Устройство для линеаризации характеристик измерительных преобразователей

Устройство для линеаризации характеристик измерительных преобразователей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Автор яэобретевия

А.Г. Оевяков

Рязанский радиотехнический ин (7!) Заявятель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике.

Известно устройство для линеариэации характеристик измерительных преобразователей, содержащее датчик, интегратор, компаратор, переключатели, S цифроаналоговый преобразователь, блок памяти, счетчик, блок логики и индикации, которое осуществляет преобразование сигнала аналогового датчика

10 в цифровой код (13.

Наиболее близким к предлагаемому

:является устройство для линеаризации характеристик измерительных преобра- зователей, содержащее датчик и блок интерполяции, выход которого является выходом уст рой с т ва, преду силител ь, включенный между выходом датчика и входом задания преобразуемого параметра вычислительного блока 2j.

Недостаток известных устройств— наличие дополнительной погрешности, обусловленной влиянием на характеристики датчика второстепенного (кос- . венного) параметра исследуемой среды.

Цель изобретения - повышение точ-. ности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройС1во для линеаризации характеристик измерительных преобразователей, содержащее датчик, блок интерполяции, выход которого является выходом устройства, дополнительно содержит компенсирующий датчик, блок памяти и сдвоенный переключатель режимов, подвижные контакты первой и второй контактных групп которого соединены соответственно с выходами основного и компенсирующего датчиков, первые неподвижные контакты первой и второй контактных групп сдвоенного переключателя режимов соединены соответственно со входом формимирования адреса основного параметра и входом формирования адреса KOMheH" сирующего параметра блока памяти, вторые неподвижные контакты первой

89 и второй KoHTBKTHblx групп сдвоенного переключателя режимов соединены соответственнО со Входом задания ОсноВ ного параметра и входом задания ком-, пенсирующего параметра блока интер- . поляции, адресный выход блока интерполяции соединен с адресным входом блока памяти, информационный выход которого соединен со входом задания узлов аппроксимации блока интерполяции, информационные входы блока памяти являются входами задания узлов аппроксимации устройства.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит основной 1 и компенсирующий 2 датчики, блок 3 памяти, блок 4 интерполяции и сдво" енный переключатель 5 режимов.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Предварительно калибруют основной

1 и компенсирующий 2 датчики в диапазонах изменения исследуемого Х и косвенного Y параметров, установив переключатель 5 в верхнее положение.

Калибровка характеризуется следующей совокупностью технологических операций:

- поочередно устанавливают значения

Х. и У(параметров эталонной среды

1 в узловых 1,j-ых точках диапазона их изменения, контролируя их величину с помощью эталонных измерительных приборов;

- измеряют установленные параметры

Х; и У с помощью основного 1 и ком" пенсирующего 2 калибруемых датчиков, помещая их в измерительную среду, и получают с их выходов соответственно величины О1 и Ч;

- фиксируют закодированные знаЧения контрольного параметра Х выходного параметра U„„ линеаризуемого датчика .1 и выходного параметра Ч1, компен" сирующего датчика 2 в ячейке с адресом i j блока 3 памяти.

При выполнении рабочих измерений параметра Х исследуемой среды переключатель 5 переводят в нижнее поло" жение.

Затем помещают чувствительный элемент основного датчика 1 в исследуемую среду. Туда же помещают чувствительный элемент компенсирующего датчика 2 для измерения значения косВенного параметра Y. На выходах основного 1 и компенсирующего 2 датчи ков имеют место параметры О и V.

4747

Параметры U и Ч подаются на вычислительный блок 4, в котором по их значениям определяется начальный адрес I J„обеспечивающий выбор иэ бло-, 5 ка 3- ламяти значений U, v !), U .},ц)

Ч„+, U„,<, V; „. Этй пары значений являются координатами точек треугольника, площадью которого накрывается точка с координатами U u V.

Ip 8 выбранной зоне осуществляется ин терполяция значения Х по известным значениям U, V, О;, Ч; -, U

V„ + >, U 1,.„, V<>+< и ординатам Х; и Х „на основе кусочно-плоскостной аппроксимации по выражению где

И и V

)(=)(° (, )

Н (),„- (v - v, ц.ц-u I -u..

1) 1„1„1 н ( "1 -")

)(.ц ц 1(1 11) ц М - ()

У, ° v. -V. 5 „3+1 Ч5 ЗМ ЧР Ч

25 описывающему алгоритм работы блока 4.

Следует отметить, что для получе" ния скорректированных значений Х могут быть использованы вычисления с использованием аппроксимирующих функций

О Ч„(Х;,Y,,Uq Х, Y); (2)

v - (х, у„, ч„, X, Y) (3) где Х Y - текущие значения параметров измеряемой среды

" значения выходных величин датчиков 1 и 2;

Х;, У, 01> Ч1 - значения входных и выходных величин датчиков

1 и 2, полученных при калибровке.

8 частности Х может быть вычислено по аналитической зависимости, полу» ченной иэ (2) .и (3) в результате следующих. преобразований

Y - -v (x„, Y, ч„, v), откуда Х - 9 СХ;, У;, О„у, U, (х;, У, О, ч)3 -WCx;, Y,, U<>, V<.

О, V) (4)

Зависимость (4), полученная из кон55 крет ных а ппро кси ми ДУюЩих фун кций 2 и 3, может служить основой и для аппаратной и для программной реализации блока 4. 4;:;/

Ь

Дпя реализации вычислительного бло" что и М но с и ка 4 могут испольэова ,что и М, но с использованием вместо дящего или раз пользоваться методы сле Х и развертывающего уравнове; ° узлового значения У;g, которое шивания пра правых и левых частей ратакже фиксируется в блоке памяти устроиства при калибровке. Вычисление ными величинами в и . ри этом извест- 5 X и У и и в инами являются U и Ч, а и при двух параметрических измерениях может быть осуществлено посми - и . При реализации ледоаательно или параллельно во вре" на целесообразно использовать итера ио мени в зависимости от конкретной итерационные методы поиска реализации интерполятора. ний и, одновременно удов- ©: летворяющи я их равенствам (2) и

Кроме того, предлагаемое устрой3 в ко. . ство может быть .реализовано как торые поочередно проверяются при каж," а аналоговыми, так и цифровыми средОднако бо ствами, что поз валяет использовать днако наиболее просто блок 4 реализуетс уется, если в процессе калибровки 15 его при построении датчиков и изме- . рительных преобразователей, применявдатчиков 1 и 2 получают табличную зависимость вида . мых практически во всех областях

» (О.", Ч )

13 1% 3 Применение предлагаемого устройВ зтом случае при калибровке задаства а сочетании с современными ются значения U» и Ч, которые долж- фф, ны быть на выходе датчиков 1 и 2, а, средствами микроэлектронной вычисвходные параметры Х и т подбирают лительной техники позволяет создавать высококачественные иэмерительтак„ чтобы получить заданные 0 и Ч

Т б ные, информационные и управляющие аким образом, можно получить засистемы. данный закон разбиения области вос- 25 произведения функции (например с равномерным шагом).. Формула изобретения

Процесс калибровки усложняется, но аппроксимирующая зааисимос"ь Устройство для линеаризации характеристик измерительных преобраэобыть легко вычислена как аналоговыми, так и цифровыми средствами. Отметим что табличная зависимость вида (g) ч а ю щ е е с я тем, что с елью может быть получена также расчетным о, с целью

35:повышения точности, оно содержит компенсирующий датчик, блок памяти и

Предлагаемое устройство для лине- сдвоенный переключатель режимов подр жимов, аризации характеристик измерительных вижные контакты первой и второй кон" преобразователей позволяет более точ" тактных групп которого соединены соно измерять параметры объектов, чем ответственно с выходами основного и известное, за счет уменьшения побоч- компенсирующего датчиков, первые неного влияния косвенного параметра. подвижные контакты первой и второй

Для целого ряда датчиков {давления, контактных групп сдвоенного перерасхода, температуры, вязкость и ключателя режимоа соединены саотаетт.д. ), особенно подверженных влияф5 ственнс со входом формирования адресэ нию вторичных параметров, это имеет основного параметра и входом формиро» важное значение и предлагаемое уст- вания адреса компенсирующего парамет" ройство позволяет в несколько раз ра блока памяти, вторые неподвижные повысить точность линеаризации их контакты первой и второй контактных характеристик. групп сдвоенного переключателя режи"

Устройство может эффективно при- мов соединены соответственно со ахоменяться в системах с двумя датчика- дом задания основного параметра бломи, на характеристики которых взаим- ка интерполяции и входом задания комно влияют измеряемые параметры, т.е. пенсирующего параметра, адресный выв системах, где параметр Y является ход блока интерполяции соединен с косвенным для Х, а Х - косвенным 5 адресным входом блока памяти, инфор5 для Y. В этом случае истинные значе- мационный выход которого соединен со ния второго измеряемого параметра Y входом задания узлов аппроксимации ючисляются по той же зависимости, блока интерполяции, информационные

894747 (4,) (gi

Составитель Н. Балабошко

Редактор Л. Пчелинская Техред Е, Харитончик Корректор С. Щомак

Заказ 11492/80 Тираж 748

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подпи сное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 входы блока памяти является входами задания узлов аппроксимации устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник Ilo нелинейным схемам. Под ред. Д. Шейнголда. М., "Мир", 1977, с. 374-376, фиг. 3. 5. 16.

2. Там же, с. 96"97, Фиг 2 ° 3 (прототип).