Устройство для автоматической коррекции погрешностей измерительного преобразователя Советский патент 1982 года по МПК G01R35/00 

Изобретение относится к измерител ной технике, в частности к устройствам автоматической коррекции погрешностей, используемым в целях метрологического обеспечения прецизионных измерительно-вычислительных комп лексов и информационно-измерительных систем. Известно устройство, принимаемое в целях автоматической коррекции погрешностей как измерительного преобразователя, так и измерительного канала в целом, состоя1цее из несколь ких измерительных преобразователей ,и основанное на использовании многозначных образцовых мер и образцового прямого преобразователя, от точ ности которого существенно зависит точность коррекции 1. Однако количество необходимых образцовых мер определяется степенью нелинейности градуированной характеристики измерительного преобразователя. При высоких требованиях к ТОЧНОСТИ измерения исходного анагго гового сигнала и значительных погрешностях основной измерительной цепи корректируемого преобразователя, практическое использование рассматриваемого устройства неоправданно сложно и имеет низкую эффективность в силу значительного числа необходимых образцовых мер и возможных ошибок при выборе образцовых мер, ближайщих к истинному значению измеряемой величины. Известно устройство, предназначенное для автоматической коррекции погрешностей измерительного преобразователя, реализующее аддитивный итерационный метод автокоррекции, содержащее переключатель с двумя ключами, вход первого ключа которого соединен с источником измеряемого сигнала, а выход переключате- . ля подсоединен ко входу корректируемого измерительного преобразователя, вычислительное устройство с памятью, 3 вход которого соединен с выходом измерительного преобразователя, образцовый обратный преобразователь, подключенный своим входом к блоку . памяти вычислительного устройства, а выходом - ко входу второго ключа переключателя 2. Однако устройство обладает не высоким быстродействием,.обусловленным значительным числом дополнительных тактов прямых и обратных преобра зований и обращений к блокам устройс ва коррекции, при больших погрешностях корректируемого измерительного преобразователя, что имеет место для измерительных каналов информационно-измерительных систем и измерительно-вычислительных комплексов Известное устройство позволяет исклю чить указанную погрешность за 3-5 и более циклов коррекции, соответственно число дополнительных преобразований сигнала возрастает до 10 и более. Недостатком устройства также является зависимость времени получения окончательно скорректированного результата измерения от величины пог решности корректируемого измерительного преобразователя. Применение дан ного устройства коррекции в цифровых информационно-из мерительных системах требует использования в качестве образцовых обратных преобразователей прецизионных цифроаналоговых преобр зователей, которые являются сложными и дорогостоящими техническими устройствами. Эти недостатки ограничивают область применения устройства не позволяют использовать его в быстродействующих информацонно-измерител ных комплексах для повышения их точности : Цель изобретения - повышение быст родействия .устройства для автоматической коррекции погрешностей измерительного преобразователя. Поставленная цель достигается тем что в устройство для автоматической коррекции погрешностей измерительного преобразователя, содержащее переключатель с двумя ключами, вход первого ключа которого соединен с источником измеряемого сигнала, а выход пе реключателя подсоединен -,ко входу корректируемого измерительного преобразователя, вычислительный блок с памятью, вход которого соединен с выходом измерительного преобразователя образцовый обратный преобразователь, 2 введены сумматор, вычислитель, источник образцового сигнала, запоминающий блок и выключатель, а переключатель снабжен дополнительным ключом, при этом вход образцоього обратного преобразователя подключен к одному из контактов выключателя, второй контакт которого соединен с выходом измерительного преобразователя, выход образцового обратного преобразователя подключен ко входу запоминающего блока, соединенного своим выходом с первыми входами сумматора и вычислителя, вторые входы которых подключены к источнику образцового сигнала, а выходы сумматора и вычитателя соединены со входами второго и третьего ключей переключателяНа чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства для автоматической коррекции погрешностей измерительного преобразователя. Устройство содержит переключатель 1 с ключами 10-1, 10-2, 10-3 измерительный преобразователь 2, вычислительный блок 3 с памятью, выключатель Ц, образцовый обратный преобразователь 5, запоминающий блок 6, вычитатель 7, сумматор 8, источник 9 образцового сигнала. Устройство работает следующим образом. Исходный аналоговый сигнал х через замкнутый ключ 10-1 переключателя 1 подается на вход преобразователя 2, имеющего номинальный коэффициент преобразования Кц и номинальную статистическую характеристику преобразования . На выходе преобразователя 2 получается сигнал У величина которого, с учетом отличия реальной статистической характеристики преобразования измерительного преобразователя от номинальной и с учетом реализуемой предлагаемым корректирующим устройством кусочно-линейной аппроксимации реальной статистической характеристики преобразованная отрезками прямых, связана с X зависимостью У аКцХ+Ь, где а - соответствует мультипликативной составляющей погрешности, определяемой изменением наклона реальной статистической характеристики измерительного преобразователя в процессе его эксплуатации, а также дифференциальной нелинейностью указанной характеристикиi

b - соответствует аддитивной составляющей погрешности, зависящей от дрейфа нуля коррек тируемого преобразователя.

Сигнал У поступает в блок 3 для фиксации в его памяти и через замкнутый контакт выключателя - на вход преобразователя 5. Полагая, что погрешности, вносимые преобразователем пренебрежимо малы и он реализует обратную функцию , считаем, что с его выхода в блок 6 поступает для фиксации аналоговый сигнал х, значение которого х С выхода блока 6 сигнал X подается одновременно на первые входы вычитателя 7 и сумматора 8. На вторые входы вычитателя 7 и сумматора 8 постоянно поступает сигнал М с выхода источника 9.

На выходе вычитателя 7 образуется сигнал X ft, значение которого Хп У /К„-М, а на выходе сумматора 8 - сигнал Х,,.

Далее, при одновременном размыкании ключа 10-1 переключателя 1, контакта выключателя и замыкании ключа 10-2 сигнал Xij поступает на вход преобразователя 2, на выходе которого образуется сигнал Уг. Значение Ул выражается зависимостью У,.

Сигнал УГ поступает в блок 3 Для фиксации его в памяти. При размыкаНИИ ключа 10-1 переключателя 1 и замыкании ключа 10-2 этого переключателя сигнал поступает на ввод преобразователя 2. На выходе преобразователя 2 образуется сигнал У,, значение которого выражается зависимостью

.

Сигнал У поступает на быстродействующий блок.

Предлагаемое устройство коррекции позволяет существенно уменьшить время необходимое для получения конечного результата измерения, свободного от больших погрешностей корректируемого измерительного преобразователя. Повышение быстродействия устройства коррекции достигается уменьшением до дву и фиксированием числа дополнительных

тактов измерения при получении скорректированного результата.

Выигрыш в быстродействии тем больше чем больше погрешность корректируемого измерительного преобразователя, поскольку время получения скорректированного результата в предлагаемом устройстве в противоположность известному не зависит от величины погрешности корректируемого измерительного преобразователя,

Формула изобретения

Устройство для автоматической коррекции погрешностей измерительного преобразователя, содержащего после.довательно включенные переключатель, зажимы для подключения измерительного преобразователя и вычислительный блок с памятью, а также образцовый обратный преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены сумматор, вычитатель, источник образцового сигнала, запоминающий бло и выключатель, а переключатель снабжен дополнительным ключом, при этом, вход образцового обратного преобразователя подключен к одному из контактов выключателя, второй контакт которого соединен с выходом измерительного преобразователя, выход образцового обратного преобразователя подключен ко входу запоминающего блока , соединенного своим выходом с первыми входами сумматора и вычитателя, вторые входы которых подключены к источнику образцового сигнала, а выходы сумматора и вычитателя соединены со входами второго и третьего ключей переключателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Земельман М.А. Автоматическая коррекция погрешностей измерительных

устройств. М., Стандарт, 1972, с.5б рис.10.

2.Алиев Т.М., Сейдель Л,Р. Автоматическая коррекция погрешностей цифровых измерительных приборов.

М., Энергия 1975, с.67, рис.2-1.