ВСЕСОЮЗНАЯ I Советский патент 1973 года по МПК G01R29/02 G01R23/02 

1

Изобретение относится к цифровой изм:ерительной технике и предназначено для измерения мгновенных значений аналоговых величин с индикацией результатов измерения в цифровом виде.

Известно цифровое измерительное устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вычислительное устройство, оперативную память, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), управляемый входной переключатель, ключи, цифровой индикатор и блок управления.

В этом устройстве через входной управляемый переключатель ко входу АЦП подключен источник измеряемой величины и выход ЦАП. Вход цифро-аналогового преобразователя через управляемый ключ и оперативную память соединен с выходом вычислительного устройства, вход которого подключен к выходу измерительной цепи АЦП. К другому выходу оперативной памяти через второй управляемъш ключ подключены устройства цифровой индикации и регистрации. Входной переключатель, АЦП, вычислительное устройство и управляемые ключи соединены с блоками управления.

Однако известное измерительное устройство является недостаточно быстродействующим, поэтому оно нригодно лишь для измерения сигналов, не изменяющихся в интервале времени, необходимом для осун1,ествлеиия измерительно-вычислительного процесса. На каждом цикле этого процесса происходит сравнение результатов вычислительных операций, осуществляемых в самом устройстве с измеряемым сигналом.

Целью изобретения является понышсиис быстродействия устройства.

Для этого в него введено дополнительное

запоминающее ycTpoiicTBO и коммутаторы, причем выход аналого-цифрового преобразователя через первый управляемый ключ соединен со вторым входом вычислительного устройства, через второй управляемый ключ- -

со входом дополнительного запоминающего устройства, выход которого через первый коммутатор подключен к третьему входу вычислительного устройства, выход которого через второй коммутатор соединен со вторым в.хоДОМ1 оперативного заноми11аюп;его устройства, блок управления подключен к первому и второму коммутаторам.

Предложенное ycTpoiicTBo noHciieiio чертежами.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - днаграмма временных сигналов, управляюндих работой отделы ых узлов устройства; цифрами отмечены блоки, иа выходе которых наблю;и1ется нриведониое

на фиг. 2 нанряжение.

Устройство (см. фиг. 1) состоит из блока 1 управляемого переключателя, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2, управляемых ключей 3 к. 4, запоминающего устройства 5, вычислительного устройства 6, оперативного запоминающего устройства 7, коммутаторов 5 и 5, цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) 10, цифрового индикатора //, блока 12 управления, входа устройства 13.

Устройство работает следующим образом. При поступлении в блок 12 управления команды на измерение с его соответствующего выхода на врем1Я ti (см. фиг. 2) подается управляющий сигнал на блок 1 переключателя и управляемый ключ 3, сигнал установки нуля в оперативном запоминающем устройстве 7 и вычислительном устройстве 6. При этом блок / переключателя подключает ко входу АЦП 2 изм1ерительный сигнал, который преобразуется в АЦП в цифровой код и через управляемый ,ключ 3, записывается -в заномипающем устройстве 5.

В то же время в оперативном запоминающем устройстве 7 и вычислительном устройстве 6 происходит установка цифрового кода, который, преобразуясь в высокоточном ЦАП 10, на выходе последнего дает нулевое значение аналогового сигнала. Длительность интервала /1 определяется больщим из интервалов времени, необходимых для преобразования в АЦП аналогового сигнала в цифровой код или в ЦАП цифрового кода в соответствующий аналоговый сигнал.

По истечении времени i начинается первый цикл измерительно-вычислительного процесса. Прежде всего производится преобразование аналого-цифровым преобразователем сигнала на выходе ЦАП (в первом цикле имеет нулевое значение) в цифровой код. При этом выход ЦАП 10 через блок / -переключателя соединяется со входом АЦП 2, а цифровой код измеренного нулевого значения сигнала через проводящий управляемый ключ 4 поступает на вычитающий вход вычислительного устройства 6. В результате этого за время /2 в вычислительном устройстве получается разность между цифровым кодом, соответствующим нулевому значению- сигнала на выходе ЦАП, и цифровым кодом измерения этого нулевого значения сигнала посредством АЦП. Далее к полученной в вычислительном устройстве разности через коммутатор 5 за время i/з прибавляется цифровой код значения измеренного сигнала, считанного из запоминающего устройства 5. Через второй ком-мутатор 9 за время t полученная сумма переносится в оперативное запоминающее устройство 7 на место ранее введенной в нее цифры. В соответствии с полученным в цифровом коде результатом первого цикла измерения на выходе высокоточного ЦАП 10 возникает сигнал, соответствующий полученному цифровому результату. Одновременно этот результат появляется на цифровом индикаторе 11.

Далее начинается второй цикл измерительно-вычислительного процесса, аналогичный первому.

Замыкается управляемый ключ 4, измеряется значение сигнала па выходе ЦАП - результат измерительно-вычислительных -операций предыдущего цикла, этот результат измерения значения сигнала на выходе ЦАП в виде цифрового кода подается на вычитающий

вход вычислительного устройства 6, где вычитается из находящегося там результата измерительно-вычислительных операций предыдущего цикла в цифровом коде. К полученной разности посредством коммутатора 8 прибавляется цифровой код измере1шя величины входного сигнала, х.раиящийся в запоминающем устройстве 5. Полученный результат через коммутатор 9 дублируется запоминающим устройством 7 с одновременным стиранием

раиее храии-вщей-ся в нем цифры. В этот же момент на выходе ЦАП появляется аналоговый сигнал, соответствующий результату измерительно-вычислительных операций второго цикла, а цифровой индикатор 11 указывает

его величину.

Аналогично протекает третий и последую-щие циклы. При этом на каждом цикле работы устройства -происходит асимптотическое приближение результата измерительно-вычислительных операций к истинному значению величины измеряемого сигнала.

При отсутствии погрещности преобразования в ЦАП, неизменной за время измерительно-вычислительного процесса ха-рактеристики

АЦП, при пренебрежимо М1алой погрешности, вносимой управляемым переключателем, относительная погрешность результата измерения ботн определяется по формуле:

8„„ (1-5л-5ц).

(1)

где Л/ -количество циклов, SA - крутизна характеристики АЦП в точке, соответствующей действительному значению измеряемого

сигнала, 5ц - крутизна характеристики ЦАП.

Асимптотическое приближение результата

измерения к истинном у значению измеряемого

сигнала (Ит ботн 0) будет иметь место

|1-5А-5ц| 1, то есть, когда 0 5А5ц 2.

На основании уравнения (1) находится выралсение для необходимого количества циклов измерения Nmin в виде

Og SOTH

min /0(1 )

(2)

соответствующего заданной относительной погрешности ботнВыражение (2) строго справедливо только

при принятых выще допущениях. После окончания Лгагп-Toro цикла измерительно-вычислительный процесс может быть приостановлен при условии сохранения на цифровом индикаторе результата, полученного на последнем

цикле.