочего измерительного преобразоватеЛя 3. На вйходе второго вычитающего блока 12 имеем сигналы, отража.ощие,погрешности аппроксимации.

Бышеукаэайные сигналы поступают на блок 14 выделения экстремума. Этот блок выделяет из поступивших на него сигналов ток, который соответствует максимальной погрешности аппроксимации. Последний сигнал поступает на масштабный делитель, где делится пополам, после чего регистрируется четвертым запоминающим блоком 16 °

Таким образом, информация в первом запоминающем блоке 6 и втором запоминающем блоке 8 отражает сведения о реальной, чаще всего нелинейной градуировочной характеристике. Информация в третьем запоминающем блоке 13 и в четвертом запоминающем блоке 16 дает представление о лкнеаризованной градуировочной характеристике рабочего измерительного преобразователя

3 и о максимальной погрешности аппроксимации.

Предложенный способ градуировки информационно-измерительного канала и устройство для его реализации позволят улучшить эксплуатационные качества и расширить возможности их использования.

1: Способ градуировки информационно-измерительного канала, заключающийся в подаче на вход канала сигналов и их контроле, равномерной по диапазону измерения регисярации вы30 ходных сигналов на прямом и обратном ходах, снятии и запоминании градуировочной характеристики, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения возможностей использования и . улучшения эксплуатационных качеств, входные сигналы подают параллельно на входы информационно-измерительного и эталонного каналов, снимают и запоминают вид градуировочной харак40 теристики и производные в каждой регистрируемой точке выходных сигналов, вторично подают на входы каналов вхо ные сигналы, регулируют скорость изменения амплитуд входных

45 сигналов и частоту опроса в соответствии с законом изменения градуировочной характеристики и производных в каждой регистрируемой точке, регистрируют выходные сигналы, устанавливают и запоминают параметры градуировочной характеристики.

2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее источник . входного сигнала, информационно-измерительный канал, регистратор и запоминающий блок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в нем один выход источника сигнала соединен с эталонным каналом, а другой выход— с информационно-иэмерительным кана60 лом, выход которого соединен с одним входом делителя сигналов, а другой вход подключен к выходу масштабного делителя, входы которого соединены: один -. с эадатчиком, другой - с. вы65 ходом эталонного канала; выход де871165 лителя сигналов соединен с одним входом регистратора, другой вход которого соединен с блоком управления частотой опроса, вход которого соединен с запоминающим блоком, при этом вход запоминающего блока соединен с выходом регистратора, а выход через блок управления скоростью изменения входного сигнала соединен со входом источника сигнала.

3. Устройство -по п. 1, содержащее источник входного сигнала, измерительный преобразователь, регистра-, тор и запоминающий блок, о т л -и-ч а ю щ е е с я тем, что в нем ис точник входного сигнала подключен к эталонному и рабочему измерительным преобразователям, выход эталонного измерительного преобразователя под. ключен к одному входу вычислительного блока, ко второму входу которого подключен задатчик сигнала, а выход 20 соединен с одним входом первого за-поминающего блока, второй вход которого соединен с выходом блока синхронизации, первый выход первого sano,минающего блока соединен с первым 5 входом умножителя, а второй выходс первым входом делителя, второй вход которого подключен к выходу первого вычитающего блока, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами второго запоминающего блока, один вход которого соединен с выходом рабочего измерительного преобразователя, второй - co вторым выходом блока синхронизации, а третий выход подключен к одному входу второго вычитающего блока, соединенного через последова" тельно соединенные выделитель экстремума и масштабный делитель с четвертым запоминающим блоком, при этом третий запоминающий блок соединен с выходом делителя и с вторым входом умножнтеля, выход которого подключен к второму входу второго вычитателя.

Источники информации, принятые во внимание при эксгертиэе

1. Роттэ.Испытания насосных уста" новок. М., Недра, 1967.

2. Розенберг В.Я. Введение в теорию точности измерительных систем, M., Советское радио, 1975.

871165

Составитель И. Томкин

Техред М. Рейвес Корректор Н. Швыдкая

Редактор Н. Коляда

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8436/21 Тираж 748 . Подписное

ВНИИПИ ГосударстВенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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