Устройство для автоматизированной поверки измерительных приборов Советский патент 1983 года по МПК G01R35/00 

ел

эо Изобретение относится к информационно-измерительной технике и можен быть использовано для автоматизированной поверки измерительных пр боров, имеющих указатель и шкалу. По основному авт.ев № 966632 известно устройство для автоматизир ванной поверки приборов, содержащее блок программы, источник эталонных сигналов, подключенный к клеммам по веряемого прибора, датчик положения указателя, аналого-цифровой преобразователь,, банк эталонных функций, блок выборки кодов, блок сравнения Кодов, блок вычиоления погрешностей, блок управления, блоки памяти, печати и отображения и пульт опера тора. Данное устройство обладает доста точной достоверностью поверки благодаря возможности синхронного срав нения текущих кодов действительной реальной) и эталонной функций преобразования поверяемого прибора, чт исключает потерю информации о величине погрешности между оцифрованными отметками шкалы l . Однако указанное устройство не обеспечивает автоматического приспо собления адаптации) к реальной Фун ции преобразования поверяемого прибора, в результате чего поверка при Ооров с помощью устройства осуществ ляется также и в сечениях (точках) шкалы, имеющих избыточную измеритель ную информацию, что приводит к неоправданным затратам машинного времен на обработку, хранение и регистрацию этой информации и, следовательно, снижению производительности поверки Цель изобретения - повыдение проиэводительности поверки за счет сокращения избыточной информации. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматизированной поверки измерительных приборов, содержащее последовательно соединенные пульт оператора, блок управления, блок программы, источник эталонных сигналов, своим втоо:рым входом подключенный к второму выходу пульта оператора, клеммы для подключения поверяемого прибора, дат чик положения указателя, аналого-циф ровой преобразователь (АЦП), а также банк э э:алонных функций, соединенный с первым входом блока выборки кодов, второй вход которого соединен с третьим выходом пульта оператора, а первый выход через последовательно соединенные блок сравнения кодов и блок вычисления погрешностей соединения с входами блоков П51МЯТИ, печати и отображения, управляющие входы которых соединены с вто рым выходом блока управления, при этом второй выход блока выборки кодов соединен с вторым входом блока вычисления погрешностей, а третий выход - с вторым входом блока программы, введены последовательно соединенные блок обработки сигнала, блок формирования модели сигнала, своим вторым входом соединенный с выходом пульта оператора, блок вычитания сигналов, нуль-орган, второй вход которого связан с выходом пульта оператора, и электронный ключ, своим вторым входом подсоединенный к выходу АЦП, входу блока обработки сигнала и второму входу блока вычитания сигналов, а выходом - к второму входу блока сравнения кодов, причем второй выход нуль-органа соединен с третьим входом блока формирования модели сигнала, а третий выход - с входом Олока выборки кодов. На чертеже представлена общая структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит пульт 1 оператора, источник 2 эталонных сигналов,, блок 3 управления, блок 4 выборки кодов, блок 5 вычисления пбгреш- ностей, датчик 6 положения указателя, аналого-цифровой преобразователь 7, банк 8 эталонных Функций, Олок 9 сравнения кодов, блок 10 программы, блок 11 памяти, блок 12 печати, блок 13 отображения, поверяемый прибор 14, блок 15 обработки сигнала, блок 16 формирования модели сигнала,блок 17 вычитания сигналов, нуль-орган 18 и электронный ключ 19. Пульт 1 управления соединен своими выходами с входами блока 3 управления, блока 16 формирования мо- дели сигнала, источника 2 эталонных сигналов, блока 4 выборки кодов и нуль-орагана 18. Выходы блока 3 управления соединены с входами блока 11 памяти, блока 12 печати, блока 13 отображения и блока 10 программы, выход которого соединен с входом источника 2 эталонных сигналов, а другой вход - с выходом блока 4 выборки кодов, выходы которого соединены с входами блока 9 сравнения кодов и блока 5 вычисления погрешности, выход которого соединен с входами блока 11 памяти, блока 12 печати и блока 13 отображения, а вход - с выходом блока 9 сравнения кодов. Источник 2 эталонньлх сигналов через последовательно соединенные поверяемый прибор 14, датчик 6 положения указателя, АЦП 7, блок 15 обработки сигнала, блок 16 формирования модели сигнала, блок 17 вычитания сигналов, нуль-орган 18 и электронный ключ 19 соединен с входсм блока 9 сравнения кодов. Выходы нуль-органа 18 соединены с входами блока 4 выборки кодов и -блока 16 формирования модели сигнала. Выход АЦП 7 соединен также с входами электронного ключа 19 и блока 17 вычитания сигналов, а выход банка 8 эталонных функций - с входом блока 4 в Оорки кодов. Устройство работает следующим об разом. Оператор производит на пульте 1 оператора набор кодов. Команды в ви де электрических сигналов поступают с выходов пульта 1 оператора на входы блока 4 выборки кодов, блока управления на разрешение включения в работу блоков 11, 12 и 13 памяти, печати и отображения и на задание необходимого количества циклов У работы блока 10 программы в зависимости от заданного показателя качес ва поверки, источника 2 эталонных сигналов для его предварительного включения, блока 16 формирования модели сигнала для задания максимал но допустимой степени и глох аппрок симирующего полинома модели реально функции преобразования поверяемого прибора и нуль-органа 18 для задани максимально допустимой погрешности приближения Едоп реальной функции преобразования поверяемого прибора ее модели. Блок 4 выборки кодов осуществляет распознавание набранных на пульт 1 оператора кодов и производит синх ронную последовательную выборку из Оанка 8 текущих кодов 5{э ( i эталонной функции преобразования и кодов ее производных, соответствующих выявленному коду поверяемого прибора. Указанные коды с выхода блока 4 выборки кодов подаются на вход блока 10 программы для реализации программного обеспечения автоматизированной поверки данного прибора. Выявленный код поверяемого прибора направляется с выхода блока 4 выборки кодов через блок 5 вычисления погрешностей в блоки 11, 12 и 13 памяти, печати и отображения. По команде поверка, подаваемой в виде электрического сигнала с вых да пульта 1 оператора, блок 3 управ ления запускает в работу блок 10 программы, который в соответствии с текущими кодами эталонной функций преобразования и кодами ее производ ных, поступающими на его вход из блока 4, вырабатывает программу работы источника 2 эталонных сигналов В соответствии с этими сигналами источник 2 вырабатывает эталонные аналоговые сигналы и подает их на поверяемый прибор 14. Указатель поверяемого прибора приходит в движение. Электрический датчик 6 фиксирует текущее положение указателя и выдает аналоговые сигналы, пропор циональные текущему положению указателя, а также скорости и ускорени его движения, в аналого-цифровой пр обарзователь 7, который преобразует их в последовательности кодов (х1; , представляющие собой реальную функцию преобразования поверяемого прибора и функции ее производных. Коды реальной функции преобразования и ее функций-производных поступают в блок 15 обработки сигнгша в виде электрических сигналов, пропорциональных ординатам указанных функций с интервалом, равным шагу первичной дискретизации, осуществляемой в аналого-цифровом преобразователе 7, С этого момента осуществляется процесс двухпараметрической адаптации, сущность которого сводится к поиску и отбору существенных ординат контролируемых функций. После поступления кодов двух первых ординат реальной функции преобразования в блоке 15 обработки сигнала производится (n+l)-кратное последовательное интегрирование функции на первом интервале Ах и умножение каждого результата интегрирования на соответствующий деформирующий множитель f-) , k 1,... у +1, где П - оначение текущей степени аппроксимирующего полинома модели реальной функции преобразования. Умножение на деформирующий множи 4)Г) обеспечивает приведение каждого результата интегрирования к нормированному единичному отрезку -1,1. Результаты интегрирования реальной функции преобразования в виде электрических сигналов направляются на вход блока 16 формировавания модели сигнала, в котором осуществляется формирование и генерирование модели реальной Функции преобразования поверяемого прибора на . каждом интервале дискретизации. Модель реальной функции преобразования формируется в блоке 16 в виде аппроксимирующего полинома. на основе базисной ортогональной функции Лежандра (fn(x) заданной на интервале -1/1 Параметры модели реальной функции преобразования изменяются при наращивании степени И аппроксимирующего полинома . При этом максимально допустимая степень Пгпах полинома модели выбирается из ряда 0,1,2 и задается по команде с пульта 1 оператора, поступающей на вход блока 16 формирования модели сигнала. Формирование модели реальной функции преобразования при П(яац 2 осуществляется в три этапа. Сначала формируется модель реальной функции преобразования в виде аппроксимирующего полинома нулевой степени. Параметры этой модели генерируются из блока в виде ал ектрических сигналов Ур1 (О и Чп9 U|/.. пропорциональных значениям ординат данной функцип в крайних точках интервала АХ , приведенного к отрезку t-,lj Электрические сигналы с выхода блока-16 направляются на вход блока 17 вычитания сигналов, на второй вход которого подаются сигналы в ви де кодов, пропорциональные ординатам Ij р реальной функции преобразования в крайних точках первого ин тервала первичной дискретизации &. При этом значение ординаты 4pi(-l) левой (начальной) точки кнтерзвала Д X предварительно запоминается в ячейке памяти, входящей в блок 17 вычитания сигналов. В блоке 17 осуществляется синхронное вычитание ординат Ijp; (-() и (|р (4) реальн ой фун ции преобразования и ординат ир, (-f) иур; (1) ее модели, сформированной в блоке 16, на первом интервале дискретизации, в результате чего на выходе блока 17 формируются элект рические сигналы, пропорциональные абсолютным значениям текуцщх ошибок (- О и&(11 приближения, функций на первом участке первичной дискретизации (в его крайних точках) . Значения (-)и (l) в виде электрических сигналов поступают на первый вход нуль-органа 18, на второй вход которого предварительно подается сигнал с пульта 1 оператора, задающий значение f доп максимально допустимой погрешности приближения реальной функции преобразования поверяемого прибора к ее модели в про цессе адаптации. Нуль-орган 18 производит сравнение. текущих ошибок (-) (1)прибли жения указанных функций с предельным значением f доп Если погрешность приближения в сравниваемых точках не превышает заданную дог, , то правая граница интервала адаптивной дискретизации сдвигается вправо на шаг Л первичной дискретизации. Процедура рас ширения интервала аппроксимации впр во продолжается до тех пор, пока ошибка приближения на одном из конц интервала аппроксимации не достигне заданной. В этот момент нуль-орган подает команду на вход блока 16 форм рования модели сигнала на наращиван степени аппроксимируюцего полинома модели на одну ступень, что приводи к формированию модели реальной функ ции преобразования на данном участк в виде аппроксимирующего полинома 1-й степени. Вновь производится ген рирование значений ординат, вычисленных в блоке 16 и их сравнение со значениями ординат контролируемой функции. Попытка аппроксимации при новой степени считается удачной, если она привела к снижению текущей ошибки Ci-n ИЛИЕЙ) . Вслед за этим продолжается расширение интервала аппроксимации отрезками, равными шагу Ли первичной дискретизации, по выше описанной процедуре до тех пор, пока погрешность приближения вновь не достигнет предельно допустимой величины . В этот момент нуль-орган 18 подает команду в блок 16 на формирование и генерирование модели в виде пoлиJ oмa 2-ft степени. Вновь рассчитываются коэффициенты полинома, значения ординат модели в крайних точках интервала аппроксимации и их сравнение с ординатами контролируемого процесса. Если при этой степени полинома модели погрешности приближения оказываются меньше Рдоп , вновь предпринимается попытка экстраполировать полиномом данчой степени очередную поступающую ординату. Аппрок : 51мация ординат прекращается в том случае, когда в пределах найденного интервала аппроксимации попытка обеспечить заданное приближение полиномом максимально допустимой степени (в данном случае ftTiax 2) оказывается неудачной, т.е. когда (-) Сдоп или - доп г что свидетельствует обобнаружении сечения реальной функции преобразования поверяемого прибора с существенной ординатой. В этот момент фиксируется правая граница адаптивного интервала аппроксимации X;j , соответствующая существенной ординате ц; реальной функции преобразования fp(n), , и с первого выхода нуль-органа 18 подается команда на включение электронного ключа 19, который пропускает в блок 9 сравнения кодов адаптивно выбранный кoдSfJ,()); реальной функции преобразования,соответствующий существенной ординате i/, данной функции. Одновременно с выхода нуль-органа 18 подается команда в блок 4 выборки кодов. По этой команде осуществляется синхронный отбор текущих кодов эталонной функции преобразования и кодов эталонных функций допускаемых значений основной погрешности поверяемого прибора, соответствующих точке с существенной ординатой. Таким образом, в темпе поступления ординат реальной функции преобразования tp((} поверяемого прибора осуществляется автоматический поиск - и отбор сечений данной функции с существенными ординатами , что способствует сокращению избыточной информации, содержащейся в реальной функции преобразованияtpiх); ,Этим обеспечивается адаптация (приспособление) к реальной функци. преобразования в процессе автоматизированной поверки, при этом значение непосредственно влияет на качество поверки. Блок 9 сравненил кодов производит синхронное сравнение текущих кедов реальной 5ip(), «и эталонной 6{э(); фукнций преобразования поверяемого прибора в адаптивно выбранных сечениях шкалы () на пряном и обратном ходе указателя на каждом цикле у , а также кодов их соответствующих производных и направляет результаты сравнения к дов в блок 5 вычисления погрешностей. Кроме того, блок 9 осуществляе пересылку сравниваемых кодов указан ных функций и кодов их производных в блок 5 для последующего восстанов ления по ним реальной in(), и эталонной - n)j функций преобразования. Блок 5 вычисления погрешностей обрабатывает поступающую информацию о соотнетиении реальной и эталонной функций преобразования поверяемого прибора в адаптивно выбранных сечен ях шкалы и выдает результаты поверки в виде функции оценки систематической составляющей погрешности и функции оценок ее производных; функ ции оценки СКО случайной составляющей погрешности и функций Оценок ее производных; функции оценки вари ации показаний и функций оценок ее производных;функции оценки предела д пускаемого значения приведенной погрешности и функций оценок ее произ водных . Кром того, блок 5 вычисления по грешностей производит оценку метрологической годности поверяемого при бора путем проверки попадания значе ний вычисленных функций погрешносте в зоны ограниченные верхними и нижними границами эталонных функций, допускаемых значений погрешностей. Если это условие выполняется, поверяемый прибор признается метрологически годным, в противном случае он бракуется по соответствующей характерстике погрешности. Результаты поверки прибора и оценки его метрологической годности направляются на входы блоков 11, 12 и 13 памяти, печати и отобргикения в зависимости от разрешающих команд, поданных с выхода блока 3 управления на управляющие входы блоков 11, 12 и 13. При этом в блоке 11 запоминаются, а в блоке 12 регистрируются в виде протокола результаты метрологических испытаний поверяемого прибора по приведенной методике. В блоке 13 реализуется наглядная информация о со- отношении реальной f р(х) и эталонной 1д(х); функций преобразования поверяемого прибора и их функций-производных, его код, соотношение функций, оценок метрологических характеристик поверяемого прибора с его эталонными функциями допускаемых значений погрешностей, а также результаты оценок метрологической годности прибора. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить производительность автоматизированной поверки приборов в среднем на 20-30% благодаря сокращению избыточной информации, содержащейся в реальной функции преобразования поверяемого прибора, путем адаптивного отбора существенных ординат указанной функции непосредственно в процессе автоматизированной поверки.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ПО авт.св. 966632, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности поверки за счет сокращения избыточной информации, в него введены последовательно соединенные блок обработки , блок формирования модели сигнала, своим вторым входом соединенный с выходом пульта оператора, блок вычитания сигналов, нуль-орган, второй вход которого связан с выходом пульта оператора, и электронный ключ, своим вторым входом подсоединенный к выходу аналого-цифрового преобразователя, входу блока обработки сигнала и второму входу блока вычитания сигналов, а выходом - к второму входу блока сравнения кодов, причем второй выход нуль-органа соединен с третьим входом блока формирования модели сигнала, а третий выход - с входом блока выборки кодов.