Устройство для коррекции сигналов

(51)5 С 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ИСТВО ДЛ ЕКЦИИ СИГнный лект- ении производственения микров машиностр 679. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Испока, Сущнодержитусилительго-цифровное запоцифровыхкоррекциизователя 1 льзование; измерительная технисть изобретения: устройство сочувствительный элемент 1, 2, аналоговый сумматор 3, аналоой преобразователь 4, постоянминающее устройство 5, два сумматора 6, 7, два блока 8, 9 , два цифроаналоговых преобра- О. 11, блок 12 управления. 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в датчикостроении,Одним из основных компонент датчиковой аппаратуры является устройство преобразования электрического сигнала (УПС),предназначенное для нормирования выходного сигнала и коррекции погрешностей,Известны различные способы компенсации погрешностей, обусловленных воздействием дестабилизирующих факторов,При аналоговых методах компенсации используют введение корректирующих элементов в чувствительные элементы (ЧЗ),схемы питания ЧЭ и электронные узлыУП С.Аналоговые методы компенсации погрешностей требуют больших затрат при подгонкепараметров вследствие неудовлетворительной автоматизации этого процесса и и рименения подстрочных элементов, ухудшающихвременную стабильность параметров УПС.Цифровые методы компенсации погрешностей позволяют более полно автоматизировать процесс настройки УПС,повысить точностные характеристики и применяются, например, в интеллектуальныхдатчиках.Однако интеллектуальные датчикизначительно сложнее, дороже классическихдатчиков и применяются не так широко,Существуют более простые методыцифровой обработки сигналов без применения микропроцессоров, Примером такогоустройства может служить расходомер дляопределения объема жидкости с термокомпенсацией. Расходомер содеркит ПЗУ, изкоторого считываются поправочные коэффициенты, уситывающие изменение удельного веса жидкости от температуры, ивычислительный блок, где производитсярасчет расхода жидкости с учетом поправочных коэффициентов,Общим недостатком схем с цифровойобработкой сигнала является наличие ограничений, накладываемых на временные характеристики измеряемого сигнала,Высокие меторологические и технико-экономические показатели датчика можно получить только для медленно меняющихсяфизических воздействий,Использование комбинации аналоговых и цифровых методов компенсации погрешностей позволяет сохранить и высокоебыстродействие, и основные преимуществацифровой обработки сигнала,Среди подобных устройств наиболееблизким к предлагаемому является устройство для коррекции сигнала, содержащееосновной и корректирующие каналы, В со 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 став корректирующего канала входит аналоговое запоминающее устройство, входные и выходные аналоговые коммутаторы, осуществляющие переключение источников корректирующих сигналов на общий канал обработки, содержащий аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), запоминающее устройство, цифооаналоговый преобразователь (ЦАП), Информация, поступающая в корректирующий канал, "оцифровывает-, ся", преобразуется в необходимый поправочный сигнал, передается в основной канал и суммируется там с сигналом этого канала.Недостатком известного устройства является отсутствие узлов коррекции мультипликативной составляющей погрешности иприменение аналоговых методов подстройки параметров усилительного каскада основного канала, что снижает точность преобразования и другие технические характеристики.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия обработки сигнала путем введения блока управления и блоков коррекции, позволяющих скомпенсироватьаддитивную, мультипликативные составляющие погрешностей и получить высокое быстродействие,На чертеке изобракено предлагаемоеустройство,Устройство содеркит ЧЭ 1, последовательно соединенный с усилителем 2, выходкоторого подсоединен к одному из входованалогового сумматора 3, аналого-цифровой преобразователь 4, подключенный кПЗУ 5, Два выхода ПЗУ 5 соединены с цифровыми сумматорами(первый выход - с первым цифровым сумматором б, второй - свторым цифровым сумматором 7), Второйвход первого цифрового сумматора подключен к выходу первого блока 8 коррекции, авторой вход второго цифрового сумматорасоединен с выходом второго блока 9 коррекции,Выход блока б через первый ЦАП 10подключен к второму входу сумматора 3.Выход блока 7 через дополнительный ЦАП11, блок 12 управления подсоединен к ЧЭ 1.Устройство работает следующим образом,Электрический сигнал, соответствующий действию дестабилизирующего параметра, преобразуется в блоке 4 в код. Далееполученный код подается на адресную шинуПЗУ, с которого по данному адресу считываются определенные поправочные коэффициенты, Один коэффициент считывается вблок б для компенсации погрешностей, вызванных смещением нуля, другой коэффи1744468 50 Составитель В.ВолковТехред М,Моргентал Корректор Э,Лончакова Редактор С,Лисина Заказ 2187 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 циент считывается в блок 7 для компенсации мультипликативной погрешности, обус- ловленной изменением чувствительности, коэффициентов преобразования (усиления) различных блоков.Цифровой код первого поправочногокоэффициента суммируется в блоке б с цифровым корректирующим кодом, поступающим из блока 8. Функционально этот блок (также, как и блок 9) формирует корректирующие коды, которые в небольших пределах (в нескольких младших разрядах) изменяют с помощью цифрового сумматора коды поправочных коэффициентов, поступающих из ПЗУ, Необходимость такой коррекции вызвана временной нестабильностью параметров всех активных и пассивных элементов УПС. Это приводит к возникновению как аддитивных, так и мультипликативных погрешностей, влияние которых не может быть учтено в процессе изготовления.Цифровой сигнал с выхода блока б преобразуется в аналоговый в блоке 10 и поступает на сумматор 3. Сигнал с блока 10, складываясь или вычитаясь с сигналом, снимаемым с блока 2, компенсирует погрешность, вызванную смещением нуля. Коррекция мультипликативной составляющей погрешности осуществляется изменением чувствительности ЧЭ путем корректировки величины тока питания моста. Для этого код с второго выхода ПЗУ 5 подается на первый вход второго цифрового сумматора 7, где складывается с кодом второго блока 9 коррекции, Далее кодовая последовательность преобразуется дополнительным ЦАП 11 в аналоговый сигнал и подается на блок 12 управления,Запись поправочных коэффициентов в ПЗУ осуществляется в процессе изготовления, запись кодов в блоки 8 и 9 производится в процессе тарировки и эксплуатациидатчика,Таким образом, введение в известноеустройство новых элементов и новых связей5 позволяет скомпенсировать мультипликативную погрешность. формировать сигналкоррекции и осуществлять подгонку параметров с применением цифровых методовобработки сигналов. Это дает возможность10 получить высокое быстродействие и точность обработки сигнала.Формула изобретенияУстройство для коррекции сигналов, содержащее чувствительный элемент, свя 15 занный с усилителем, аналого-цифровой ицифроаналоговый преобразователи и постоянное запоминающее устройство, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точностии быстродействия, в него введены аналоговый20 сумматор, первый и второй цифровые сумматоры, первый и второй блоки коррекции, дополнительный цифроаналоговый преобразовательи блок управления, соединенный своим выходомс чувствительным элементом, а входом - с вы 25 ходом дополнительного цифроаналогового. преобразователя, вход которого связан с выходом первого цифрового сумматора, первыйвход которого подключен к первому выходупостоянного запоминающего устройства,30 второй выход которого связан с первымвходом второго цифрового сумматора, вторые входы обоих цифровых сумматоров связаны соответственно с первым и вторымблоком коррекции, а выходы соединены со 35 ответственно с вхздами первого и дополнительного цифроаналогового преобразователя,выход усилителя связан с первым входом аналогового сумматора, второй вход которого связан с выходом первого цифроаналогового40 преобразователя, а выход аналого-цифровогопреобразователя подключен к входу постоянного запоминающего устройства,