Устройство для измерения доверительных интервалов

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для экспериментальных исследований и технологического контроля аналого-цифровых преобразователей или цифровых вольтметров,Известен измеритель дрейфа цифровых вольтметров, содержащий источник образцового напряжения, блок сравнения кодов, генератор импульсов, два преобразователя числа импульсов в напряжение, делитель частоты, два пороговых элемента, реверсивный счетчик, преобразователь код в .напряжение, самопишущий вольтметр, делитель напряжения и.сумкврующую схему. Работа измерителя основана на выделении систематической составляющей из спектра инструментальной погрешности контролируемого преобразователя 1.Однако с помощью устройства невозможно измерять доверительные ин тервалы суммарной погрешности аналого-цифровых .преобразователей ( АЦП)Ц.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения доверительных интервалов, предназначенное для контроля АЦП, состоящее из последовательно соединенных источника образцового напряжения, блока суммирования АЦП, блока сравнения кодов, коммутатора, первого управляемого счетчика, .реверсивного счетчика, преобразователя код - напряжение, второй вход реверсивного счетчика соединен с выходом второго управляе. мого счетчика, а также переключателя полярности, делителя напряжения, самопишущего вольтметра, генератора импульсов, делителя частоты и контролируемого аналого-цифрового преобразователя, при этом входы двух управляемых счетчиков соединены с выходами. регистра. Это устройство предназначено для определения интервала, в котором находится инструментальная погрешность АЦП2.Однако известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, связанные с.использованием недостаточно информативных характеристик погрешности АЦПг определение доверительного интервала инструментальной, а не суммарной погрешности, поочередное (а не не-, прерывное, одновременное) определение границ доверительного интервала, что значительно снижает точность оценки, кроме того, невозможно определение такой важной характерис" тики погрешности АЦП как вариация.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем непрерывного определения доверительного интервала суммарной погрешности АЦП или ЦВ) . Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измерениядоверительных интервалов, содержащее источник образцового напряжения,выход которого через блок суммирования соединен с входом контролируемого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому входу блока сравнения кодов,второй вход которого подключен к 10 шине образцового кода, первый выходкоммутатора соединен через первыеуправляемые счетчики исуммирующим,а второй выход через второй управляемый счетчик - с вычитающими входами 15 реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом преобразователя код - напряжение, а первый выходрегистра подсоединен к управляющим.входам., первого и второго управляе мых счетчиков, выход генератора им-.пульсов соединен с вторым входомконтролируемого аналого-циФровогопреобразователя, а выход делителянапряжения - с вторым входом блокасуммирования, дополнительно введеныдва управляемых счетчика, коммутатор, реверсивный счетчик, преобразователь код - напряжение, два пороговых элемента и генератор ступен чато измен щегося на"ряжениявходкоторого соединен с выходом генератора импульсов. а выход соединен свходами делителя напряжения и первыми входами пороговых элементов, вторые входы первого и второго пороговых элементов соответственно подключены к выходам преобразователейкод"- напряжение, выход первогопорогового элемента подключен к управляющему входу основного коммута тора, а выход второго пороговогоэлемента подключен к управляющемувходу дополнительного коммутатора,причем входы обоих коммутаторов объединены с выходом блока сравнения 45 кодов, первый выход дополнительногокоммутатора через первый дополнительный управляемый счетчик соединен ссуммирующим, а второй выход черезвторой дополнительный управляемый 50 четчи - с вычитающими входами допол-нительного реверсивного счетчика,выход которого подключен к входудополнительного преобразователякод - напряжение, при этом второй.выход регистра подсоединен к управляющим входам первого и второго дополнительных управляеьых счетчиков.На фиг. 1 представлена структур"ная электрическая схема устройства,на фиг, 2 - график функции распре деления суммарной погрешности АЦПУстройство содержит источник 1фиг. 1) образцового напряжения,блок 2 суькирования, блок 3 сравнения кодов, коммутаторы 4 и 5, уп равляемые счетчики 6-9, регистр 10,реверсивные счетчики 11 и 12, преобразователи 13 н 14 код - напряжение, делитель 15 напряжения, генератор 16 импульсов, пороговые элементы 17 н 18, генератор 19 ступенчатоизменякщегося напряжения и контролируемый аналого-цифровой преобразователь 20,Устройство работает следующимобразом,Перед началом работы, все счетчи-.ки 6-9 сброшены, с источника 1 образцового напряжения через блок 2 суммирования на вход контролируемогоаналого-цифрового преобразователя20 подается напряжение Оо = ("Мо, 35где йо - некоторый код в диапазонеконтролируейого.АЦП 20, ф - ступеньквантования. Прн включении генератора 16 устройство начинает работать.При .этом на второй вход блока 2 сум-, ;рмнрования через делитель 15 напряже.ния. начинает поступать сигнал с ге-.нератора 19 ступенчато изменяющегося напряжения,;подаваемый такжена входы двух пороговых элементов 17и 18. Контролируемый аналого-цифровой преобразователь 20 выдает результаты измерений йс частотой импуль-.сов генератора 16. При равенствеИ у,образцоВому коду И 0 блок 3 сравне-осия кодов выдает импульс на входыкоммутаторов 4 и 5, Устройство содержит дВа канала, один. из которыхвключает коммутатор 4, управляемыесчетчики:б и 7, реверсивный счетчик 11, преобразователь 13 код -напряжение и пороговый элемент 17,второй - коммутатор 5:, управляемыесчетчики 8 и 9, реверсивный счетчик12 преобразователь код - напряжение 14 и пороговый элемент 18. Один 40канал осуществляет отслеживание нижней, а второй канал - верхней границы искомого доверительного интервала. Общим элементом обоих каналов,работа которых в принципе идентична, 4является регистр 10, задающий доверительную вероятность.Рассмотрим работу канала, отслеживакицего верхнюю границу искомогоинтервала. На фиг. 2 представлен:. график функции распределения суммарной погрешности контролируемогоАЦП 20, где а (с)оценка матема 1 тического ожидания середины кванта,-е- оценка верхней и 1 - нижней границы. доверительного интервала суммарной погрешности. Доверительная. вероятность определяетсяотношением площадейБИЧ-Чн причем51+ 5 П Ф 51 н = 1, Оценка Рах формируется на выходе преобразователя13 код - напряжение и сравниваетсясо ступенчато изменяющимся напря".жением 0 т с генератора 19 пороговым элементом 17, который управляеткоммутатором.4 таким образом, чтопри О Юрвыход блока 3 сравне.ния кодов подключается к входу уп,равляемого счетчика 7, а при Устярдсчетчика б. При переполнениисчетчика б импульс . поступаетна суммирующий, а при переполнениисчетчика 7 - на вычитазхций входреверсивного счетчика 11. Регистр 10управляет счетчиками б и 7 таким об. разом, чтобы их объемы соотносилиськак 51 И и (51 + 5 п) соответственно. Объемы счетчиков 9 и 8 определяются, соответственно соотнлением51 И и (51 + 58 или 51 и 5 + 5 ЮПриравенстве объемов счетчиков .6 и 7или 8 и 9 соответствующих каналоввозможно определение систематическсйсоставляющей суммарной погрешностиЬф Я) контролируемого АЦП 20 в точке й. При подключении коммутатора4.при ступенчато возрастающем, а коммутатора 5 прн ступенчато убывающемнапряжении Ос разница налряжений,.формируемых на выходах преобразователей 13 и 14 код - напряжение, приравенстве объемов 6-9 определяетвариацию АЦП 20 в данной точке.Техническое преимущесТво предлагаемого устройства обусловлено расширением функциональных воэможностей,эаключакицихся в определении доверительного интервала суммарной, а неинструментальной погрешности АЦП.Так как инструментальная погрешностьявляется составляющей суммарной,то используемая в данном устройствехарактеристика более информативна. Кроме того, данное устройство позво.ляет определять вариацию контролируемого АЦП, т.е. обладает болееширокими функциональными возможностя- .ми по сравнению с известным,каз 5642/5 нлиал ПП фПатент ул. Проектная, 4 го ВНИИПИ Гос по делам 113035, Мосаж 936 арственного ко изобретений и о ва, Ж,.Раушс