Способ измерения аналоговой величины с коррекцией результата

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХГЕ СПУБЛИК М 1/(51) 5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ти их.Ф.ХасМ.Салаи вы- ормаое значетакте: д 1 - е; К 10 и ы. Устрой- разомкнуГОВОИЛЬТАТ 1-1), = гнал и ванно ой вел еобраз, М.меря)ст с поо цифрового чины (АЦП), вания У = 1(2) =2где, д - погрешность,и получают цифровой код- г(21) = К(Х 1 - а Х 1Этот код делят на К и, ГДЕ 11 - КОЛИждом такте из Ф 1 =Х 1 - э Х.1= 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпО изОБРГГГниям и ОткРытияПРИ ГКНТ СССР(71) Азербайджанский институт нефмии им. М.Азизбекова(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АНАЛОВЕЛИЧИНЫ С КОРРЕКЦИЕЙ РЕЗУ Изобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для повышения точности цифровых измерений аналоговых величин.Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключения необходимости в сверхдискретизации.На чертеже представлена функциональная схема устройства для реализации способа.Устройство содержит первый 1 и второй 2 элементы выборки-хранения, аналоговые умножитель 3 и вычитатель 4, измерительный усилитель 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, вычислительное устройство 7 и шину 8 тактовых импульсов.Способ осуществляют следующим обраЖ, 1672563 А 1(57) Изобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для повышения точности цифровых измерений аналоговых величин. Соответствующая организация последовательности операций позволяет получить скорректированные результаты цифрового измерения аналоговой величины в виде равенства У 1 = Х 1+ + - (д 1+ ад 1 - 1 +а д 1 - 2 +а б 1 - 3 +1 2 3 Кад 1), где Х 1 - истин ние измеряемой величины в 1-м гогрешность измерения в 1-м такт а1 - постоянные коэффициент ство, реализующее способ. имеет тую структуру, 1 ил. текущего (1-го) отсчета Х 1 вычитают предварительно умноженный на положител ный коэффициент а1 предыдущие, (1 - 1)-й, отсчет а Х 1-1 и полученный разностный аналоговый сигнал Х 1 - а Х 1-1 усиливают в К раэ, в результате чего получают аналоговый сигнал, равный21 = К(Х 1 - а Х 1Этот аналоговый си эмощью нескорректиро гизмерителя аналогов иимеющего функцию пр оСложением кода У с кодом а У- получают скорректированные результаты измеряемой аналоговой величины, причеле- 1ч 1 с 1 лУ-1 д У - 1 ==х 1+.а д - 1,К1=01=1,М, (1,При выводе формулы (1) полагаем, чтоХо - 0 (а следовательно, Уо =- О), так каквыборка (Х) измеряемой величины включает отсчеты в дискретном множестве точек1=1, М.Таим образом, из (1) видно, что способпозволяет значительно уменьшить систематическую и случайную составляющие погрешнос ти соответствующим выборомпостоянных коэффициентов К, а, Очевидно,что погрешность измерения тем леньше,чем больше К и меньше а, Максимальноезначение К зависит от частотных (динамических) свойств измеряемого сигнала и шага(периода) его дискретизации, При выборе Кдолжно соблюдаться условие,Кччк (2)макс ( К, - а Х-)=1,Мгде ( - значение динамического диапазонаизмерителя (АЦП).Согласно формуле (1) уменьшение коэффициента а приводит к уменьшению погрешности измерения. Однако из (2) видно,что уменьшение может привести к уменьшению и наибольше-о значения Кмакг, т е, этипараметры взаимосвязаны. Поэтому необходило выбирать тако их сочетание, прикоторомд ГттК, а; - мин,устроиство работает следующим образом,В первыйакт работы элемент 1 выборки-хранени из измерения Х делает выборкуХ 1 которая поступает на неинвертирующийвход аналогового вычитателя 4, на инвергирующий вход которого поступает сигналаХ 0 = О с выхода умножителя 3, Разностный сигнал Х 1 - а Хс выхода вычитателяусиливается измерительным усилителем 5 вК раэ, и полученный сигнал Л =- К(Х - а Хо)преобразуется с помощью АЦП 6 в код:У 1 - К(ф,1 - а Хс) т д,где д реализация погрешности АЦП 5 в 1-и тактеЭот код в уцравлющвч вычислитель ом ус ройс ве 6 делится н ки коддУ 1 - Х - аХо-- . - Х"Кявлтощийся скорректированным результатоРпервого измерения, заносится в память управляющего вычислительного усройсва 6. Таким образом, У - У 1 Во втором такте в элементе 2 выборкихранения формируется сигнал Х 1 предыдущего отсчета, а элемент 1 выборки-хранения производит отсчет Х 2 из измеряемой вели чины Х, Затем разностный аналоговый сигнал Х 2 - а Х 1 усиливается и усиленный сигнал 72 = К(Х 2 - а Х) подается на вход АЦП 6, на выходе которого получается код 10 Уг = К(Хр - а Х 1)+дг,где дг - реализация погрешности АЦп 6 втакте 2,В управляющел вычислительном устройстве 7 этот код делится на К, и получен 15 ный коддгУ 2 = (Х 2 - а Х 1) тКскладывается с кодом аУ 1= аУ 1, в результате чего полу тается скорректированноезначение измеряемой величины Х 2, Действительно,А дгУг =- У 2аУ = Хг - аХт- + аХт+К25--- = Хг + - ( дг + а А ) .ад 1Аналогичным образом после третьего тактаполучимУз =- Уз т аУ 2 = Хз - аХ 2+Зо-- +ахг Ч - (адг+а А)=дз 12К К=- Х + -- ( дз а д; + аг д )1КДалее описанный вышс процесс измерения повторяется периодически в интервале наблюдения измеряемой величины и вобщем случае скорректированные результаты измерений описываются обобщеннойформулой (1),Формула изобретенияСпособ измерения аналоговой величины с коррекцией результата, заключающийся в том, что одновременно с выборкойзапоминанием каждого текущего значенияизмеряемого сигнала, формируют опорныйаналоговый сигнал с последующим вычитанием опорного аналогового сигнала из каждого дополнительного текущего значенияизмеряемого сигнала, формируют код, пропорциональный измеряемому сигналу, о тличающийся тем,что,сцельюповышения точности, формирование опорного аналогового сигнала осуществляют путемзапоминания каждого предыдущего значения измеряемого сигнала с последующим5умножением его на положительный коэффициент а, меньший единицы, а полученныйпосле вычитания разности сигнал усилива т в К раз, при этом формирование кода,пропорционального измеряемому сигналу,1672563 Составитель И.РомановаТехред М.Моргентал Корректор С,Шевкун Редактор В.Петраш Заказ 2846 Тираж 446 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 осуществляют в первом такте путем формирования кода, пропорционального усиленному раэностному сигналу, с последующим делением его на К, полученный в первом такте код запоминают, формируют корректирующий код путем умножения запомненного кода первого такта на коэффициент а,запоьенают корректирующий код, а формирование кода, пропорционального измеряемому сигналу, начиная с второго такта осуществляют суммированием кода, про порционального усиленному разностномусигналу текущего измерения, и корректирующих кодов предыдущих измерений.