Способ компенсации аддитивной погрешности измерительного устройства Советский патент 1989 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке устройств сбора и предварительной обработки измерительной информации.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения операции запоминания погрешности,

Сугцность способа заключается в следующем. Первый такт преобразования АЦП двухтактного интегрирования совпадает iio времени с тактом Измерение всего измерительного устройства. В результате на вход АЦП подается напряжение

U.v(t) - U.j(t),

где (t) - информационный сигнал; Uo4(t) - напряжение, пропорциональное аддитивной погрешности.

Значение напряжения на выходе интегратора к концу первого такта (Т,) определяется так

Ге fU,,(t)+U,, (t)

нит.1 i IRT - li fn

{jC

+ u,

OAA cp

ет на инвертирование выходе интегратора), постоянная интегри

рования

средние за время Т значения соответственно информационного напряжения и напряжения погрешности.

Второй такт ЛЦП совпадает с тактом Прерьшание всего устройства, поэтому в этом такте на вход АДГ поступает сигнал, пропорционапьньй аддитивной погрешности U. вызванной термоЭДС в входных цепях устройства и дрейфом УПТ (усилитель постоянного тока). Этот сигнал вычитается в АЦП из образцового напряжения (Uo6p) противоположной полярности по отношению к Uyj, и разность интегрируется АЦП. В результате напряжение на выходе интегратора будет линейно изменяться от Uy ,до заданного порогового значения, например нуля

ле преобразования АЦП, когда на вход АЦП вновь поступит измерительный сигнал и,;„ф (t) + Uc,дд(t) , напряженна на выходе интегратора будет сдвинуто относительно аналогичных моментов времени в предыдущем цикле на величину U и, следовательно, время Т в следующем цикле преобразования сместится по временной оси в зависимости от вапичины и знака напряжения и„дд ер в сторону компенсации влияния dfiA результат пре- обра зования. Через несколько циклов преобразования (после возникновения аддитивной погрешности в измерительном сигнале) процесс компенсации в первом приближении завершится и в интеграторе АЦП установится условие баланса на конденсаторе за время цикла, т.е. величина изменения напряжения на вьгходе интегратора за время первого тока будет равна величине обратного изменения этого напряжения за время второго такта цикла АШ1;

и,

+ и

MHI 1

и.иг,. 0;

) +

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке устройств сбора и предварительной обработки измерительной информации. Цель изобретения - повышение точности измерения-достигается путем исключения операции запоминания погрешности, а также путем совмещения такта "Измерение" измерительной схемы с тактом интегрирования входного напряжения АЦП, а такта "Прерывание" измерительной схемы с тактом интегрирования образцового напряжения обратной полярности и тактом Т₃ - Т₂. При этом сигнал, пропорциональный аддитивной погрешности в такте "Прерывание", подают на второй дифференциальный вход интегратора АЦП, что позволяет на выходе интегратора в конце такта "Прерывание" Т₃ выделить аддитивную погрешность. В следующем цикле преобразования АЦП в момент Т₃ она алгебраически просуммируется с входным сигналом (скомпенсирует аддитивную погрешность в этом цикле), а к моменту Т₃ она вновь сформируется на выходе интегратора. Таким образом, начиная с второго цикла и в каждом следующем на выходе АЦП формируется цифровой код измерительного сигнала, не зависящий от аддитивной погрешности. 2 ил.

, 7

г

-Л

RC

-и,5р (t)dt .a(t)dt .1 (T.,-T,)/RC UaAA.cp j ,

где T - момент достижения напряжением нуля на выходе интегратора.

В момент Т2 образцовое напряжение исключается из интегрируемой суммы и в промежутке времени Т - Т j интегрируется напряжение погреигчости

5

5с S U.дA(t)dt

Т З

Т

- и.

и

ИНТ 3

Т. ПАА .ср

врзмя Tj 2Т, (минус опущен, так как Uyni э 2 инвертируется).

В результате на момент времени Тз на выходе интегратора присутствует напряжение L ,,HT,J следующем цикSP

0

5

0

5

и

-Р

Т,

Таким образом, при постоянстве пассивных RC-цепей в схеме интегратора длительность формирования прямого кода преобразования АЦП не за- ьисит от АДДИТИВНОЙ погрешности измерения .

На фиг. 1 изображена блок-схема измерительного ycTpovfCTBa; на фиг.2- график измерения напряжения на выходе интегратора.

Измерительное уг.трогЧство для осуществления способа компенсации аддиТИВНОГ ПО1 реШ(ОПИ Г СТОИТ Ч ИС ОЧника 1 постоянного няпряжеии;,, уп- равляемо1 о GjfCKOM 2 управления, измерительного резистявиого моста 3, усилителя А постоянного тока, зналого-цифрового преобразоват&г1я (A Ul) 5 двухтактного интегриропания, содержащего кроме схемы упраалеяня пйпвьр 6 н второй 7 ключи, входы Которых объединены и подключены к входу АДИ а выходы - к дифференциальным иходам дифференциального интегратог а 8, При этом инвертирующий нкоц :нтегратора 8 через ключ соединен с имной И-- точника образцового напряжения, а через 10 - с общей шк;1ой, .(eiiHBep тирующий вход интегратора 8 с об.дв шиной соединен через ключ II, а выход инте1 ратора через нулькомпарзтор 12 соединен с входом 6jioKa 2 упраи- ления, имеющего также BTopoii; Tj.ei H четвертый, Г ггьп и luecToft выкоды для управления ключами, а тг :;же вх:хо;ты. на которЬяХ формируется цифровой код информационной части измерител ого сигнала.

Устройство работает следую1иим of- разом,

В исходном состоянии на iiiiHie Пуск нрисутствует нулеьоь уровень напряжения. При этом блок 2 укр.гвле- ния пыставляет на свои:: Bb Ki)ii,ax тч- кие уровни напряжени, при к ji opbix КЛЮЧ Ь,7 и 9 ра 5М1.;каются, ;; ю.юч 10 и 11 замыкаются. flaripH/vL-UHe на аыходе источника питания стсу-з С- вует В момент ностунле1 -ля сигн/.ла Пуск схема управления вырабатывг-п г уппап- пя 01дий сигнал на источник 1 . 3 результате мост 3 запитывается стабг - лизирсванным уровнем нлпряжечия. Измерительный сигнал с г-юста 3 пос упа ет на усилитель i, где он усиливается. Одновременно с запитгой места 3 раэм1)кагтся клю- 10 и замыкается ключ 6. Измерительный сигнал, -.--ov To- ящий из информационной части и погрешности, поступает на первый вход интегратора 8 л интегрируется Б течение времени Т, . В момент Т , с;1има- ется напряжение с моста 3 (такт Пре5

рывание

размыкаются 6 и 1 1

и замыкаются ключи 9 и 7. При этом на первый вход диф4)еренциал1.ного интегратора 8 подается обра-;цовое напряжение обратной полярности пп от- .о к полярности информационной части измерительного сигнала-, а на второй в: Ол1, Иг тегратора 8 поступает напря :ение погреип-ости .т флюктуашп и термоЭДС. В результате интегрирования разности этих напряжений на- гфяжение на выходе интегратора 8 до

6

нуля в момент Т,, что пере

П

0

0

ключаег нулькомпаратог) 12 и формирует ь Ьлслсе 2 уг;пяБле11Ия команду на |;аз.-11и;ание кльчг; 9 и замыкание ключа 10. После этого в течение остатка второго такта (Tj Т интегрируется только напряжение логрешности. В ьюмент Т-1 размыкаются 1спкгчи 7 и 10, подается напряжение на мост 3 и за- .аются кппш. 6 и 11. Цикл повторяется и т.д.

Устройство у ;равления осутдествля- ег преос рапование длительности интерЛслла ( -1 - 1 .;) в 1щфровоа код N, гистродействие изм ерительного устрпйсг:,: oPpciTiio пропорционально 1Г - М ;НИ преобряоова( ия Т. Описан- Hbii i алгоригм раОиты справедлив li)} зремени н.греходньк пропе ::( ов Е источнике 1 питания, мосте 3 и усилителе 4 относительно дяскре ы гремг-ни преобразования АЦП двухтактного интс рирования (периода тактового I ;нератора частоты блока 2 управления/. В противном случае блок 2 упрг влении должен вьщавать команду ii i ::ah h:KaHHe Kj:K)4a 6 в каждом цикле Г1р-2обрачова.1ия с задержкой Г1е т ходньс: процессов относи- - ельно ком.и. ды на подачу напряжения мое г J (такт Измерение).

Таким обраг . измерите /ьное уст- ppiiTCBo реалгзует а.осоЬ компенса- гап аддит -1,;11ои погрр ьчности на основании исг ользо тания высоких метро- К5ги-Ч(.кии качеств АЩ} .чгактного интн рИ1 Ов: Ния , счет исключения элементен и операций запоминания, I HBei : и ф -шьтрации измери- тгльного сигнала.

Ф

р м у л л

бретения

5

0

S

(мостов 1, ycv ливaют изме- сигнал; формируют его в

Ci:cc:o6 компенсг.пдш аддитивной погрешности измерительного устройства, Зс1);люча1эщийся в том, что периодически npt-рывают латание измеритель- н|.:х neiieij рительньп такте Измерение пропорционально с,1ме И11ф :1рма1-щонно1 о сигнала и аддитивной погрешности, а в такте прерывание - пропорционально адди- тит-рой погре П 1ости и преобразуют его с .;омощью аналого-П11фрового преобразователя двухтакт.чого интегрирова- н ш, о т л и ч а га щ Т1 и с я тем, что, с целью повышения точности изв|(Ч

т т ж

Вых. код Их

ЦЗиг.1

J.

Ч add