Цифровой прибор для измерения физических величин

)к) е;и 81381 Союз Советсеа Соцыалыстычеооа Республын)М. Кл,601% 20 дарственный вмнтетСССРделам наебретеннйн етрытнн 23) Приоритет публиковано 25.08.79.БюллетеньЭДата опубликования описания 28.08,7(53 681.32 Ю, А. Скрипник, А. А. Кравченко и В, ф. Примиски Авторыизобретен Всесоюзный научно-исследовательский инстаналитического приборостроения(71) Эаявител ВОЙ ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИ ЧЕСКИХ ВЕЛИЧИ и 15 Достигаетс за счет того, что в Изобретение относится к области измерения физических величин электрическими методами с использованием элементов цифровой техники преобразования сигналов и может быть использовано для повышения точности измерения физических величин, которые непосредственно не сравниваются с образцовыми величинами и не переключаются.Известны цифровые приборы для измерения физических величин, неудобных для сравнения и коммутации с периодическим поочередным вводом сравниваемых величин, в которых нестабильный преобразователь входной величины в электрическую величину попадает в замкнутую часть схемы и его влияние на результируцую погрешность уменьшается Однако точность этих приборов остается достаточно низкой.Наиболее близким техническим решением к изобретению является цифровойприбор, солеожанши двухпозиционный переключатель, преобразователь напряжения в частоту, делитель часточъ, блок управления, реверсивный счетчик, цифровое отсчетное устройство, регистр памяти и цифроаналоговый преобразователь ) 2.Этот прибор обладает достаточно высокой точностью, однако, с его помэшьюельзя измерять такие физические величины как влажность, концентрация, освешенность и п., которые непосредственно не сравниваются и не переключаются.Целью изобретения является повышение точности измерения физических величин, которые непосредственно не сравниваются и не переключаются. цифровой прибор для измерения физических величин, содержаший частотныйпреобразователь, выход которого черезделитель частоты на два соединен ссуммирующим входом реверсивного счетчика, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления,вход которого соединен с выходом гене6 813 рвтора тактовых импульсов, а выход реверсивного счетчика с входами цифровогоотсчетного устройства и регистра памяти, Выход котороГо соедИНЕН с Входомцифроаналогового преобразователя, дополнительно введены сумматор, первичныйизмерительный преобразователь и обратныйпреобразователь аналоговой электрической величины в величину однородную измеряемой, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, 56а выход которого соединен с одним входом сумматора, другой вход которогоподключен к шине измеряемого сигнала,а Выход через первичный измерительный преобразователь соединен с входомчастотного преобразователя, выход которого соединен с вычитаюшим входомреверсивного счетчика, а второй выходблока управления соединен с управляющим Входом регистра памяти,На чертеже представлена структурнаяэлектрическая схема цифрового приборауравновешивв 5 ошего преобразования дляизмерения физических величин,Предлагаемая схема содержит сумматор 1, первичный измерительный преобразователь 2, частотный преобразователь 3, делитель 4 частоты на двв, ре 56версивный счетчик 5, блок управления 6,генератор 7 тактовых импульсов, цифро-вое отсчетное устройство 8, регистр памяти 9, цифроаналоговый преобразователь 10, обратный преобразователь 11аналоговой электрической величины ввепичиИу однородную сравниваемой, при 35чем первый вход сумматора 1 соединенс шиной измеряемого сигнала, второйВход через последовательно соединенные обратный преобразователь 11 ицифроанапоговый 1 преобразователь 1046подкпючен к выходу регистра памяти 9,а выход сумматора 1 через последовательно соединенные первичный преоб-разователь 2, частотный преобразователь3 и делитель 4 частоты на два соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 5, вычитаюший вход которого соединен с выходом делителячастоты 3, упрввляюший вход счетчика 5 соединен с одним выходом блокауправления 6, вход которого соединен свыходом генератора 7 тактовых импульсов, а второй выход подключен к одному входу регистра памяти 9, Второй55вход кочирого соединен с выходом реверсивного счетчика 5 и входом цифрового отсчетного устройства Я. 81 4Работа прибора основана нв возможности суммирования ( удвоения) ряда физических величин, которые непосредственно не сравниваются, т.е. не образуют разностную величину. Тзкие величины квк влажность, концентрация, освешенность и т.п. легко удваиваются при суммировании однородных величин. Так, концентрацию кислорода в газовой смеси легко удВоить добавлением чистого кислорода,но невозможно получить разность концентраций кислорода в заданном объеме беэ предварительного преобразования.В рассматриваемом приборе измеряемая величина Х и урввновешиваюшая величина Хо складывается в сумматоре 1, которыи в зависимости от характера физической величины представляет собой смеситель, мерную емкость, тройник и т.п, Уравновешивающая величина Хо создается с помощью обратного преобразователя 11, который управляется цифровым кодом, хранящимся в регистре памяти 9, через цифроаналоговый преобразователь 10. Суммарная величина Х+ Хо воздействует на первичный измерительный преобразователь 2, с помошью которого преобразуется в промежуточную электоическую величину У = Я( Х+ Х ), где Я - чувствительность первичного преоб разователя. Частотным преобразователем 3 электрическая величина 1 ( напряжение, ток илп сопротивление) преобразуется в частоту следования ймпульсов , которые через делитель частоты 4 поступают на суммирующий Вход реверсивного счетчика импульсов 5. Вычитаюший вход счетчика 5 соединен с выходом частотного преобразователя 3 непосредственно.Работу счетчика импульсов в режиме накопления определяет блок управления 6, возбуждаемый импульсами тактового генератора 7. За время накопления Т в счетчике суммируется чиспо импульсов1 21 К Кгде 5- чувствительность частотногопреобразовател я;К - коэффициент деления частоты. С приходом очередного тактового импульса счетчик импульсов 5 переводится блоком управления 6 в режим вычитания и одновременно сбрасывается код, который хранился в регистре 9. Б результате этого на первичный преобразователь 2 продолжает воздействовать только вхолТБ 5 (К 1Т 5 51 ная величина Х, так как уравновешивающая величина ХО.За время вычитания Т из счетчика вычитается число импульсов И "-Т Х 6 6 . Остаток импульсов й= г-и = Т 5 В Х преобразуется в код который поступает на цифровое отсчетное устройство 8 и одновременно записывается в регистр 9.С приходом следующего тактового импульса счетчик импульсов 5 переводится в режим суммирования. Так как при этом в регистре 9 хранится код К то начинается очередной цикл преобразования с участием оавновещиваюшей величины Х,=УМ, где Ь-коэффициент обратного преобразования кода в однородную с Х физическую величину. С учетом обратного преобразования код в уравновешенном состоянии схемы связан с измеряемой величиной соотноше- нием Гсли выбрать Е=-2 и выполнить условие "Т 5 Б Ъ ) 2, то получим И= -ЕЕ1 2 Р Установившееся значение кода записывается в,цифровом отсчетном устройстве 8 и хранится по окончания слепуюшего цикла преобразования,Таким образом, выходной код М пропорционален измеряемой физической величине Х. увствтельность преобразования опрепеляется паоаметрами цепи обратного преобразования 1: и не зависит от нестабильности звеньев пепи прямого преобразования ( 51 и 5 ), Благодаря этому точность измерения физических величин, которье трудно епосредственно сравнивать нли переключать, можно сушественно повысить и повести до точности измерения электрических величин комненсаоьмн цифровыми приборами. 50 15 20 25 30 35 40 45 формула изобретеи 1 Лифровой прибор для измерения физических величин, содержащий частотныйпреобразователь, выход котор о черезделитель частоты на два оепенен ссуммирующим входом реверсивного счетчика, управляИшиц вход которого соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен с выходомгенератора тактовых емпульсов, а выходреверсивного счетчика соединен с входами цифрового отсчетого устройстваи регистра памяти, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, о т лч а ю ш и й с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения физических величин, которыенепосредственно не сравшваются и непереключаются, в него дополнительновведены сумматор, первичный излеретельный преобразователь и обратныйпреобразователь аналоговой электрической Велчены В Величину однородную езмеряемой, вход которого соединенс выходом щфроаналогового преобразователя, а выход соединен содним входом сумматора, другойвход которого подключен к шине измеряемого сигнала, а выход которого черезпервичный измерительный преобразователь соединен,с входом частотного преобразователя, выход которого соединенс вычитаюшим входом реверсивного счетчика, а второй выход блока управлениясоединен с управляеоем входом регистрапамяти,Источники инфореаце принятые вовнимание При экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЬо 216135, М. Ел ОО 1 Я 19/0210.08, 19662. Алиев Т. М. и Сейель Л. Р, Автоматическая короекцпя погрешостей цнфроВых измерительных прибороВ. МЭнергия, 1975,с, 28, рис, 1-16 (прототип),ль И, Стом Келемеш КоРРектор С. Шекмар 0 ЯО/4 Тираж 1090 Е 1 НИИПИ Государственн по делам изобретен 3035, Москва, Ж, СР 4/5 лиал ППГ 1 "Патент", г. Ужго 1 роектна СостаРедактор Е. Гончар Техред Подписно о комитета С и открытий Раушская наб.