Цифровое устройство для линеаризации характеристики измерительных преобразователей Советский патент 1983 года по МПК G06F17/00 

СД

00 со Изобретение относится к электроизмёрениям, где использук гся частотно-цифровые приборы с различными типами преобразователей неэлектрических величин в электрическую, имеющих нелинейную передаточную характеристику.. По основному авт. св. № 698000 известно цифровое устройство для линеа-г ризации характеристики измернтельньп; пре обр а зовател ей, с од ержаще е бл ок вычитаНИИ и суммирования, вход которого сое динен с выходом преобразователя параметра в число импульсов (вход устройства), а выход соединен с входом первого счетчика, выходы которого подключены к информационным первым юсодам коммутирующей матрицы, первый и второй выходы которой соединены с первым и вторым входами блока вычитания и оум- мирования, причем к одному из вьосодов первого счетчика подключен вход делителя частоты, выход которого соединен с входом второго счетчика (участков аппроксимации) , вьосоды которого подключены к входам дешифратора, выходы деаиифратора соединены с входами блока выбора характеристик, состоящего из наборного поля и переключателя, а выходы блока выбора характеристик соедине ял с управляющими вторыми входами коммугирующей матриць. В схеме этого устройстве производится разбивка всего диапазона изменения выходного сигнала преобразователя на участки аппроксимации. На каждом участке с выходным сигналом преофазрвателя суммируется или вьгактается постоянное для данного участка число. Линеаризация сосгбкт в параллельном смещении участков характеристики относительно исходной передаточной характеристики преобразователя fl3 Недостатком игвестного устройства является то, 1то азтроксимируемыё участ ки сохраняют свое произвольное расположение относительно идеальной линеаризованной характеристики, что приводит к снижению точности линеаризации. Цель изобретения - повышение точности линеаризации передаточной характери тики измерительного преобразователя за счет коррекции линеаризованной характе ристики прототипа. Поставленная цель достигается тем, что в цифровое устройство для линеаризации характеристики измерительных преобразователей введены блок памяти граничного значения и кртоет нса угла нак лона, блок вычитания, бпок умножения н блок суммирования, причем адресные входы блока памяти граничного значения и котангенса угла наклона подключены к вькодам блока выбора характеристик, вьосоды котангенса угла наклона блока памяти граничного значения и котангенса угла наклона соединены с входами первого сомножителя блока умножения, а выходы граничного значения блока па мяти граничного значения и котангенса углы наклона соединены с входами пе|рвого слагаемого блока суммирования и входами вычитаемого блока вычитания, входы уменыпаемого которого соединены с выходом блока вычитания и суммироваиния, выход блока вычитания соединен с входом второго сомножителя блока умножения, выход которого соединен с входом второго слагаемого блока суммирования, выход которого подключен к выходу устройства. Повьш1е Ше точности линеаризации передаточной характеристики цифрового преобразователя достигается тем, что известное граничное значение линеаризованной характеристики суммнрУется с вычисленным абсолютньш изменением идеальной передаточной характеристики внутри отрезка агаррксимацин. На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового устройства для линеаризации передаточной характеристики измерительных преобразователей; на фиг. 2 - графики исходной и линеаризованной передаточной характеристики.. Устройство содержит блок 1 вычитания и суммирования, счетчик 2, коммутирую щую матрицу 3, делитель 4 частоты, счетчик 5 участков аппроксимации, дешифратор 6, блок 7 выбора характеристик, состоящий из наборного поля переключателя 9, блок 1О памяти граничного значения и котангенса угла наклона, бпок 11 вычитания, блок 12 умножения . и блок 13 суммирования. Цифрами на фиг 1 обозначены: 14- группа выходов счетчика 2 и грувпа входов коммутррукяцей матрицы 3; 15- группа выходов блока 7 выбора . характеристик, группа входов коммутирующей матрицы 3 и группа входов блока Ю; 16 - группа выходов переключателя 9 и группа входов наборного поля 8; 17 - группа выходов блока 10, группа входов блока 13 суммирования н группа входов блока 11 вычитания; 18 - группа выходов блока 10 и группа весодов блока 12 умножения; 19 группа выходов блока 11 вычитания и группа входов блока 12 умножения; 20 - rpjnna выходов деши4 атора 6 и группа входов блока 7 выбора характеристик; 21 - группа выходов счетчика 5 и группа входов дешифратора 6; 22 группа вьтходов блока 13 суммирования:, 23 - группа выходов блока 12 умножения йгрэтапа входов блока 13 суммщ ова ния., Вход блока 1 вычитания и суммиров ння является входом устройства. Выход блока 1 Вычитания и суммирования соединен с входом первого счетчика 2, зькрд которого соешнен с входом деяителя 4 частоты, Ш1ход делителя 4 частоты подключен к входу Вторрго счетчика 5, группа выходов 21 которого соединена соответственно с грзп пой дешифратора 6, Группа выходов 2О дешифратора 6 подключена к группе входсш бпока 7 выбора характеристик, состоящего из наборного поля 8, входы которого соединены с группой выходов 16 переключателя 9. Выходы 15 блока 7 выбора характеристик соединены с управляюшими входами коммутирующей матрицы 3, а группа выходов 14 счетчика 2.подключена соответственно к информационным входам коммутирующей матрицы 3. Первый и второй выходы ком мутирующей матрицы 3 соединены сЬотве ственно с первым и вторым управляющими Входами блока 1 в;ы:читания и суммир вания. Грухша входов блока 1О соединена с труппой выходов 15 блока 7 выбора характеристик. Первая орупла выходов 18 блока 10 соединена с первой группой входов блока 12 умножения, вторая груп па ш 1ходов 17 блока 10 соединена с пе вой группой входов, блока 11 вычитания. Вторым входом блока вычитания является выход блока 1 вычитания исуммирования «Группа выкоаов 19 блока 11 вычитания соединена с второй группой входов блока 12 умножения, труппа выходов 23 которого подключена к первой группе входов блока 13 суммирования Вторая группа входов блока 13 суммирования подсоединена к второй группе выходов 17 ока 10. Выход 22 блока 13 суммирования является выходом устройства. Устройство работает следующим образом. На вход блока 1 вычитания и суммирования от преобразователя параметр., число импуш сов цифрового прибора (ее показан) поступает последовательность импульсьв. В зависимости от выбранной 10 14 характеристики в блоке 7 выбора характеристик и кода на выходе 20 дешифратора 6 с выходов 15 блока 7 выбора характеристик на управляющие вкоды коммутирующей матрицы 3 подается параллельный управлякяиий код , ра ииаюший прохождение сшределенного . числа импульсов, сформированшдх на выходах счетчика 2, , на входы блока 1 (ычитания и суммирова ния -импульсов. Это число импульсов добавляется к п сх:ле довательно- сти тааупьсоо от преобразователя параметр-число импульсов или вычитается из нее на данном участке аппроксимации. В результате на вход счетчика 2 1ФИХОДИт линеаризованная последовательйость импульсов. Делитель 4 частоты, предназначенный для разбивки на участки аппроксимации, подключен своим входом к выходу счетчика 2.&i6op крэффицие тд деления делнтеля4 частоты, а также рыбор выхода счетчика 2, к которому подсоединен . тель, осуществляется исходя из равенства, коэффициента деления входных импульсов числу, соответствующему ведичине участ ка аппроксимации. Переключение участков , аппроксимации производится счетчиком 5 совместно с дешифратором 6. Вход счетчика 5 11одключен к выходу делителя 4 и смена состояния в. нем происходит при поступлении на вход счетчика 2 определенного числа входных импульсов, соответствующего величине участка аппроксимации. Выходы 2 О дешифратора 6 в бпоке 7 выбора характеристик переключателем 9 подключены к труппе шин участков 16, соответствующих выбранной характеристикв. Каждая из шин участков на наборном попь соединена с управляющими входами ко шут фующей матрицы 3, задавая тем самым прохождениена входы коммутирующей матрицы 3 определенного числа импульс6в,которое добавляется или вычитается jsa вхояной последовательности импуп сов ра участке шшроксимащт, который соответствует данной шине участков. Выбор характеристики осуществляется переключателем 9 характеристик, кого;рый подключает группу шин участков 16 для данной характеристики, входящих в . наборное поле 8, к выходам 20 дешифратора 6. На фиг. 2 принята следующие обозначения: X - аргумент, преобразуемая неэлекгрическая величина; У - увшкя аргутяенга, величина ЭДС; 24 - исэсечрная передагочная харакгерпсгяха У i:i (X). 25 - линеаризованная передаточная хдракгеристика в прототипе У, (х); 26 идеальная Л1ннеа рнза1шя пёредагочной характеристики, 7 y acTojK аппроксимации, 28 - анаяе-ние функции, УГР I. 29 - гекушее значение фуркциги, Y ; отрезок алпроксимации участка лвнаариэоввнной передаточной характеристики; 31 - угол наклона отрезка аппроксимации, 32-приращение граничного аначёШя (фикции; 33 - приращение граничногр Эначе ния аргумента; 34 - скорректнр(Ж13нная линеаризованная характеристика,ц (х Управлякший код на блрка 7 выборе характеристик поступает на адресные йКОт ды 15 блока lOi. По этому адресу с выходов блока 10 считывается код. Окна часть кода на выходах 17 определяет граничное значение фуииши (..д j ) 28 (фиг. 2), другая вядходах 19 определяет котангенс угла наяаона ; ,(ct ) 31 отрезка аппроксимепии ЗО Коррекцию линеаризованной характерис тики 25, которую выполняет устройство, можно описать следукяшм выражением УК УГРГ- - (Vj- Угрг) В блоке 11 вычитания произвскдйгся вычитание из текущего значения паредаточ ной харакге1Я1си1ки (У ) 29, пост:щаюvejl с выхода блока 1 вычитания и суммй рования, граничного значения (3ru,i) 28, поступающего с выход ов 17 блока 10,соответствующего управляющему коду,посгупаюшему на выходы 15 ком утиру1ошей гмегсрааы 3. Код разности У г - Угр1 с ВЫХОДОВ 19 блока 11 вычитания поступает на одну группу входов бпока 12 умножения, на другую группу хкодов IS это го блока nocTjnaeT код котангенсе угяа наклоне 31 () с шохшюв 18 блока 10. Произведение кодов ( У - У ,вычисленное в блсже 12 нвя, соответствует коду прирвщешы ipaничного значения аргумента 33 яшг текущего значения функции (У) 29.Так как для идеальной линеефнэааге вередаточной xapaKTepHCTOiiH 25 справедяиво , то приращешю граничного зв чения аргумента 33 соотвегстщгет прирашение граничного аявюуяя фуикцни 32 Г1роизведеш1е кодов ( У - :i) oCj с выходов 23 блока 12 умножетю приема всей последовательностя вмпульсов устройством поступает на одну группу входов 23 блока 13 суммирования. На другую группу входов-17. постуае код Jppx из блока 1О. На выходе 22 блока 13 суммирования формируется скорректированж е значение передаточной функции (У) 34. Использование цифрового устройства для линеаризации характеристик иэме гител1 ных преофазоВателей позволяет устраНИ1РЬ погрешность линеаризации кусочноаш1рб1 симированной передаточной характеристики преобразователя нэт-за ПрОИ&твольного р зпрложения характернотики опиэсктвпьно идеальной передагочнрй. . характеристики. Получение указанного положительного Эффект,а подтверждается сладуквцим расчет; том (в относительных: едишавх). Для преобразователей теплового потока в ЭДС, имеюдих передаточную х актврисгик;у с линейным на отрезj. 2 и х Q 3, справедливо нени У О,25 + 4,5, У - ЭДе на выходе преофазоватеX - тыловой поток, действующий на преобраш ватель. При линеаризаши характеристики из веспшм устройством вид передаточной характеристики посяё преобразования определится следуюшшл офазом. На граниае отрезка х.р2 2 значение идеальной передаточной функции 26 У. « 2 должно быть равно после обработки устройством эвачевию лвнеарнзоваввой ПФ6ДВТОЧНОЙ функхши 25 при том же а,25 X + 4,5 « О,5 4- 4,5 5, но , поэтому Урр. Ур- 3. Линеаризованная характеристика вз вестного устройства описывается вырожешгем .У: 0,25х -f 1,5. Текущее значение линеаризованной фуя кцив 29 ва первом участке аппроксимаши 27 на выходе прототипа равно У « 2,2, Этому аноченик соответствует тепловойy-t i.S т 2.2. - 1.5 0.25о,25 Идеалвьное значение линейкой передагочной фувшщи для этого теплового потока ршво (вГотВс свтещ н Е ешпоиаах) 2/8 Таким образом, абсолютная погрешвость лш11ев| изац{ш равна 4У« У2 ° 0.6. Использование язофетения позволяет ввести коррекцию линеаризованной пере-.

даточной характеристики. В этом случае текущее значение линеарнаованной функции известного у тройства будет суммировапАЯ с величиной 32 (у;- У (2.2-2)

3, , - 0,8.

о,25 :.

Результирующее значение передаточной функции |}авно

УК, yrpI + -yKf.. 0,8 2,8.

Абсолютная погрешность линеаризации равна у Уц . Yj, я О.

Ш1ФРОВрЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИ-v КИ ИЗМЕР1ПЕЛЬНЫХ ПРЕОВРАЗОВАТЕЛБЙ по ittv. ел. }«ё9вООО, о т л .ч л к л в 9 с я Т6М, что. о пвяыо повщцепш точвосп яшвесфваашт пврвдмоч иой харакмрвети1Ш| fe.aero «млеян (bio« памяти грбгачв1яп дшачею котейгев- i ев ута laataowt Спок ъчгптвивя, впох умвйакетга в бпок сзммвровавяя, причем |1фвешю вэсоон GROKB памятв гранв шого ввАчанвя в котавгевса ваклона поп 1сюочевн ж быходам выбора харак1 рист1оц выходы |х4этавгенса угла вавясьtta dbxa памяти граввчвого звачеввя в . хотаигавсв угпл ваклова соедввевы с сомвожвтепя блоха умвом а «ыкоф .гравичвого звачеввя бпо- , в аамвтв х мйчвого в хоте гемм утл вахцона соедвневы с вкодакл . сшочквмого бооха сзмм1фоваввя в JKoflttMB аычвтавмого баоха вычвтавря tacMu эмвяыпа яого хотораго соедвшевы, с эисоябм $гюха вычвт&ввя в o viMiipotta.BBiit Mtton (Sotoxa вычвтагаив ооегагаев с g liKOBOM «тарм.сомвожвтчвяа бпоха умвожв- BBS мкод титрого совявввв с аколом wropot4 олмчтюго finoka оуммвроваввя, выход которого подвлючвв JC выходу . yoTpolfctMl