Цифровая система измерения и обработки

Цифровая система измерения и обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП КСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистичесиик

Республии

G 06 F 15/46 с присоединением заявки И— (23) Приоритет—

Гесударстеенаый комитет

СССР дв делам ммбретеннй н открытий

Опубликовано 30.10.81. Бюллетень М 40 (53) УДК681.325 (088.8) Дата опубликования описания 30.10.81

{72) Автор изобретения

Г. В. Криворучко (7!) Заявитель

Московский ордена Ленина авиационны им, Серго Орджоникидзе

r (54) ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к дискретной автоматике и может найти применение в измерительной технике, в системах автоматизации техцологических процессов, научных исследований,и испытаний сложных объектов.

Известны современные измерительновычислительные комплексы (ИВК), измерительные информационные системы (mC), решающие в самом общем случае задачи4 1О сбора.и преобразования измерительной информации, ее обработки, документирования и хранения результатов Г13 .

Наиболее близкой к-предлагаемой является цифровая измерительная система содержащая измерительные преобразова 15 тели, коммутатор с устройством управления, измерительный блок, переключатель диапазонов измерения, аналогоцифровой преобразователь (АЦП),блоки памяти и регистрирующее устройство.

Функционирование известной системы осуществляется следующим образом..В устройстве управления формируются сигвалы адресов измерительных каналов.

По этим сигналам коммутатор подключает к измерительной цепи системы соответствующие первичные преобразователи.

Аналоговые сигналы с первичных измерительных преобразователей через коммутатор поступают в измерительный блок, режим работы которого соответствует положению переключателя диапа зонов измерения. Аналоговый выходной сигнал измерительного блока поступает на вход АЦП, а дискретный выходной сигнал АЦП в виде двоичного кода отсчета поступает на вход того блока па мяти, который соответствует текущему положению переключателя диапазонов. В дешифраторе адреса, блока памяти код отсчета АЦП является кодом адреса ячейки памяти,,содержимое которой с выхода блока памяти поступает на регистрирующее устройство t2).

Известная система требует подбора первичных измерительных преобразователей, так как разброс их характерйс8775б5 тик и начальных значений приводит с появлению дополнительных ошибок. В некоторых случаях проведение такого подбора не представляется возможным или требует усложнения измерительной системы. Например, при испытаниях авиационных конструкций на прочность для тензометрии на объекте устанавливаются до нескольких тысяч тензорезисторов нескольких различных типов. Каж- to дый из тензорезисторов после установки его на объект в общем случае имеет свое начальное значение сопротивления. В подобных случаях неучет различия характеристик тензорезисторов 15 по типу и начальных значених их сопротивлений может привести к появлению таких ошибок в результатах измерений, которые не будут устраивать пользователя. Другим недостатком, сужающим область применения, является то, что в известной системе могут использоваться измерительные Преобразователи только одного типа и функционального назначения, так как реализуется толь- д5 ко один в текущем диапазоне измерения оператор преобразования кодов АЦП в результат измерения. Необходимо отметить также, что даже для различных измерительных преобразователей одного типа и функционального назначения, имеющих одинаковые начальные значеиия, операторы могут существенно отличаться. Так, . для приведенного выше примера различия в операторе обработки

35 могут быть вызваны тем, что тензоре" зисторы установлены на различных кон струкционных материалах одной конструкции или применяются в неодинаковых условиях.

Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей измерительной системы за счет использования различных типов датчиков, Указанная цель достигается тем, что в цифровую систему измерения и обработки, содержащую M датчиков, первый коммутатор, измерительный блок, аналого-цифровой преобразователь, счетчик адреса, N блоков памяти и регистрирующий блок, выходы которого подключены к выходам соответствующих блоков памяти, выходы М датчиков со" единены с соответствующими входами первого коммутатора, выход которого подключен ко входу измерительного блока, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, причем первый выход счетчика адреса соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход счетчика адреса соединен с управляющим входом измерительного блока, введены сумматор, второй .коммутатор и дополнительный блок памяти, вход которого соединен с первым выходом счетчика адреса, первый выход дополнительного блока памяти подключен ко входу задания типа датчика измерительного блока и управляющему входу второго коммутатора, выходы которого соединены со входами соответствующих блоков памяти, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен ко входу второго коммутатора, а второй выход дополнительного блока памяти соединен со вторым входом сумматора.

На чертеже представлена структурная блок-схема устройства.

Устройство содержит M датчиков 1 различного гипа функционального назначения, соединенных через первый коммутатор 2 с измерительным блоком

3, который связан своим выходом через аналого-цифровой преобразователь

4 с сумматором 5, счетчик 6 адреса, связанный с коммутатором 2, измери- . тельным блоком 3 и дополнительным блоком 7 памяти. Выходы блока 7 памя— ти связаны со входами измерительного блока, сумматора 5 и второго коммутатора 8. Выход сумматора 5 через коммутатор 8 связан со входами Й блоков 9 памяти. Выходы блоков 9 памяти соеди— иены со входами регистрирующего блока 10.

Информация в блоки 7 и 9 памяти записывается до начала рабочих измерений. Число ячеек памяти дополнительного блока 7 памяти соответствует (во всяком случае не менее) числу датчиков

1. Содержимым ячеек памяти, блока 7 явявляются поправки, корректирующие код отсчета АЦП 4 при подключении к измерительной цепи системы соответствующего измерительного канала, и символы, позволяющие идентифицировать по номеру канала тип датчика и необходимый для него оператор обработки. Поправки получают в результате предварительных измерений или/и вычислений, проводимых при настройке системы. Информация о поправках представляется в виде прямого, дополнительного или обратного двоичного кода. Максимально необходи-. мое число разрядов двоичного кода поправки может составлять n + I, где

n — число разрядов выходного кода

АЦП 4; Символы идентификации каналов определяются при подключении датчиков

1 к коммутатору 2 по требуемым операторам обработки информации, а также в соответствии с выходными сигналами блока 2, необходимыми для управления режимом работы измерительного блока 3.

Число основных блоков 9 памяти со- I0 ответствует числу различных операторов обработки измерительной информации1 а содержимым ячеек памяти являются значения измеряемой величины в зависимости У ° = f; (N, g + Ь j), где У результат измерения по каналу .с номеpoM j; f < — оператор преобразования блока 9 памяти с.номером i; Иq и д 1соответственно текущий (рабочии) код отсчета АЦП 4 и поправка из дополни- 20 тельного блока 7 памяти для измерительного канала с номером j.

Максимально необходимое число ячеек памяти блока 9 для реализации предлагаемой системы может составлять не 25

П41 более, чем 2, где n — разрядность

АЦП 4.

Цифровые сигналы с сумматора 5 поступают на один из основных блоков 9 памяти через коммутатор 8. 30

Устройство работает следующим образом.

При задании адреса измерительного канала соответствующий сигнал со счетчика 6 поступает на коммутатор 2 и в дополнительный блок 7 памяти. В дешифраторе адреса блока 7 памяти этот сигнал является адресом ячейки памяти, содержимое которой (соответствующие

Номеру канала символ идентификации и 40 значение поправки) поступает на выходы блока 7 памяти. При этом символ идентификации поступает на входы счетчика

6 и коммутатор 8, а значение поправки на вход сумматора 5. При поступлении 4 сигнала от блока 7 памяти блок 2 формирует и выдает на соответствующий вход измерительного блока 3 сигнал управления режимом его работы, а коммутатор 8 коммутирует соответствующий основной блок 9 памяти к выходу сумматора 5. Аналоговый сигнал датчика 1 через коммутатор 2 поступает на вход измерительного блока 3, с выхода которого сигнал измерительной информации

55 поступает на вход АЦП 4. Преобразованный в цифровую форму сигнал измерительной информации поступает на вход сумматора 5, с выхода которого дискретasiA сигнал, равный сумме поступивших на его входы сигналов от дополнительного блока 7 памяти и АЦП 4, поступает через коммутатор 8 на вход основного блока 9 памяти.

Соответствующая выходному сигналу блока 5 суммирования ячейка памяти блока 9 возбуждается и ее содержимое как результат измерения в необходимом для пользования виде поступает на вход регистрирующего блока 10.

Если удовлетворяет меньшая точность результатов измерения, связь сумматора 5 с соответствующим основным блоком 9 памяти может осуществляться только для m необходимых старших разрядов выходного сигнала блока 5.

В частном случае, когда результаты измерений являются нечетной функцией

Y = 1 (Ит + Ь ), число ячеек соответствующего основного блока 9 памяти через потери точности может быть сокращено. Для этого необходимо, чтобы знаковый разряд выходного кода сумматора 5 не поступал на вход дешифратора адреса блока 9 памяти и суммировался со знаковым разрядом результата выборки из блока 9 памяти.

Соединение входного дешифратора адреса основного блока 9 памяти с выходом АЦП 4 через сумматор 5, связанный с дополнительным блоком 7 памяти,,в котором хранятся поправки, позволя;ет повысить точность измерения для

I датчиков одного функционального на" значения, но с различными начапьными значениями. Соединение нескольких основных блоков памяти через коммутатор

8, управляемый соответствующими сигналами (символы идентификации) дополнительного блока 7 памяти, использование этих сигналов для управления режимом работы измерительного блока 3 позволяет применить предлагаемую систему для измерения с использо ванием преобразователей различного типа и функционального назначения.

Формула изобретения

Цифровая система измерения и обработки, содержащая И датчиков, первый коммутатор, измерительный блок, анапого-цифровой преобразователь, счетчик адреса, Й блоков памяти и регистрирующий блок, входы которого подключены к выходам соответствующих блоков паI мяти, выходы И датчиков соединены с

877565

7 соответствующими входами первого коммутатора, выход которого подключен ко входу измерительного блока, выход которого соединен со входом аналого цифрового преобразователя, причем первый 5 выход счетчика адреса соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход счетчика адреса соединен с управляющим входом измерительного блока, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей за счет использования датчиков различных .типов, в нее введены сумматор, второй коммутатор и дополнительный блок памяти, вход которого соединен с первым выходом счетчика адреса, первый выход дополнительного блока памяти подключен ко вхбду задания типа датчика измерительного блока и управляющему входу второго коммутатора, выходы которого соединены со входами соответствующих блоков памяти, выход аналогоцифрового преобразователя подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен ко входу второго коммутатора., а второй выход дополнительного блока памяти соединен со вторым входом сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Автоматизация экспериментальных исследований. Тезисы докладов на Всесоюзной конференции, Куйбышев, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2586304/24, кл. G 06 F 15/00, 1976 (прототип).

Заказ 9617/74

Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

II3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r . Ужгород, ул . Проектная, 4

Составитель А. Баранов

Редактор В. Петраш Техред Е,Харитончик Корректор В. Бутяга