Способ градуировки информационно-измерительного канала и устройство для его реализации

Сфвз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ о 1871165(22) Заявлено 21 О 180 (21) 2874525/18-21с присоединением заявки Йо 2874550/21, С 06 Р 11/00 Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Изобретение относится к контрольно-измерительной и вычислительной технике, а именно, к способам градуировки информационно-измерительного канала.Известен способ градуировки информационно-измерительного канала, состоящий в задании входного воздействия и регистрации ответной реакции измерительного преобразователя 1),Указанный способ недостаточно точен, универсален, требует значи" тельных временных затрат, что не всегда возможно в условиях испытательного стенда.Из известных способов, наиболее близким по технической сущности и к предложенному способу, является способ градунровки информационйоизмерительного канала, заключающийся в подаче на вход канала входных сигнаЛов и их контроля, равномерной по диапазону измерения регистрации выходных сигналов каналов на прямом и обратном ходах, установлении и запоминании вида градуировочной характеристики (23.Недостатками этого способа являются его ограниченные эксплуатационные качества и малые возможности использования, что связано с необходимостью применения для градуировки высокоточных образцовых средств, малопригодных для целей,автоматизации процесса градуировки и с невозможностью повышения точности путем управления процессом выбора дискретизации и частоты задания эталонного сигнала и регистрации реакций информационно-измерительного канала.Целью изобретения является расширение возможностей использования и улучшениеэксплуатационных качеств,Поставленная цель достигаетсятем, что в способе градуировки ин" формационно-измерительного канала, заключающемся в подаче на вход канала сигналов и их контроль, равномерной по диапазону измерения регистрации выходных сигналов на прямом и обратном ходах, снятии н запоминании градуировочйой характеристики,входные сигналы подают параллельно на входы информационно-измерительного и эталонного каналов, снимают и запо" минают вид градуировочной характеристики и производные в каждой ре,гистрируемой точке выходных сигналов, вторично подают на входы каналов ЗО входные сигналы, регулируют скоростьизменения амплитуд входных сигналов и частоту опроса в соответствии с законом изменения градуировочной характеристики и производных в каждой регистрируемой точке, регистрируют выходные сигналы, устанавливают и запоминают параметры градуировочной характеристики, В устройство, реализующее способ градуировки информационно-измерительного канала, содержащее источник входного сигнала, информационно-измерительный канал, регистратор и запоминающий блок, дополнительно введены связи, при которых один выход источника сигнала соединен с эталонным каналом, а другой выход - с измерительно-информационным )5 каналом, выход которого соединен с одним входом делителя сигналов, а о другой вход:подключен. к выходу масштабного делителя, входы которого соединены: один - с задатчиком, дру гой - с выходом эталонного канала; выход делителя сигналов соединен с одним входом регистратора, другой вход которого соединен с блоком управления частотой опроса, вход которого соединен с запоминающим блоком; вход запоминающего блока соединен с выходом регистратора, а выход через блок управления скоростью изменения входного сигнала соединен со входом источника сигнала.Способ заключается в следующем.Задают от источника максимальный входной сигнал Х на входы информационно-измерительного и эталонного каналов. Плавно меняют амплитуду входного сигнала на прямом и обратном ходах. В каждый момент времени на выходе информационно-измерительного канала будет иметь место сигнал У. На выходе эталонного сигнала будет 40 иметь место сигнал Уэ, Значение сигнала У. и известной градуировочной зависимости эталонного сигнала даетвозможность установить конкретные значения входного сигнала Х э в каж дый момент времени. С учетом выходных сигналов У информационно-измерительного канала устанавливают вид градуировочной характеристики У.й(Хэ), где Хэ = Х и производные в каждой регистрируемой точке выходных сигналов. Вторично подают навходы информационно-измерительного и эталонного каналов от источника входные сигналы. Плавно меняют амплитуду входного сигнала с регулированием скорости изменения амплитуды входного сигнала и частоты опроса .информационно-измерительного канала в соответствии с законом изменения , вида градуировочной характеристики , 60 и производных в каждой регистрируемой точке выходных сигналов, Тем самым представляется возможным увеличить информативность о тех участках гра" дуировочной характеристики информа ционно-измерительного канала, где происходит изменение крутизны характеристики, имеются на характеристике экстремумы, перегибы, особые точкиОбо всех этих изменениях несут информацию производные в каждой регистрируемой точке выходных сигналов.Регистрируют выходные сигналы У и запоминают параметры градуировочной характеристики У (Х) информационно- измерительного канала. Везде знак относится к сигналам, имеющимместо при вторичной подаче на входы информационно-измерительного и эталонного каналов входных сигналов.На фиг. 1 показан пример зависимости У = Й(Х) с участками разноэначной кривизны; на фиг. 2 и 3 - схема устройства для реализации предла" гаемого способа.Кривая 1 отражает реальную ха" рактеристику одного из информационно- измерительных каналов. Кривая 11 отражает аппроксимирующую характеристику, имеющую общие точки в сечениях по шкале х. Сечения по шкале расположены равномерно, Как видно из со" поставления кривых Т. и 11, в районах экстремальных точек ц, Вс погрешности аппроксимации максимальны, Наличие значительных погрешностей вызвано отсутствием необходимой информации о поведении градуировочных характеристик в районах экстремальных точек. На фиг. 1 видно, что в районемаксимальной кривизны,О и погрешностьмаксимальна. Значит, для более точной аппроксимации необходимо именнов этой области, в первую очередь,увеличить число сечений. Достичь этого можно на этом участке увеличениемчастоты опроса при одновременномуменьшении скорости изменения амплитуд входных сигналов,На фиг. 2 показана функциональнаясхема устройства, реализующего предложенный .способ градуировки информационно-измерительного канала.Устройство содержит источник 1входного сигнала, который своим первымвыходом связан с входом эталонного канала 2, Второй выход источника 1 входного сигнала связан с входом информационно-измерительного канала 3. Выход эталонного канала 2 подключен к первому входу масштабного делителя 4, Второй вход масштабного делителя 4 связан с выходом задатчика 5, Выход масштабного делителя 4 соединен с первым входом делителя б сигналов. Второй вход делителя б сигналов связан с выходом информационно-измерительного канала 3, Выход делителя б сигналов подключен на первый вход регистратора 7, а выход регистратора 7 подключен на вход запоминающего блока 8. Первый выход запоминающего блока 8 связан со входом блока 9 управления частотой опроса, Выходблока управления частотой опроса 9 соединен со вторым входом регистра.тора 7, Второй выход запоминающего блока 8 соединен со входом блока управления скоростью изменения входного сигнала 10, Выход блока управ ления скоростью изменения входного сигнала 10 связан со входом источника 1 входного сигнала.Устройство для реализации способа градуировки информационно-измеритель ного канала работает следующим образом. Источник 1 вырабатывает входной сигнал Х, который подается на входы соответственно эталонного 2 и информационно-измерительного 3 каналов. На выходах каналов 2 и 3 вырабатываются сигналы У ; и У" . Далее источником 1 изменяется входной сигнал Х. Осуществляется градуировка на прямом и обратном ходах. На выходе эталонного канала 2 будет иметь 20 место текущий сигнал Уэ, а на выходе инФормационно-измерительного канала 3 - текущий выходной сигнал У. Сигнал Х поступает на первый вход масштабного делителя 4. На второй 25 вход масштабного делителя 4 поступает сигнал К 9, отражающий параметры градуировочной характеристики эталонного канала 2. На выходе масштабного делителя 4 появляется сигнал Х;,у) отражающий конкретные значения входного сигнала Х источника 1, т,е. ХЭ = Х. Этот сигнал поступает на первый вход делителя б сигналов. На второй вход делителя б сигналов по- З , ступает сигнал У 1 с выхода информационно-измерительного канала 3. Делитель б сигналов вырабатывает сигнал, отражающий производные в эа" данных точках 1 и вид градуировочной характеристики т= й(Хинформа ционно-измерительного канала 3. С делителя б сигналы поступают на регистратор 7 и запоминающий блок 8. После этого вторично от источника 1 входного сигнала на входы эталон ного 2 и информационно-измерительного 3 каналов поступает сигнал Х. В источнике 1 сигналов производят плавное изменение амплитуды сигнала Х. Блок управления частотой опро- О са 9 и блок управления скоростью изменения входного сигнала 10 управляют скоростью изменения амплитуды входного сигнала Х в соответствии с законом изменения производных в точках 1 градуировочной характеристики информационно-измерительного канала 3. Далее работа устройства осуществляется, как и прежде, до регистрации и запоминания параметров градуировочной характеристики ин Формационно-измерительного какала 3. На фиг. 3 показана схема устройства (второго варианта), реализующего настоящий способ. 65 Источник 1 входного сигнала подключен к входу эталонного измерительного преобразователя 2. Кроме того, источник 1 входного сигнала подключен к входу рабочего иэмерительнО- го преобразователя 3. Эталонный измерительный преобразователь 2 соединен с одним входом вычислительного блока 4. Ко второму входу вычислительного блока 4 подключен задатчик 5 сигнала коэффициента преобразования эталонного измерительного, преобразователя. Выход вычислительного устройства 4 соединен с одним входом первого запоминающего блока 6, второй вход которого соединен с одним выходом блока 7 синхронизации. Выход рабочего измерительного преобразователя 3 соединен с одним входом второго запоминающего блока 8. Второй вход второго запоминающего блока непосред ственно связан со вторым выходомблока синхронизации 7. Первый выход первого запоминающего блока 6 подключен на первый вход умножителя 9, а второй выход первого запоминающего блока б подключен на первый вход делителя 10 сигналов, Второй вход делителя 10 сигналов непосредственно соединен с выходом первого вычитающего блока 11, Первый вход первого вычитающего блока 11 подключен к первому выходу второго запоминающего устройства 8, а второй вход первого вычитающего блока 11 подключен ко второму выходу второго запоминающего блока 8. Один вход второго вычитающего блока 12 связан с третьчм выходом второго запоминающего устройства 8. Второй вход второго вычитаю- щего блока соединен с выходом умножителя 9. Второй вход умножителя 9 соединен с выходом делителя 10 сигналов и со входом третьего запоминающего блока 13, Выход второго вычитающего блока 12 подключен к блоку 14 выделения экстремума. Выход блока 14 выделения экстремума связан со входом маСштабного делителя 15, Выход масштабного делителя 15 подключен на вход четвертого запоминающего устройства 16. устройство работает следующим образом.Источник 1 входного сигнала воздействует на эталонный измерительный преобразователь 2 и на рабочий измерительный преобразователь 3. Выходной сигнал с эталонного измерительного преобразователя 2 поступает на вычислительное устройство 4. В вычислительном блоке 4 происходит взаимодействие выходного сигнала с эталонного измерительного преобразователя 2 и с задатчика 5 сигнала коэффициента преббразования. В результате взаимодействия вышеуказанных сигналов вырабатывается сигнал, 87116510 5 20 Формула изобретения пропорциональный сигналу источника1, который фиксируется первым запоминающим блоком б. Таким образом,в принципе, можно задавать источником 1 сигнал произвольной амплитуды,например, максимальной, Затем снижаютэтот сигнал до нуляВ каждый моментвремени происходит измерение этогоизменяющегося сигнала эталонным измерительным преобразователем 2 и перевод этого сигнала к физическомупараметру с помощью вычислительногоустройства 4 и задатчика 5 сигналакоэффициента преобразования эталон"ного измерительного преобразователя.В то же самое время рабочий измерительный преобразователь 3 вырабатывает сигнал реакции на входной сигналисточника 1. Выходной сигнал рабоче,го измерительного преобразователя 3попадает на второе запоминающееустройство 8, Работа первого запоминающего устройства б и второго запоминающего устройства 8 координируется во времени блоком 7 синхронизации. Со второго запоминающего блока8 поступают максимальный и нулевойвыходные сигналы рабочего измерительного преобразователя 3 на вычитающийблок 11, гце вырабатывается раэностный сигнал. Раэностный,сигнал, отра"жающий полный динамический диапазонработы рабочего измерительного пре"образователя 3, поступает на делитель 10 сигналов, куда поступаеттакже входной максимальный сигнал спервого запоминающего блока б. Делитель 10 сигналов на выходе имеетсигнал, пропорциональный коэффициентупреобразования рабочего измерительного преобразователя 3. Сигнал, отражающий информацию о коэффициентепреобразования рабочего измерительного преобразователя 3, поступает натретий запоминающий блок 13. Крометого, сигнал поступает на умножитель9, куда поступает и сигнал с первого запоминающего блока, отражающийинформацию о конкретных значенияхвходного сигнала от источника 1. Умножитель 9 на выходе имеет сигналы,отражающие конкретные значения выходной линеаризованной характеристикирабочего измерительного преобразова"теля 3, проходящей через нулевоеи конечное значение реальной градуировочной характеристики рабочего измерительного преобразователя 3, Навторой вычитающий блок 12 поступаютсигналы, отражающие реальную и линеаризованную градуировочные характеристики рабочего измерительногопреобразоватеЛя 3, На вйходе второговычитающего блока 12 имеем сигналы,отража;ощие,погрешности аппроксимации.Бышеукаэайные сигналы поступают наблок 14 выделения экстремума, Этотблок выделяет из поступивших на него сигналов ток, который соответствует максимальной погрешности аппроксимации. Последний сигнал поступает на масштабный делитель, где делится пополам, после чего регистрируется четвертым запоминающим блоком 16Таким образом, информация в первом запоминающем блоке 6 и втором запоминающем блоке 8 отражает сведения о реальной, чаще всего нелинейной градуировочной характеристике. Информация в третьем запоминающем блоке 13 и в четвертом запоминающем блоке 16 дает представление о лкнеаризованной градуировочной характеристике рабочего измерительного преобразователя 3 и о максимальной погрешности аппроксимации.Предложенный способ градуировки информационно-измерительного канала и устройство для его реализации позволят улучшить эксплуатационные качества и расширить возможности их использования. 251; Способ градуировки информационно-измерительного канала, заключающийся в подаче на вход канала сигналов и их контроле, равномерной подиапазону измерения регистрации вы- ЗОходных сигналов на прямом и обратномходах, снятии и запоминании градуировочной характеристики, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения возможностей использования иулучшения эксплуатационных качеств,входные сигналы подают параллельнона входы информационно-измерительного и эталонного каналов, снимают изапоминают вид градуировочной харак теристики и производные в каждойрегистрируемой точке выходных сигналов, вторично подают на входы каналов вхоные сигналы, регулируют ско"рость измененияамплитуд входных 45 сигналов и частоту опроса в соответствии с законом изменения градуировочной характеристики и производных вкаждой регистрируемой точке, регистрируют выходные сигналы, устанавливают и запоминают параметры градуировочной характеристики.2. Устройство для реализации способа по п, 1, содержащее источник. входного сигнала, информационно-измерительный канал, регистратор изапоминающий блок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в нем один вы- .ход источника сигнала соединен сэталонным каналом, а другой выход -с информационно-иэмерительным кана лом, выход которого соединен с однимвходом делителя сигналов, а другойвход подключен к выходу масштабногоделителя, входы которого соединены:один -. с эадатчиком, другой - с. вы ходом эталонного канала; выход делителя сигналов соединен с однимвходом регистратора, другой входкоторого соединен с блоком управлениячастотой опроса, вход которого соеДинен с запоминающим блоком, приэтом вход запоминающего блока соединен с выходом регистратора, а выходчерез блок управления скоростьюизменения входного сигнала соединенсо входом источника сигнала,3. Устройство по п. 1, содержащее источник входного сигнала, изме"рительный преобразователь, регистра-,тор и запоминающий блок, о т л и- .ч а ю щ е е с я тем, что в нем источник входного сигнала подключен кэталонному и рабочему измерительнымпреобразователям, выход эталонногоизмерительного преоораэователя под. ключен к одному входу вычислительногоблока, ко второму входу которогоподключен задатчик сигнала, а выход 20соединен с одним входом первого эа-поминающего блока, второй вход которого соединен с выходом блока синхронизации, первый выход первого запо,минающего блока соединен с первым р 5 входом умножителя, а второй выходс первым входом делителя, второйвход которого подключен к выходупервого вычитающего блока, первый ивторой входы которого соединены спервым и вторым выходами второгозапоминающего блока, один вход которого соединен с выходом рабочегоизмерительного преобразователя, второй - со вторым выходом блока синхронизации, а третий выход подключенк одному входу второго вычитающегоблока, соединенного через последова"тельно соединенные выделитель экстремума и масштабный делитель с четвертым запоминающим блоком, при этомтретий запоминающий блок соединенс выходом делителя и с вторым входомумножнтеля, выход которого подключенк второму входу второго вычитателя.Источники информации,принятые во внимание при эксгертиэе1. Роттэ.Испытания насосных уста"новокМ., Недра, 1967.2, Розенберг В.Я. Введение втеорию точности измерительных систем,М., фСоветское радиоф, 1975.871165 Составитель И. Томкинктор Н. Коляда Техред М.Рейвес Корректор Н. Швыдкая Заказ 84 ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и 1 Тираж 748 ВНИИПИ ГосударстВенно по делам изобретены 113035, Москва, Ж, РаушПодписноекомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5