Устройство для автоматического измерения метрологических характеристик цифровых измерительных приборов Советский патент 1989 года по МПК H03M1/10 

Ю

Изобретение относится к автоматике ,в частности, к измерительной технике. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 сравнения, блок 3 дифференцирования, ключ 4, блок 5 управления и статистической обработки данных, цифроаналоговый преобразователь 6, состоящий из блока 7 цифровой уставки и преобразователя 8 код-напряжения, триггер 9, измеритель 10 временных интервалов, формирователь 11 входного сигнала, первый 12 и второй 13 коммутаторы. Введение первого и второго коммутаторов позволило определить статистическую ошибку преобразования аналого-цифрового преобразователя, что дает возможность получения на выходе устройства динамической погрешности измерения, что является основой для дальнейшего определения систематической погрешности и апертурного времени. 2 ил., 1 з.п.ф-лы.

Фив. 1

1

Изобретение относится к автоматике, предназначено для автоматического определения динамических характеристик аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 1026298.

Цель изобретения - повышение точности измерения характеристик АЦП.

На фиг. 1 и 2 представлены функциональная схема устройства для автоматического измерения метрологических характеристик АЦП и функциональная схема блока управления и ста- тистической обработки данных.

Устройство содержит АЦП 1, блок 2 сравнения, блок 3 дифференцирования, ключ 4, блок 5 управления и статистической обработки данных, цифроанало - говьй преобразователь 6, блок 7 цифровой уставки, преобразователь 8 код- напряжение, триггер 9, измеритель 10 временных интервалов, формирователь 11 входного сигнала, первый коммута- тор 12, второй коммутатор 13. Блок 5 управления и статистической обработки данных содержит элемент 14 вычитания, первый делитель 15, элемент 16

индикации, генератор 17 импульсов за- 30 ность dCT(t,), определяют динамичеспуска, элемент 18 задержки, второй делитель 19, счетчик 20, переключатель 21, первый 22, второй 23, третий 24 и четвертый 25 входы, первый 26, второй 27, третий 28 и дополни- тельный 29 выходы.

Введение первого и второго коммутаторов позволяет определять статическую ошибку преобразования АЦП.

Время задержки отсчета tэо норми- руется своей систематической составляющей t.c и апертурным временем ta,

зс характеризующим разброс t

10

Текущее

зо i

определяется из соотно(О

значение

шения45

(tj)

°; X(t;)

где &(t .) - погрешность преобразования АЦП в момент времени t ;50 x(t,-) - значение производной испытательного сигнала в этот же момент времени. Погрешность преобразования АЦП в динамическом режиме имеет две со- 55 ставляющие: динамическую и статическую ошибки, поэтому

Д (t ,) 4(t i) + ucr(t,),

JQ

15

2025

1894

где и

(t.)

суммарная погрешность АЦП в конкретной точке его шкалы, в момент времени t.; 4CT(t-) - статическая погрешность

АЦП;

d(t) - динамическая погрешность АЦП в момент времени t ,.

Поскольку известное устройство измеряет суммарную погрешность АЦП, то для определения его динамической погрешности необходимо измерить статическую погрешность. Тогда

u(t-) 4,(t,) - CT(tj) и формула (1) принимает следующий вид;

- 4g(tQ dcr(ti)

(2)

Таким образом, измеряя погрешность АЦП ds(t; ) и его статическую погрешкую погрешность A(t). Это позволяет более точно определить по формуле (2) текущее значение t эо,, а затем

их статистически обрабатывая, определить систематическую задержку и апер- турное время ta.

Устройство работает следующим образом.

I

Согласно программе работы блок 5

устанавливает код исследуемой точки диапазона, который вырабатывается блоком 7 цифровой уставки. На первом этапе измеряется статическая погрешность преобразования в этой точке. При этом по командам с блока управления 5 первый коммутатор 12 открывается для прохождения сигнала с преобразователя 8 на выход АЦП 1, а второй коммутатор 13 разрешает прохождение импульсов запуска с блока 5. Таким образом, по команде с блока 5 АЦП 1 производит преобразование постоянного уровня в код, который поступает в блок 5 на первьй вход 24 элемента 14 вычитания, ha второй вход 23 которого поступает образцовый сигнал с блока 7 цифровой уставки. Полученная разность, представляющая собой значение статической погрешности, поступает на первый вход делителя 15.

На втором этапе измеряется полная погрешность АЦП 1 в заданной точке

диапазона. При этом первый коммутатор 12 открыт для прохождения сигналов с выхода формирователя 11 входного сигнала, а второй коммутатор 13 разрешает прохождение импульсов запуска с выхода блока 2. По команде с блока 5 формирователь 11 входного сигнала генерирует динамический испытательный сигнал, который может быть детерминированным, случайным либо любым другим сигналом требуемого вида. Испытательный сигнал поступает на вход исследуемого АЦП 1 и одновременно подается на первый вход блока 2, на второй . вход которого поступает сигнал с пре- образователя 8„ В момент равенства сравниваемых сигналов t. блок 2 запускает АЦП 1, переключает триггер 9 в состояние 1 и открывает ключ 4. Значение производной испытательного сигнала x(t,-) с блока 3 дифференцирования в момент t через открытый ключ 4 подается на первьй вход блока 5.

По истечении времени, равного времени преобразования АЦП 1, на его вы- ходе появляется код, который поступает на третий вход блока 5. Одновременно на другом выходе АЦП 1 появляется сигнал конца преобразования, ко- .торый переключает триггер 9 в состоя- ние О. В элементе 14 вычитания производится вычитание из результата преобразования образцового кода. Полученная разность d(t,-) представляет собой значение полной погрешности

АЦП 1 в момент времени t ,-. По формуле (1) первьй делитель 15 определяет текущее значение задержки отсчета t t . Триггер 9 вырабатывает импульсы,

длительность которых равна времени цикла кодирования АЦП t н. Эти импульсы поступают на измеритель 10 временных интервалов, и результаты измерения поступают в блок 5.

Таким образом, в результате каждо- го преобразования АЦП на втором этапе определяются текущие значения полной погрешности &(t ;) , задержки от- ; счета t Э1). и времени цикла кодирования

tH. Измерения в одной точке шкалы проводятся установленное число раз, необходимое для проявления статистических закономерностей.

Блок 5 управления статистической обработки данных работает следующим образом.

Переключатель 21 подключается к Лог. О либо к Лог. 1, определяя тем самым этап работы устройства. Импульсы с генератора 17 через второй делитепь 19 поступают на счетчик, который вырабатывает последовательно нарастающий код.

Второй делитель определяет количество измерений в каждой конкретной точке диапазона необходимых для набора необходимой статистики. Элемент 18 задержки задерживает импульс запуска на время переходных процессов и во втором делителе и в счетчике 20. Результат преобразования с выхода АЦП 1 поступает на вход элемента 14 вычитания, где вычисляется погрешность преобразования. Первый элемент обеспечивает вычисление текущего значения tjo по формуле (1), результат

поступает на выход 28 устройства для дальнейшей статистической обработки и накопления с учетом формулы (2).

Результат измерения времени преобразования АЦП с выхода измерителя 10 поступает на элемент 16 индикации.

Формула изобретения

1, Устройство для автоматического измерения метрологических характеристик цифровых измерительных приборов, по авт. св. № 1026298, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, введены первый и второй коммутаторы, первьй информационный вход первого коммутатора объединен с первым информационным входом

блока сравнения, второй информационный вход которого соединен с выходом первого коммутатора, а выход - с пер-: вьм информационные входом второго коммутатора, управляющий вход которого объединен с управляющим входом первого коммутатора и соединен с дополнительным выходом блока управления и статистической обработки данных, второй выход которого срединен с вторым информационным входом второго коммутатора, выход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, выход формирователя входного сигнала соединен с вторым информационным входом первого коммутатора.

Фие.2

первым входом которого является вход элемента индикации, выход генератора импульсов запуска подключен к элементу задержки и второму делителю, выход которого соединен с входом счетчика, выход которого является первым выходом блока, вторым выходом которого является выход элемента задержки, дополнительный выход блока является выходом переключателя, первым и вторым входами которого являются соответственно шины логического нуля и логической единицы.