Устройство для измерения чувствительности радиометра Советский патент 1988 года по МПК G01R29/26 

Изобретение отяосится к измерительной технике и предназначено для измерения чувствительности радиометра.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса измерений за счет оптимального оценивания чувствительности бе з пропуска мгновенных значений и исключения накопления погрешности многих измерений при сме- .щенных оценках.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема аналого-цифрового преобразователя двойного интегрирования.

Устройство содержит интегратор 1, выход которого подключен к входам блока 2 вычитания и блока 3 выделения калибровочного напряжения, шифратор 4 значения калибровочной температуры, выход которого подключен к входу максимального значения аналого-, цифрового преобразователя 5 двойного интегрирования, цифровой выход ко торого подключен к входу блока 6 выделения максимального разброса показаний, а вькод Конец преобразования - к входу блока 7 вьщеления доверительных интервалов (БВДИ), к выходам бло ков 6 и 7 соответственно подключены первый 8 и второй 9 цифровые индикаторы. При Э.ТОМ вход аналого-цифрового преобразователя 5 подключен к выходу блока 2 вычитания, а выход бл ка 3 вьщеления калибровочного напряжения - к входу опорного напряжения преобразователя 5.

Аналого-цифровой преобразователь двойного интегрирования содержит пер- вый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 переключатели, первый 14 и второй 15 интеграторы, счетный триггер 16, первый 17 и второй 18 компараторы, блок 19 сравнения, элемент ИЛИ 20, счетчик 21, блок 22 памяти и тактовьй генератор 23, выход которого подключен к входу счетчика 21, выход которого подключен к входам блока 22 памяти и блока 19 сравнения выход которого подключен к установочному входу счетчика 21 и входу счетного триггера 16, выходы которого подключены к управляющим входам переключателей 10-13. Вьгходы первого 10 и яторого 11 переключателей через последовательно соединенные первый интегратор 14 и первый компаратор 17 подключены к первому входу элемента

V

ИЛИ 20, выходы третьег -о 12 и четвертого 13 переключателей через последовательно соединенные второй интегратор 15 и второй компаратор 18 подключены к второму входу элемента ИЛИ 20, выход которого подключен к управляющему входу блока 22 памяти.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений выходное напряжение блока 2 вьщеления калибро вочного напряжения равно нулю. При подаче на вход радиометра калибровочной температуры Т, напряжение на входе устройства и напряжение входа блока 3 возрастают на величину а которая со знаком - фиксируется на выходе блока 3 и подается на вход опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя 5. При появлении на входе опорного напряжения аналого цифрового преобразователя 5 отрицательного напряжения, разряжающего его интеграторы, аналого-цифровой преобразователь начинает функционировать, измеряя входное напряжение, поступающее с выхода блока 2 вычитания. Блок 2 вычитания вычитает из входного сигнала его же среднее значение, накопленное интегратором 1, имеющим постоянную времени f , значительно превышающую постоянную времени радиометра f и соизмеримую с постоянной времени низкочастотных показаний радиометра 1, что позволяет исключить их влияние на входной сигнал аналого-цифрового преобразователя 5. Интегратор 1 вьтолняется в виде обычного RC-интегратора. Блок вьиитания реализуется по известной многовходовой схеме вычитания и суммирования, с третьего внутреннего входа которого суммируется некоторое положительное напряжение, позволяющее поднять уровень входного напряжения аналого-цифрового преобразователя в област

его наиболее надежного срабатывания.

Числовое значение калибровочной температуры Т выставляется оператором по цифровой панели шифратора 4 значения калибровочной температуры и с его выхода в двоичном или двоично-десятичном коде (в зависимости от типа счетчика 21 и блока 19 сравнения) подается на вход максимального числа аналого-цифрового преобразователя 5,

При наличии опорного напряжения ёц и максимального числа Т, аналого- цифровой преобразователь 5 в каждом цикле работы в течение времени и t выполняет идеальное интегрирование на внутренних интеграторах и вьдает на своем выходе температурное значение Tj результата интегрирования а- на интервале интегрирования jt

Т. Т --J- - d,

согласно режиму работы аналого-цифрового преобразователя.

Каждый результат Т j выдается в блок 6 вьщеления максимального разброса показаний, а сигнал Конец преобразования, информирующий о вьщаче каждого нового Т, поступает в блок 7 вычисления доверительных интерва- лов.

Блок 6, оперируя значениями Т-, выделяет их максимальный разброс, т. е, чувствительность радиометра, и выдает его значение на первый цифровой индикатор.. Блок 6 может быть арифметическим устройством, выполняющим операцию JT Т, ..

Блок 7 производит отсчет количества значений Т, обрабатываемых для формирования JT. Количество п определяет достоверность измеренного значения 4Т. При этом для проведения сравнительной оценки чувствительно- стей радиометров блок 7 может пред- ставлять собой счетчик импульсов Конец преобразования (числа п) с выдачей этого числа на второй цифровой индикатор. Число п будет давать информацию о том, что чувствитель- ности сравниваемых радиометров вычислены с одинаковой степенью достоверности.

Дпя представления степени достоверности в форме доверительных интер валов при абсолютных измерениях необходимо, чтобы БВДИ представлял собой арифметическое устройство, выполняющее операцию выг4исления Л(/1Т) согласно положениям теории вероятно- сти: например, операцию 200//п с выдачей результата на второй цифровой индикатор, показывающий, что измеренное значение ЗТ с вероятностью 0,99 лежит в пределах -t200/Vb7o, или операцию 110/Vn , показывающую, что измеренное значение йИ с вероятностью 0,9 лежит в пределах f 110/тГп % и т.д.

Устройство позволяет оперативно, в реальном времени, измерять чувствительность и соответствующий ей доверительный интервал. При этом в ходе измерения с течением времени непрерьтно происходят рост jT и сужение доверительных интервалов л(ЛТ)

Аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

Счетчик 21 непрерывно заполняется импульсами генератора 23, а его выходной код сравнивается с кодом калибровочной температуры Т| на блок 19 сравнения. При достижении равенства кодов на входах блока 19 сравнения на его выходе появляется импульс который переключает триггер 16 в про типоволожное состоявше и приводит счетчик в нулевое состояние, после чего цикл счета повторяется. Длительность каждого цикла работы счетчика 21 определяет интервал 4 с, в течение которого входное напряжение аналого-цифрового преобразователя, поступая через переключатель 10 или

13интегрируется на первом 14 или втором 15 интеграторе. Управление триггера 16 переключателями 10-13 обеспечивает непрерывное подключение входного напряжения к одному или другому интегратору, и в период,, когда

на одном интеграторе происходит интегрирование входного напряжения, на другом происходит разряд опорным напряжением. Это позволяет исключить недостаток известных аналого-цифровых преобразователей двойного интегрирования, заключающийся в том, что в период разряда интегратора опорным напряжением входное напряжение отключается от аналого-цифрового преобразователя и информация о нем в этом периоде теряется, что может вызвать погрешность из-за пропуска части мгновенных значений.

Счетчик 21, производя указанные переключения на входах интеграторов

14и 15, начинает отсчет с нуля, отсчитывая при этом результат измерения для того интегратора, который разряжается от опорного напряжения, и интервал интегрирования &t для того интегратора, к которому подключено измеряемое напряжение. Каждый интегратор, разряжаясь до нуля, формирует на выходе соответствутощего компаратора 17 и 18 импульс Конец преобразования, который через элемент I-ШИ 20 поступает на вход управления загрузкой блока 22 памяти, в который записываются код счетчика 21, соответствующий моменту разряда ин- тегратора до нуля и являющийся результатом измерения, а счетчик 21, продолжая считать, досчитывает до кода Т,,, задавая конец интервала Л для другого интегратора,Ю

Таким образом, входной сигнал непрерывно интегрируется на примыкающих интервалах /}t, результат каждого преобразования, выполняемого поочередно на интеграторах, преобразу- 15 ется в цифровой код и выдается на выход аналого-цифрового преобразователя через блок 22 памяти, О поступлении на выход каждого нового значения свидетельствует сигнал Конец 20 преобразования.

Преимуществом аналого-цифрового преобразователя является не только возможность измерения входного сигнала на примыкающих интервалах, но и 25 производимые им, одновременно с измерением, вычисления температурных значений Т-, что обеспечивается введением значений Т и а. в режим работы аналого-цифрового преобразователя, зо

Формула изобретения

1. Устройство для измерения чувствительности радиометра, содержащее аналого-цифровой преобразователь и цифровой индикатор, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и упрощения процесса измерений, в него введены последова- 40 тельно соединенные интегратор и блок вьщеления калибровочного напряжения, последовательно соединенные блок вычисления доверительных интервалов и второй цифровой индикатор, а также 45 шифратор значения калибровочной температуры, блок вьщеления максимального разброса показаний и блок вычитания, первый вход кот-орого подключен к входу интегратора и являет- др ся входом устройства, второй вход подключен к выходу интегратора, а выход - к сигнальному входу аналого- цифрового преобразователя, к входу опорного напряжения которого подклю- ее чен выход блока выделения калибровочного напряженияi выкод шифратора значения калибровочной температуры подключен к входу максимального числа

аналого 1.и1фрового преобразователя, цифровой выход которого через блок выделения максимального разброса показаний подключен к входу первого цифрового индикатора, а выход Конец преобразования - к рходу блока вычисления доверительных интервалов.

2. Устройство по 1, отличающееся тем, что аналого-цифровой преобразователь представляет собой аналого-цифровой преобразователь двойного интегрирования, содержит последовательно соединенные первый интегратор и первый компаратор, первый переключатель, вход которого является входом аналого-цифрового преобразователя, а выход соединен с входом первого интегратора, второй переключатель, вход которого является входом опорного напряжения аналого- цифрового преобразователя, а выход соединен с входом первого интегратор последовательно соединенные второй интегратор и второй компаратор, третий переключатель, вход которого соединен с входом второго перек,|1юча- теля, а выход - с входом второго интегратора, четвертый переключатель, вход которого соединен с-входом первого переключателя, а выход - с входом второго интегратора, блок памяти выходы разрядов которого являются выходом аналого-цифрового преобразователя, элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами компараторов, а выход соединен с входом управления загрузкой блока памяти и является выходом Конец преобразования аналого цифрового преобразователя, счетный триггер, прямой вькод которого соединен с входами управления первого JИ третьего переключателей, и инверсный выход - с входами управления второго и четвертого переключателей, блок сравнения кодов, у которого входы первой группы разрядов являются входами кода максимального числа аналого-цифрового преобразователя а выход соединен со счетным входом счетного триггера, счетчик, у которого вход установки нуля соединен с выходом блока сравнения кодов, а выходы разрядов соединены с входами второй группы разрядов блока сравнения кодов и с входами разрядов блока памяти, тактовый генератор, выход которого соединен со счстн.гм входом счетчика.

М

TK

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для иземерения чувствительности радиометра. Цель изобретения - повьшение точности и упрощение процесса измерения достигается за счет оптимального оценивания чувствительности без пропуска мгновенных значений и исключения накопления погрешности многих измерений при смещенных оценках. В про- цессе измерений блок 2 вычитания вычитает из входного сигнала его же среднее значение, накопленное интегратором 1, имеющим постоянную времени f , значительно превьшшю- щую постоянную времени радиометра ( и соизмеримую с постоянной времени показания радиометра fj,, Числовое значение калибровочной температуры задается шифратором 4. В блоке 6 выделения максимального разброса показаний выделяется максимальный разброс кода с выхода блока 5, т.е. чувствительность радиометра, которая вьщается на индикатор 8. В блоке 7 вычисления доверительных интервалов по сигналу Конец преобразования производится отсчет количества отчетов, используемых в блоке 6. Это количество п определяет достоверность результатов измерения, что индицируется в блоке 9. В блоке 3 вырабатывается опорное напряжение для аналого-цифрового преобразователя 5. 1з.п. ф-лы, 2 ил. (О т со ю 4i Is;) Ф

on

Фи9.2