Цифровая система измерения и обработки Советский патент 1981 года по МПК G06F17/00 

Изобретение относится к дискретной автоматике и может найти применение в измерительной технике, в системах автоматизации технологических njpo цессов, научных исследований, и испыта ний сложных объектов. Известны современные измерительновычислительные комплексы (ИВК, измерительные информационные системы (ИИС решающие в самом общем случае задачи .сбора и преобразования измерительной информации, ее обработки, документирования и хранения результатов D3. Наиболее близ1сой к предлагаемой яв ляется цифровая измерительная система содержащая измерительные преобразовавтели, коммутатор с устройством управл ния, измерительный блок, переключатель диапазонов измерения, аналогоцифровой преобразователь (АЦП),блоки, памяти и регистрирующее устройство. Функционирование известной системы .осуществляется следующим образом..В устройстве управления -формируются сиг налы адресов измерительных каналов. По этим сигналам коммутатор подключает к измерительной цепи системы соответствующие первичные преобразователи. Аналоговые сигналы с первичных измерительных преобразователей через коммутатор поступают в измерительный блок, режим работы которого соответствует положению переключателя диалазонов измерения. Аналоговый выходной сигнал измерительного блока поступает на вход АЦП, а дискретный выходной сигнал АЦП в виде двоичного кода отсчета поступает на вход того блока памяти, который соответствует текущему положению переключателя диапазонов. В дешифраторе адреса .блока памяти код отсчета АЦП является кодом адреса ячейки памяти.содержимое которой с ыхода блока памяти поступает на регистрирующее устройство Г2. Известная система требует подбора первичных измерительных преобразователей, так как разброс их характернотик и начальных значений приводит к появлению дополнительных ошибок.В некоторьтх случаях проведение такого подбора не представляется возможным или требует усложнения измерительной системы. Например, при испытаниях ави ационных конструкций на прочность для тензометрии на объекте устанавливаются до нескольких тысяч тензорезисторов нескольких различных типов. Каждый из тензорезисторов после установки его на объект в общем случае имеет свое начальное значение сопротивления . В подобных случаях неучет различия характеристик тензорезисторов по типу и начальных значених их сопро тивлений может привести к появлению таких ошибок в результатах измерений которые не будут устраивать пользователя. Другим недостатком, сужающим область применения, является то, что в известной системе могут использоваться измерительные Преобразователи только одного типа и функционального назначения, так как реализуется толь ко один в текущем диапазоне измерени оператор преобразования кодов АЦП s результат измерения. Необходимо отметить также, что даже для различных измерительных преобразователей одног типа и функционального назначения имеющих одинаковые начальные значения .операторы могут существенно отличать ся. Так, для приведенного выше примера различия в операторе обработки могут быть вызбаны тем, что тензорезисторы установлены на различных кон струкционных материалах одной констр ции или Применяются в неодинаковых условиях. Цель изобретения - повьшение точности измерения и расширение функциональных возможностей измерительной системы за счет использования различ -ных типов датчиков. Указанная цель достигается тем, что в цифровз о систему измерения и обработки, содержащую М датчиков, пе вый Коммутатор, измерительный блок, аналого-цифровой преобразователь, счетчик адреса, N блоков памяти и ре гистрирующий блок, выходы которого подключены к выходам соответствующих блоков памяти, выходы М датчиков соединены с соответствующими входами первого коммутатора, выход которого подключен ко входу измерительного блока, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразова теля, причем первый выход счетчика адреса соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход счетчика адреса соединен с управляющим входом измерительного блока, введены сумматор, второй .коммутатор и дополнительный блок памяти, вход которого соединен с первым выходом счетчика адреса, первый выход дополнительного блока памяти подключен ко входу задания типа датчика измерительного блока и управляющему входу второго коммутатора, выходы которого соединены со входаЬш соответствующих блоков памяти, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен ко входу второго коммутатора, а второй выход дополнительного блока памяти соединен со вторым входом сумматора. На чертеже представлена структурная блок-схема устройства. Устройство содержит М датчиков 1 различного типа функционального назначения, соединенных через первый коммутатор 2 с измерительным блоком 3, который связан своим выходом через аналого-цифровой преобразователь 4 с сумматором 5, счетчик 6 адреса, связанный с коммутатором 2, измери- тельным блоком 3 и дополнительным блоком 7 памяти. Выходы блока 7 памяти связаны со входами измерительного блока, сумматора 5 и второго коммутатора 8. Выход сумматора 5 через коммутатор 8 связан со входами N блоков 9 памяти. Выходы блоков 9 памяти соединены со входами регистрирующего блока 10. Реформация в блоки 7 и 9 памяти записывается до начала рабочих измерений. Число ячеек памяти дополнительного блока 7 памяти соответствует (во всяком случае не менее) числу датчиков 1 . Содерукяшгм ячеек памяти, блока 7 явявляются поправки, корректирующие код отсчета -АЦП 4 при подключении к измерительной цепи системы соответствующего измерительного канала, и символы, позволяющие идентифицировать по номеру канала тип датчика и необходимый дпя него оператор обработки. Цоправки получают в результате предварительных измерений или/и вычислений, проводимых при настройке системы. Информация о поправках представляется в виде прямого, дополнительного или обратного двоичного кода. Максимально необходит мое число разрядов двоичного кода поправки может составлять п + 1, где п - число разрядов .выходного кода АЦП 4. Символы идентификации каналов определяются при подключении датчиков 1 к коммутатору 2 по требуемым операторам обработки информации, а также в соответствии с выходными сигналами блока 2, необходимыми для управления режимом работы измерительного блока 3 Число основных блоков 9 памяти соответствует числу различных операторов обработки измерительной информаци а содержимым ячеек памяти являются значения измеряемой величины в зависимости Yj ff (N.fj Aj), где Yj - результат измерения по каналу .с номером j; f - оператор преобразования блока 9 памяти с. номером i; MTJ J соответственно текущей (рабочий код отсчета АЦП 4 и поправка из дополнительного блока 7 памяти для измерительного канала с номером j. Максимально необходимое число ячее памяти блока 9 для реализации предлагаемой системы может составлять не соО+1 более, чем 2 , где п - разрядность АЦП 4. Цифровые сигналы с сумматора 5 поступают на один из основных блоков 9 памяти через коммутатор 8. Устройства работает следующим образом, При задании адреса измерительного канала соответствующий сигнал со счет чика 6 поступает на коммутатор 2 и в дополнительный блок 7 памяти. В дешиф раторе адреса блока 7 памяти этот сиг нал является адресом ячейки памяти, содержимое которой (соответствующие ромеру канала символ идентификации и значение поправки) поступает на выход блока 7 памяти. При этом символ идентификации поступает на входы счетчика 6 и коммутатор 8, а значение поправки на вход сумматора 5. При поступлении сигнала от блока 7 памяти блок 2 формирует и выдает на соответствующий вход измерительного блока 3 сигнал уп равления режимом его работы, а коммутатор 8 коммутирует соответствующий основной блок 9 памяти к выходу сумма тора 5. Аналоговый сигнал датчика 1 через коммутатор 2 поступает на вход измерительного блока 3, с выхода которого сигнал измерительной информаци поступает на вход АЦП 4. Преобразован ный в цифровую форму сигнал измерительной информации поступает на вход сумматора 5, с выхода которого дискре 8 56 лын сигнал, равный сумме поступивших на его входы сигналов от дополнительного блока 7 памяти и АЦП 4, поступает через коммутатор 8 на вход основ ного блока 9 памяти. Соответствующая выходному сигналу блока 5 суммирования ячейка памяти блока 9 возбуждается и е содержимое как результат измерения в необходимом для пользования виде поступает на вход регистрирующего блока 10. Если удовлетворяет меньшая точность результатов измерения, связь сумматора 5 с соответствующим основным блоком 9 памяти может осуществляться только для m необходимых старших разрядов выходного сигнала блока 5. В частном случае, когда результаты измерений являются нечетной функцией Y fj{N + и), число ячеек соответствующего основного, блока 9 памяти через потери точности может быть сокращено. Для этого необходимо, чтобы знаковый разряд выходного кода сумматора 5 не поступал на вход дешифратора адреса блока 9 памяти и суммировался со знаковым разрядом результата выборки из блока 9 памяти. Соединение входного дещифратора . адреса основного блока 9 памяти с выходом АЦП 4 через сумматор 5, связанный с дополнительным блоком 7 памяти, котором.хранятся поправки, позволяет повысить точность измерения для датчиков одного функционального назначения, но с различными начальными значениями. Соединение нескольких основных блоков памяти через коммутатор 8, управляемый соответствующими сигналами (символы идентификации)дополнительного блока 7 памяти, использование этих сигналов для управления режимом работы измерительного блока 3 позволяет применить предлага емую систему для измерения с использо ванием преобразователей различного типа и функционального назначения. Формула изобретения Цифровая система измерения и обработки, содержащая М датчиков, первый коммутатор, измерительный блок, аналого-цифровой преобразователь, счетчик адреса, N блоков памяти и регистрирующий блок, входы которого подключены к выходам соответствующих блоков памяти, выходы М датчиков соединены с 78 соответствующими входами -первого ксЛлмутатора, выход которого подключен ко входу измерительного блока, выход которого соединен со входом аналогогцифрового преобразователя, причем первый выход счетчика адреса соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход счетчика адреса соединен с управляющим входом измерительного блока, отличающаяся Tewt, что, с цепью повьппения точности измерения и расширения функциональных возможностей за счет использования датчиков различных типов, в нее введены сумматор, второй коммутатор и дополнительный блок памяти, вход которого соединен с первым выходом счетчика адреса, первый выход дополнительного блока памяти подключен ко входу задания типа датчи5ка измерительного блока и управляющему входу второго коммутатора, выходы которого соединены со входами соответствующих блоков памяти, выход аналогоцифрового преобразователя -подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен ко входу второго коммутатора., а второй выход дополнительного блока памяти соединен со вторым входом сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Автоматизация экспериментальных исследований. Тезисы докладов на Всесоюзной конференции, Куйбышев, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2586304/24, кл. G 06 F 15/00, 1976 (прототип).