Цифровая система измерения и обработки

ОП КСАН И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветснииСоцивлистичесиикРеспублии и 877565(23) Приоритет -Государстееииый комитет СССР дв делам иеобретеиий и открытийДата опубликования описания 30.10,81(72) Автор изобрете Г В Криворучко Московский ордена Ленина авиацио им, Серго Орджоникидзе(7) Заявител МЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКИ 54) ЦИФРОВАЯ СИСТ Изобретение относится к дискретной автоматике и может найти применение в измерительной технике, в системах автоматизации техцологических процессов, научных исследований,и испытаний сложных объектов,Известны современные измерительновычислительные комплексы (ИВК), измерительные информационные системы (БИСАрешающие в самом общем случае задачи10сбора.и преобразования измерительнойинформации ее обработки, документирования и хранения результатов Г 13 .Наиболее близкой к.предлагаемой является цифровая измерительная системасодержащая измерительные преобразова"Т 5тели, коммутатор с устройством управления, измерительный блок, переключатель диапазонов измерения, аналогоцифровой преобразователь АЦП),блоки,памяти и регистрирующее устройство.функционирование известной системы,осуществляется следующим образомВустройстве управления формируются сиг 2валы адресов измерительных каналов. По этим сигналам коммутатор подключает к измерительной цепи системы соответствующие первичные преобразователи.Аналоговые сигналы с первичных измерительных преобразователей через коммутатор поступают в измерительный блок, режим работы которого соответствует положению переключателя диапа зонов измерения, Аналоговый выходной сигнал измерительного блока поступает на вход АЦП, а дискретный выходной сигнал АЦП в виде двоичного кода отсчета поступает на вход того блока па мяти, который соответствует текущему положению переключателя диапазонов, В дешифраторе адреса, блока памяти код отсчета АЦП является кодом адреса ячейки памятисодержимое которой с выхода блока памяти поступает на регистрирующее устройство 2.Известная система требует подбора первичных измерительных преобразователей, так как разброс их характерйстик и начальных значений приводит споявлению дополнительных ошибок. Внекоторых случаях проведение такогоподбора не представляется возможнымили требует усложнения измерительнойсистемы, Например, при испытаниях авиационных конструкций на прочность длятензометрии на объекте устанавливаются до нескольких тысяч тензорезисторов нескольких различных типов. Каж- Одый из тензорезисторов после установки его на объект в общем случае имеетсвое начальное значение сопротивления. В подобных случаях неучет различия характеристик тензорезисторов 15по типу и начальных значених их сопротивлений может привести к появлениютаких ошибок в результатах измерений,которые не будут устраивать пользователя. Другим недостатком, сужающим рообласть применения, является то, чтов известной системе могут использоваться измерительные Преобразователитолько одного типа и функциональногоназначения, так как реализуется только один в текущем диапазоне измеренияоператор преобразования кодов АЦП врезультат измерения. Необходимо отметить также, что даже для различныхизмерительных преобразователей одноготипа и Функционального назначения,имеющих одинаковые начальные значеиия,операторы могут существенно отличаться. Так, для приведенногр выше примера различия в операторе обработки35могут быть вызваны тем, что тензоре"зисторы установлены на различных конфструкционных материалах одной конструкции или применяются в неодинаковыхусловиях.40Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функци"ональных возможностей измерительнойсистемы за счет использования различ.ных типов датчиков,Указанная цель достигается тем,что в цифровую систему измерения иобработки, содержащую М датчиков, первый коммутатор, измерительный блок,аналого-цифровой преобразователь,счетчик адреса, Й блоков памяти и регистрирующий блок, выходы которогоподключены к выходам соответствующихблоков памяти, выходы М датчиков со"единены с соответствующими входамипервого коммутатора, выход которогоподключен ко входу измерительногоблока, выход которого соединен совходом аналого-цифрового преобразователя, причем первый выход счетчика адреса соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход счетчика адреса соединен с управляющим входом измерительного блока, введены сумматор, второй .коммутатор и дополнительный блок памяти, вход которого соединен с первым выходом счетчика адреса, первый выход дополнительного блока памяти подключен ко входу задания типа датчика измерительного блока и управляющему входу второго коммутатора, выходы которого соединены со входами соответствующих блоков памяти, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен ко входу второго коммутатора, а второй выход дополнительного блока памяти соединен со вторым входом сумматора.На чертеже представлена структурная блок-схема устройства.Устройство содержит М датчиков 1 различного гипа функционального назначения, соединенных через первый коммутатор 2 с измерительным блоком 3, который связан своим выходом через аналого-циФровой преобразователь 4 с сумматором 5, счетчик 6 адреса, связанный с коммутатором 2, измерительным блоком 3 и дополнительным блоком 7 памяти. Выходы блока 7 памяти связаны со входами измерительного блока сумматора 5 и второго коммутатора 8. Выход сумматора 5 через коммутатор 8 связан со входами Й блоков 9 памяти, Выходы блоков 9 памяти соединены со входами регистрирующего блока 10.Информация в блоки 7 и 9 памяти записывается до начала рабочих измерений. Число ячеек памяти дополнительного блока 7 памяти соответствует ( во всяком случае не менее) числу датчиков 1. Содержимым ячеек памяти, блока 7 явявляются поправки, корректирующие код отсчета АЦП 4 при подключении к измерительной цепи системы соответствующего измерительного канала, и символы, позволяющие идентифицировать по номеру канала тип датчика и необходимый для него оператор обработки. Поправки получают в результате предварительных измерений или/и вычислений, проводимых при настройке системы, Информация о поправках представляется в виде прямого, дополнительного или обратного двоичного кода. Максимально необходи-, мое число разрядов двоичного кода поправки может составлять и + 1, где и - число разрядов выходного кода АЦП 4; Символы идентификации каналов определяются при подключении датчиков 1 к коммутатору 2 по требуемым операторам обработки информации, а также в соответствии с выходными сигналами блока 2, необходимыми для управления режимом работы измерительного блока 3.Число основных блоков 9 памяти со ответствует числу различных операторов обработки измерительной информации 1 а содержимым ячеек памяти являются значения измеряемой величины в зависимости 1 = Г;(И,1 + Ь 1), где У результат измерения по каналу .с номером ; 5 1 - оператор преобразования блока 9 памяти с.номером 1; ИЧ и Ь.1- соответственно текущий (рабочии) код отсчета АЦП 4 и поправка из дополни тельного блока 7 памяти для измерительного канала с номером 1.Максимально необходимое число ячеек памяти блока 9 для реализации предлагаемой системы может составлять не 25и 1более, чем 2, где и - разрядность АЦП 4.Цифровые сигналы с сумматора 5 поступают на один из основных блоков 9 памяти через коммутатор 8, 30Устройство работает следующим образом.При задании адреса измерительного канала соответствующий сигнал со счетчика б поступает на коммутатор 2 и в дополнительный блок 7 памяти. В дешифраторе адреса блока 7 памяти этот сигнал является адресом ячейки памяти, содержимое которой (соответствующие Номеру канала символ идентификации и значение поправки) поступает на выходы блока 7 памяти. При этом символ идентификации поступает на входы счетчика б и коммутатор 8, а значение поправки на вход сумматора 5. При поступлении 45 сигнала от блока 7 памяти блок 2 формирует и выдает на соответствующий вход измерительного блока 3 сигнал управления режимом его работы, а коммутатор 8 коммутирует соответствующий основной блок 9 памяти к выходу сумматора 5. Аналоговый сигнал датчика 1 через коммутатор 2 поступает на вход измерительного блока 3, с вьжода которого сигнал измерительной информации55 поступает на вход АЦП 4. Преобразованный в цифровую форму сигнал измерительной информации поступает на вход сумматора 5, с выхода которого дискретый сигнал, равный сумме поступивших на его входы сигналов от дополнительного блока 7 памяти и АЦП 4, поступает через коммутатор 8 на вход основного блока 9 памяти.Соответствующая выходному сигналу блока 5 суммирования ячейка памяти блока 9 возбуждается и ее содержимое как результат измерения в необходимом для пользования виде поступает на вход регистрирующего блока 10.Если удовлетворяет меньшая точность результатов измерения, связь сумматора 5 с соответствующим основным блоком 9 памяти может осуществляться только для е необходимых старших разрядов выходного сигнала блока 5.В частном случае, когда результаты измерений являются нечетной функцией У = Г (Ит + Ь), число ячеек соответствующего основного. блока 9 памяти через потери точности может. быть сокращено. Для этого необходимо, чтобы знаковый разряд выходного кода сумматора 5 не поступал на вход дешифратора адреса блока 9 памяти и суммировался со знаковым разрядом результата выборки из блока 9 памяти.Соединение входного дешифратора адреса основного блока 9 памяти с выходом АЦП 4 через сумматор 5, связанный с дополнительным блоком 7 памяти, ,в котором. хранятся поправки, позволя;ет повысить точность измерения для датчиков одного функционального на" значения, но с различными начапьными значениями. Соединение нескольких основных блоков памяти через коммутатор 8, управляемый соответствующими сигналами (символы идентификации)дополнительного блока 7 памяти, использование этих сигналов для управления режимом работы измерительного блока 3 позволяет применить предлагаемую систему для измерения с использованием преобразователей различного типа и функционального назначения.формула изобретенияЦифровая система измерения и обработки, содержащая И датчиков, первый коммутатор, измерительный блок, аналого-цифровой преобразователь, счетчик адреса, И блоков памяти и регистрирующий блок, входы которого подключены к выходам соответствующих блоков памяти, выходы И датчиков соединены с8 877565 7соответствующими входами первого коммутатора, выход которого подключен ко входу измерительного блока, выход которого соединен со входом аналого, цифрового преобразователя, причем первый 5 выход счетчика адреса соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход счетчика адреса соединен с управляющим входом измерительного блока, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей за счет использования датчиков различных .типов, в нее введены сумматор, второй коммутатор и дополнительный блок памяти, вход которого соединен с первым выходом счетчика адреса, первый выход дополнительного блока памяти подключен ко вхбду задания типа датчика измерительного блока и управляющемувходу второго коммутатора, выходы которого соединены со входами соответствующих блоков памяти, выход аналогоцифрового преобразователя подключенк первому входу сумматора, выход которого подключен ко входу второго коммутатора а второй выход дополнительного блока памяти соединен со вторымвходом сумматора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Автоматизация экспериментальныхисследований, Тезисы докладов на Всесоюзной конференции, Куйбышев, 1978,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке 8 ф 2586304/24,кл, 6 06 Е 15/00, 1976 (прототип)., Ж, Рау одписноеомитета СССРоткрытийкая наб д 4