Способ градуировки информационно-измерительного канала и устройство для его реализации Советский патент 1981 года по МПК G06F17/00 

изменения амплитуд входных сигналов и частоту опроса в соответствии с законом изменения градуировочной характеристики и производных в каждой регистрируемой точке, регистрируют выходные сигналы, устанавливают и запоминают параметры градуировочно «характеристики. В устройство, реалийующее способ градуировки информационно-измерительного канала, содержащее источник входного сигнала, информационно-измерительный канал, регистратор и запоминающий блок, допол нительно введены связи, при которых один выход источника сигнала соединен с эталонным каналом, а другой выход - с измерительно-информационны каналом, выход которого соединен с одним входом делителя сигналов, а о Другой вход :подключен , к выходу масш табного делителя, входы которого соединены: один - с задатчиком, другой - с выходом эталонного канала; выход делителя сигналов соединен с одним входом регистратора, другой вход которого соединен с блоком упр ления частотой опроса, вход которого соединен с запоминающим блоком; вход запоминающего блока соединен с выходом регистратора, а выход через блок управления скоростью изменения входного сигнала соединен со входом источника сигнала. Способ заключается в следующем. Задают от источника максимальный входной сигнал X на.входы информационно-измерительного и эталонного каналов. Плавно меняют амплитуду входного сигнала на прямом и обратн З5:одах. В каждый момент времени на выходе информационно-измерительного канала будет иметь место сигнал Y{. На выходе эталонного сигнала будет иметь место сигнал Yg. Значение сиг нала Уд и известной градуировочной зависимости эталонного сигнала дает возможность установить конкретные значения входного сигнала X g и каждый момент времени. С учетом выходных сигналов информационно-измерительного канала устанавливают вид градуировочной характеристики Y- f(Xg), где Х и производные в каждой регистрируемой точке выход ных сигналов. Вторично подают на входы информационно-измерительного и эталонного каналов от источника входные сигналы. Плавно меняют ампл туду входного сигнала с регулированием скорости изменения амплитуды входного сигнала и частоты опроса . информационно-измерительного канала в соответствии- с законом изменения .вида градуировочной характеристики и производных в каждой регистрируем точке выходных сигналов. Тем самым представляется возможным увеличить информативность а тех участках градуировочной характеристики информационно-измерительного кангша, где происходит изменение крутизны характеристики, имеются на характеристике экстремумы, перегибы, особые точки. Обо всех этих изменениях несут информацию производные в каждой регистрируемой точке выходных сигналов. Регистрируют выходные сигналы Y и запоминают параметры градуировочной характеристики Y (Х) информационноизмерительного канала. Везде знак относится к сигналам, имеющим место при вторичной подаче на входы информационно-измерительного и эталонного каналов входных сигналов. На фиг. 1 показан пример зависимости Y f(Х) с участками разнозначной кривизны на фиг. 2 и 3 - схема устройства для реализации предлагаемого способа. Кривая I отражает реальную характеристику одного из информационноизмерительных каналов. Кривая II отражает аппроксимирующую характеристику, имеющую общие точки в сечениях По шкале х. Сечения по шкале расположены равномерно. Как видно из сопоставления кривых Т и 11, в районах экстремальных точек Q , -в , с погрешности аппроксимации максимальны. Наличие значительных погрешностей вызвано отсутствием необходи ой информации о поведении градуировочных характеристик в районах экстремальных точек. На фиг. 1 видно, что в районе максимальной кривизны,О и погрешность максимальна. Значит, для более точной аппроксимации необходимо именно в этой области, в первую очередь, увеличить число сечений. Достичь этого можно на этом участке увеличением частоты опроса при одновременном уменьшении скорости изменения амплитуд входных сигналов. На фиг. 2 показана функциональная схема устройства, реализующего предложенный .способ градуировки информационно-измерительного канала. Устройство содержит источник 1 входного сигнала,который своим первым выходом связан с входом эталонного канала 2. Второй выход источника 1 входного сигнала связан с входом информационно-измерительного кансша 3. Выход эталонного канала 2 подключен к первому входу масштабного делителя 4. Второй вход масштабного делителя 4 связан с выходом задатчика 5. Выход масштабного делителя 4 соединен с первым входом делителя 6 сигналов. Второй вход делителя б сигналов связан с выходом информационно-измерительного канала 3. Выход делителя 6сигналов подключен на первый вход регистратора 7, а выход регистратора 7подключен на вход запоминающего блока 8. Первый выход запоминающего блока 8 связан со входом блока 9 управления частотой опроса. Выход влока управления частотой опроса 9 соединен со вторьам входом регистратора 7. Второй выход запоминающего блока 8 соединен со входом блока управления скоростью изменения вход ного сигнала 10. Выход блока управления скоростью изменения входного сигнала 10 связан со входом источни ка 1 входного сигнёша. Устройство для реализации способ градуировки информационно-измерител ного канала работает следующим обра зом. Источник 1 вырабатывает входно сигнал X, который подается на входы соответственно эталонного 2 и инфор мационно-измерительного 3 каналов. На выходах каналов 2 и 3 вырабатываются сигналы и Yf . Далее источником 1 изменяется входной сигнал X. Осуществляется градуировка на прямом и обратном ходах. На выхо эталонного канала 2 будет иметь место текущий сигнал , а на выхо информационно-измерительного канала 3 - текущий выходной сигнал . Сиг нал Yjj поступает на первый вход масштабного делителя 4. На второй вход масштабного делителя 4 поступа сигнал К, отражающий параметры гра дуировочной характеристики эталонно го канала 2. На выходе масштабного делителя 4 появляется сигнал , отражающий конкретные значениявход ного сигнала Х источника 1, .т.е. . Этот сигнал поступает на первый вход делителя б сигналов. На второй вход делителя б сигналов по. ступает сигнал с выхода информационно-измерительного канала 3. Делитель б сигналов вырабатывает сигнал, отражающий производные в за данных точках i и вид градуировочно характеристики Y f (Х информационно-измерительного канала 3. С делителя б сигналы поступгиот на регистратор 7 и запоминаиощйй блок 8. После этого вторично от источника 1 входного сигнала на входы эталонного 2 и информационно-измерительно 3 каналов поступает сигнал X. В источнике 1 сигналов производят плавное изменение амплитуды сигна ла X. Блок управления частотой опро са 9 и блок управления скоростью изменения входного сигнала 10 управ ляют скоростью изменения амплитуды входного сигнсша Х в соответствии с законом изменения производных в точках i градуировочной характеристики информационно-измерительного канала 3. Далее работа устройства осуществляется, как и прежде, до регистрации и запоминания параметров градуировочной характеристики информационно-измерительного канала 3 На фиг. 3 показана схема устрой ства (второго варианта), реашизутаде настоящий способ. Источник 1 входного сигнала под- ключей к входу эталонного измерительного преобразователя 2. Кроме того, источник 1 входного сигнала подключен к входу рабочего измерительного преобра вателя 3. Эталонный измерительный преобразователь 2 соединен с одним входом вычислительного блока 4. Ко второму входу вычислительного блока 4 подключен задатчик 5 сигнала коэффициента преобразования эталонного измерительного.преобразователя. Выход вычислительного устройства 4 соединен с одним входом первого запоминающего блока б, второй вход которого соединен с одним выходом блока 7 синхронизации. Выход рабочего измерительного преобразователя 3 соединен с одним входом второго запоминающего блока 8. Второй вход второго запоминающего блока непосредч ственно связан со вторым выходом Г блока синхронизации 7. Первый выход первого запоминающего блока б подключен на первый вход умножителя 9, а второй выход первого запоминающего блока б подключен на первый вход делителя 10 сигналов. Второй вход делителя 10 сигналов непосредственно соединен с выходом первого вычитающего блока 11. Первый вход первого вычитающего блока 11 подключен к первому выходу второго запоминающего устройства 8, а второй вход первого вычитающего блока 11 подключен ко второму выходу второго запоминающего блока 8. Один вход второго вычитающего блока 12 связан с третьим выходом второго запоминающего устройства 8. Второй вход второго вычитающего блока 12 соединен с выходом умножителя 9. Второй вход умножителя 9 соединен с выходом делителя 10 сигналов и со входом третьего запоминающего блока 13. Выход второго вычитающего блока 12 подключен к бло-ку 14 выделения экстремума. Выход блока 14 выделения экстремума пвяяан со входом масштабного делителя 15. Выход масштабного делителя 15 подключен на вход четвертого запоминающего устройства 16. Устройство работает следующим образом. Источник 1 входного сигнала воздействует на эталонный измерительный преобразователь 2 и на рабочий измерительный преобразователь 3. Выходной сигнал с эталонного измерительного преобразователя 2 поступает на вычислительное устройство 4. В вычислительном блоке 4 происходит взаимодействие .выходного сигнала с этсшонного измерительного преобразователя 2 и с задатчика 5 сигнала коэффициента преобразования. В ре- зультате взаимодействия вышеуказанных сигналов вырабатывается сигнал.

пропорциональный сигналу источника 1, который фиксируется первым запоминающим блоком 6, Таким образом, в принципе, можно задавать источником 1 сигнал произвольной амплитуды, например, максимальной.. Затем снижают этот сигнал до нуля. В каждый моментвремени происходит измерение этого изменяющегося сигнала эталонным измерительным преобразователем 2 и перевод этого сигнала к физическому , параметру с помощью вычислительного устройства 4 и задатчика 5 сигнала коэффициента преобразования эталонного измерительного преобразователя.. В то же время рабочий измери-. тельный преобразователь 3 вырабатывает сигнал реакции на входной сигнал источника 1. Выходной сигналрабочё1 го измерительного преобразователя 3 попадает на второе запоминающее устройство 8 Работа первого запоминающего устройства б и второго запоминающего устройства 8 координируется во времени блоком. синхронизации. Со второго запоминающего блока 8 поступа.ют максимальный и нулевой выходные сигналы рабочего измерительного преобразователя 3 на вычитающий блок 11, где вырабатывается разностный сигнал. Разностный, сигнал, отражающид полный динамический диапазон работы рабочего измерительного преобразователя 3, поступает на делитель 10 сигналов, куда поступает также входной максимальный сигнал с первого запоминающего блока б. Делитель 10 сигналов на выходе имеет сигнал, пропорциональный коэффициент преобразования рабочего измерительного преобразователя 3. Сигнал, отражающий информацию о коэффициенте преобразования рабочего измерительного преобразователя 3, поступает на трет.кй запоминающий блок 13. Кроме того, сигнал поступает на умножитель 9, куда поступает и сигнал с первого запомт1нающего блока, отражающий информацию о конкретных значениях входного сигнала от источника 1. Умножитель 9 на выходе имеет сигнгшы, отражающие конкретные значения выходной линеаризованной характеристик рабочего измерительного преобразователя 3, проходящей через нулевое и конечное значение реальной градуировочной характеристики рабочего измерительного преобразователя 3. На второй вычитающий блок 12 поступают сигналы, отражающие реальную и линеаризованную градуировачные характеристики рабочего измерительного преобразователя 3. На -выходе второго вычитающего блока 12 имеем сигналы, отражстощие .погрешности аппроксимации Вышеуказанные сигналыпоступают на блок 14 выделения экстремума. Этот блок выделяет из поступивших на него сигналов ток,который соответствует

максимальной погрешности аппроксимации. Последний сигнал поступает на масштабный делитель, где делится пополам, после чего регистрируется четвертым запоминающим блоком 16. Таким образом, информация в первом запоминающем блоке б и втором запоминающем блоке 8 отражает сведения о реальной, чаще всего нелинейной гра, дуировочной характеристике. Информация в третьем запоминающем блоке 13 и в четвертом запоминающем блоке 16 дает представление о ликеаризоваиной градуировочной характеристике рабочего измерительного преобразователя 3 и о максимальной погрешности аппроксимации .

Предложенный способ гргшуировки информационно-измерительного каналаi и устройство для его реализации позволят улучшить эксплуатационные качества и расширить возможности их использования.

Формула изобретения

1, Способ градуировки информационно-измерительного кансша, заключающийся в подаче на вход канеша сигналов и их контроле, равномерной по диапазону измерения регист ации выходных сигналов на прямом и обратном ходах, снятии и запоминании градуировочной характеристики, отличающийся тем, что, с целью расширения возможностей использования и улучшения эксплуатационных качеств, входные сигналы подают параллельно на входы информационно-измерительного и эталонного каналов, снимают и запоминают вид градуировочной характеристики и производные в каждой регистрируемой точке выходных сигналов, вторично подают на входы каналов входные сигналы, регулируют скорость изменения амплитуд входных сигналов и частоту опроса в соответствии с законом изменения градуировоной характеристики и производных в канудой регистрируемой точке, регистрируют выходные сигналы, устанавливают и запоминают параметры градуировочной характеристики,

2. Устройство для реализации способа по п. 1/ содержащее источник входного сигнала, информационно-измерительный канал, регистратор и запоминающий блок, отличающееся тем, что в нем один вы- . ход источника сигнала соединен с эталонным каналом, а другой выход с информационно-измерительным каналом, выход которого соединен с одним входом делителя сигналов, а другой вход подключен к выходу масштабного делителя, входы которого соединены: один т- с задатчиком, другой - с выходом эталонного канала; выход делителя сигналов соединен с одним входом регистратора, другой вход которого соединен с блоком управлени частотой опроса, вход которого соединен с запоминающим блоком, при этом вход запоминающего блока соединен с выходом регистратора, а выход через блок управления скоростью изменения входного сигнала соединен со входом источника сигнала. 3. Устройство по п. 1, содержащее источник входного сигнала, измерительный преобразователь, регистратор и запоминающий блок, о т л и- чающееся тем, что в нем источник входного сигнала подключен к эталонному и рабочему измерительным преобразователям, выход эталонного измерительного преобразователя подключен к одному входу вычислительног блока, ко второму входу которого подключен задатчик сигнала, а выход соединен с одним входом первого запоминающего блока, второй вход которого соединен с выходом блока синхро низации, первый.выход первого запоминающего блока соединен с первым входом умножителя, а второй выход с первым входом делителя, второй вход которого подключен к выходу первого вычитающего блока, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами второго запоминающего блока, один вход которого соединен с выходом рабочего измерительного преобразователя, второй - со вторым выходом блока синхронизации, а третий выход подключен к одному входу второго вычитающего блока, соединенного через последовательно соединенные выделитель экст- ремума и масштабный делитель с четвертым запоминающим блоком, при этом третий запоминающий блок соединен с выходом делителя и с вторым входом умножителя, выход которого под слючен к второму входу второго вычитателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Роттэ Испытания насосных установок. М., Недра, 1967. 2.Розенберг в.Я. Введение в теорию точности измерительных систем, М., Советское радио , 1975,

fff