Устройство для контроля параметров

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 9502 19) 3 0 1)4 С ГОСУД ПОД ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ К 5(54) МЕТР (57) УСТРВИзобретениеи вычислител носится к автомаой технике и може быт ног Цел П ПуЛ Осв фиа РСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР АМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ТОВСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство ССС746559, кл. С 06 Р 15/46, 1975Авторское свидетельство СССР1190364, кл . С 05 В 23/02, 198 ОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРА использовано при контроле сложрадиотехнического оборудования.изобретения - сокращение времени калибровки. Устройство содержит аналого-цифровые преобразователи 5, первый 2 и второй 11 коммутаторы, первый8, второй 7 и третий 13 блоки памяти,датчик температуры 4, преобразовательтемпературы в цифровой код, первыйвычислитель 10, блоки сравнения 12,регистрации 14 и управления 15, второй вычислитель 9, содержащий коммутаторы, регистры, блоки вычитания,деления, умножения, суммирования иместного управления, что позволяетбез ухудшения качества контроля работать с сокращенным количеством калибровочных точек за счет использования участков линейно-кусочной аппроксимации. 4 ил.Изобретение относится к автоматики вычислительной технике и может бытьиспользовано, в частности, при контроле сложного радиоэлектронного обо)рудовация как в процессе его производства, так и при его эксплуатации.Цель изобретения - сокращение времени калибровки устройства,На фиг.1 показана схема устройства 10для контроля параметров; на фиг.2схема второго вычислителя; на фиг.3схема блока управления, на Фиг.4участок линейно-аппроксимированнойхарактеристики преобразователя. 15Устройство для контроля параметровобъекта 1 контроля (ОК) содержит первый коммутатор 2, источник 3 калиброванных сигналов, датчик 4 температу -ры (окружающей среды), аналого-цифровые преобразователи 5, преобразователь 6 температуры в цифровой код,второй блок 7 памяти (блок храненияцифровых эквивалентов температуры ианалоговых эталонов, первый блок 8 25памяти, второй вычислитель 9, первыйвычислитель 10, второй коммутатор 11,блок 12 сравнения с уставками, третий,блок 13 памяти, блок 14 регистрации,блок 15 управления, линии 16-22 связи. З 0Вычислитель 9 (Фиг.2) содержит спервого по пятый коммутаторы 23-27,блок 28 вычитания, с первого по пятый регистры 29-33, блок 34 деления,блок 35 умножения, блок 36 суммирования, блок 37 местного управления(блок микропрограммного управления) .Блок 15 управления (фиг.3) содержит генератор 38 опорной частоты,ключ 39, первый счетчик 40, блок 41хранения программ, регистр 42 команд,первый дешифратор 43, второй дешифратор 44, блок 45 задержки, второйсчетчик 46, первый элемент ИЛИ 47,коммутатор 48, второй элемент ИЛИ 49 45и регистр 50.Калибровка каждого измерительногоканала проводится с помощью блокааналоговых эталонов во всем заданномдиапазоне рабочих температур,50Процесс калибровки при этом осуществляется при конкретной температуре на этапах настройки и регламентныхперепроверок (поверок). В процессекалибровки для каждого значения температуры запоминаются результаты преобразования калибруельым преобразователем аналоговых талонных величин вдвух точках диапязоца измерения, Причем приращение тмнратуры должцо быть достаточно малым для обеспечения малой нескомпенсированной температурной погрешности (определяется дискретностью преобразователя температуры), т,е. число значений температуры, при которой проводится калибровка, большое.В процессе эксплуатации посредством датчика и преобразователя температуры определяется воздействующая в данный момент на аппаратуре темпера - тура окружающей среды. Для этого значения температуры из памяти выбираются результаты преобразования эталонов, полученные на этапе калибровки, и затем вычислительный блок определяет измеренные величинызв зн ) где Х - цифровой эквивалент измеряемой величины с учетом температурной поправки; Х , Х, - значения цифровых эквивалентов нижнего и верхнего эталоновУУ -Результаты преобразования АЦП соответственно нижнего иверхнего эталоновУ - цифровой код (после АЦП) измеряемой величины.Известное устройство позволяет скомпенсировать температурную погрешность измерения, однако характеризуется большими затратами времени на первоначальную калибровку системы и перекалибровку ее в эксплуатации, а также большим объемом памяти для долговременного хранения результатов калибровки,Большие затраты времени определя ются в основном временем установления внутри аппаратуры заданного значения температуры и количеством температурных точек в диапазоне рабочих температур.Общее технологическое время проведения калибровки во всем диапазоне температур определяется формулойТ = . ( " + 1), (2)где 7 - время установления внутри аппаратуры заданного значения температуры, отличающееся от предыдущего, и: ксм лям 1 н имл ьнаятеература эксплуатации соОтветственно 354 Ь - Пена единицы младшего Разрядапреобразователя температуры.Например, при 7 = 1 мин,нологическое время проведения калибровки Т составит 8,3 ч. Большой объем памяти для долговременного хранения результатов калибровки определяется также тем, что для каждого значения температуры во всем диапазоне рабочих5 температур необходимо для каждого диапазона каждого преобразователя хранить два значения, Число этих значений, подлежащих хранению, может быть рассчитано по формуле 20М = 2( " -" - - + 1) . 1 (3)лг.где ш - число преобразователей,1; - число диапазонов в 1-м преоб 25разователе,НапРимер, при ш = 1. : 5;щ, -число значений, подлежащих хранению,составит 25000.Реальная характеристика любогоаналого-цифрового преобразователя взависимости от температуры в ограниченном интервале температур с достаточной для практики точностью может быть аппроксимирована прямой линией. 35 Количество участков характеристики, аппроксимированных прямыми линиями, и их границы на температурной оси определяются экспериментально в соответствии с требуемой точностью на ос нове изготовления опытного образца.В частном случае характеристика может быть аппроксимирована одной прямой во всем диапазоне рабочих температур. При кусочно-линейной аппроксимации характеристики значение выходной величины преобразователя для любой температуры С может быть определено по следующей формуле, если известно значение этой величины и значение температуры в граничных точкахлинейных участков (фиг.4):у = у + " "-(е - г),(4)55Тогда при калибровке преобразователя достаточно воспроизвести температуры, соответствующие граничным точкам линейных участков, и запомнить з 1 г5 Теь е РлУрь и выхо льх во 1чи соответствующих этим точкамВ эксплуатации по известной температуре С и запомненным значениям температуры и выходных величин при ка - либровке определяют в соответствии с формулой (4) значения У, и У, Затем, используя найденные значения Уи Ущ , учитывают температурную погрешность преобразователя по формуле (1) .Нередко для компенсации не только температурной погрешности, но и погрешности за счет влажности, старения элементов и т.п. в состав аппаратурывводят источник калиброванных сигналов. В этом случае калибровку преобразователей проводят непосредственно перед их использованием в одной точке, соответствующеи условиям эксплуатации.Для компенсации температурной погрешности самого источника калибро ванных сигналов он должен быть предварительно откалиброван, если не помещен в термостат. Калибровка проводится на этапе настройки аппаратуры или в период проведения регламентных работ.Для характеристики источника справедливы те же рассуждения, что и дляпреобразователя (с точки зрения аппроксимации характеристики). Следовательно, имея в эксплуатации данныео температуре окружающей среды и необходимые данные, полученные при егокалибровке, можно в соответствии сформулой (4) определить значения источника Х, и Х необходимые для компенсации температурной погрешности преобразователя в соответствии с формулой (1).Устройство работает следующим образом.На этапе настройки аппаратуры на заводе-изготовителе или в эксплуатации в период проведения регламентныхработ аппаратуру устанавливают в испытательную камеру, в которой может быть воспроизведена необходимая температура, предусмотренная заданными условиями эксплуатации. Затем устанавливают (выбирают органами управления) в блок 15 программу калибровки измерительных каналов. С помощью органов управления подают на блок 15 команду Пуск , и устройство переходит к исполнению выбранной программы.При этом для линейно-аппроксимированной характеристики устанавливаются только те значения температуры, которые соответствуют граничным точкам линейных участков характеристики.По команде с блока 15 преобразователь б преобразует сигнал с датчика 4 в цифровой код Г., который по команде с блока 15 записывается в блок 7. 10Далее в соответствии с выбранной программой по команде с блока 15 коммутатор 2 подключает на вход подлежащего калибровке преобразователя 5 с блока 3 аналоговое значенив напря жения Х соответствующее нижней границе диапазона. Затем блок 15 последовательно подает комднды на запуск преобразователя 5 и запись результатов преобразования Уэн в блок 8. 201Аналогичным образом проводится подключение Х , соответствующих верхнейЭ 8границе диапазона, преобразование и запись в блок 8 циФрового кода У Процесс повторяется для всех требуе мых значений температуры в заданном диапазоне рабочих температур.После проведения калибровки выбранного диапазона преобразователя в блок 7 вручную или автоматизированным спо собом заносят цифровые значения нижнего Хи верхнего Х,8 эталонов. Затем переходят к калибровке следующего диапазона преобразователя.В эксплуатации при контроле параметров для учета температурной погрешности преобразователя в соответствии с формулой (1) необходимо предварительно вычислить значения У ,Эи У для температуры эксплуатации в соответствии с формулой (4).По команде с блока 15 преобразователь б преобразует температуру окружающей среды в цифровой эквивалент температуры С. После этого блок 15 45 выдает команду на вычислитель 9, в соответствии с которой блок 37 последовательно выдает микрокоманды на коммутатор 23, команду обнуления и команду суммирования на блок 28, в результате чего С суммируется с "0", хранящимся во внутреннем регистре блока 28. Затем из блока 7 через коммутатор 23 считывается значение1 по команде блока 15 после подачи команды вычитания на блок 37, в соответствии с которой блок 37 выдает микрокоманды на выполнение операции вы 11 итдния на б.пок 28, в результате чего во внут 1 еннем ре истре бэ 191 кд .8, ны -полненного по схеме накапливающегосумматора, хранится рдзностт 1.-, .При этом, если разность положительная, то с блока 28 нд блок 15 управления поступает "0" и блок 15 выдаетна блок 3/ команду, в соответствии скоторой результат из блока 28 переписывается в регистр 29, Затем весь процесс повторяется, с той лишь разницей,что из блока 7 считывается Т и вычисляется результат - . И так до2тех пор, пока разность г. - ;, нестанет отрицательной. В этом случаес блока 28 вычитания в блок 15 управления поступает сигнал "1" и записьв регистр 29 не происходит,Таким образом, в регистре 29 оказывается разность С - ., полученнаяот предыдущего вычисления, Затем покомандам с блока 15 происходит последовательное считывание величин Тииз блока 7 через коммутатор 23 ивычисление разности С - С;, котораязаписывается в регистр 31 (в соответствии с микрокомандами с блока 37).Затем по командам с блока 15 происходит последовательное считывание величин У,н , и Уэн из блока 8 и1ивычисление разности у Эн 1 - уэнФ1 ф 1фкоторая записывается в регистр 30(аналогично предыдущему).Далее. блок 15 подает на блок 37 команду на проведение деления. При этом блок 37 формирует необходимые управляющие импульсы (микрокоманды) для обеспечения передачи информации регистров 30 и 31 в блок 34 и проведения операции деления. В результате в выходном регистре блока 34 оказывается записанной величинау 9 н 11 Эн 11Затем. блок 15 подает на блок 37 местного управления команду на реализацию умножения, по которой производится умножение величин, храняющихся в блоке 34 и регистре 29. По этой команде блок 37 местного управления формирует необходимые микрокоманды на регистр 29, блок 34 деления и блок 35 умножения, в результате чего в выходном регистре блока 35 оказывается записано значение величины11 ослс этого по команде с блока 15заносится во внутренний регистр блока 36 суммирования величина У че -1рез коммутатор 25 из блока 8, послечего блок 15 подает на блок 37 коман -ду суммирования содержимого блока 36с результатом вычисления, хранящимсяв блоке 35. Блок 37 формирует необходимый набор микрокоманд, в результате 10чего на выходе блока 36 оказываетсязаписанным результату у + (ун + н 1;ьЗатем блок 15 подает на блок 37 1 бкоманду перезаписи результата, хранящегося в блоке 36, в регистр 32. Таким образом в регистре 32 оказываетсязаписанной величина УАналогичным образом проводится вычисление величины Уэ, которая записывается в регистр 33. После этогоблок 15 выдает в блок 37 команду, всоответствии с которой последний формирует команды на коммутатор 27, обеспечивая при чтении прохождение информации Х,н или Х из блока 7 в вычислитель 10 и на коммутатор 26, обеспечивая при чтении прохождение информации У, из регистра 32 или У30из регистра 33 в вычислитель 10, обеспечивает учет температурной погрешности в соответствии с формулой (1).Его работа аналогична описанной дляизвестного устройства. Отличие заключается в том, что считывание Х,и Х из блока 7 (блок хранения цифЭнровых эквивалентов эталонов) осуществляется через вычислитель 9.Считывание У и Уэн производится 40также из вычислителя 9. Результатомработы этого вычислителя являетсявычисление величины Х в соответствиис формулой (1). Далее величина Х (также, как и в известном устройстве) 45подается на блок 12, где сравниваетсяс величиной соответствующей установкис блока 13, и по результатам сравнения в блоке 14 регистрируется соответствующая информация о состоянииобъекта контроля по данному параметру.При наличии в составе аппаратурыисточника калиброванных сигналов работа устройства несколько отличаетсяот изложенной выше. На этапе настройки или при проведении регламентныхработ проводится калибровка (снятиезависимости выходных напряжений источника калиброванных сигналов от температуры) . Следует отметить, чтореальная зависимость источника калиброванных сигналов от температуры по аналогии с характеристикой преобразователя, а в ограниченном интервале температур с достаточной для практики точностью может быть аппроксимирована прямой линией. При этом все рассуждения, касающиеся характеристики преобразователя, справедливы и для источника калиброванных сигналов, т.е. в эксплуатации по известной температуре С и запомненным значениям температуры и соответствующим им выходным величинам, полученным при калибровке, определяют в соответствии с формулой (4) значения Хи Хз .При калибровке источника калиброванных сигналов в отличие от калибровки преобразователя в блок 15 устанавливают программу снятия зависимости выходных напряжений источника калиброванных сигналов от температуры. Подключают калибруемый нижний сигнал к образцовому измерителю и измеряют. Показания образцового измерителя Хвручную или автоматизированным1способом заносятся в блок 7 для хранения цифровых эквивалентов (на фиг.1 эта операция показана пунктиром). Аналогичным образом производится подключение, измерение и занесение цифровых эквивалентов верхнего калиброванного сигнала Х. И так для всех значений температуры, соответствующих граничным точкам линейных участков характеристики эталона. Занесение информации в блок 7 аналогично процессу при калибровке преобразователя.В эксплуатации перед использованием преобразователя производится его калибровка с помощью калиброванных сигналов. Процесс калибровки аналогичен описанному процессу калибровки преобразователя с той лишь разницей, что проводится он для значения температуры, которая существует на мо мент работы с преобразователем, В результате калибровки в блоке 8 оказы-. ваются записанными значения Уи У для температуры эксплуатации.Для компенсации температурной погрешности в соответствии с формулой (1) необходимо предварительно вычислить значения Х и Х,ь в соответст-и вии с формулой (4).Процесс вычисления Х, и Х, аналогичен процессу вычисления У, иоццсд иному 1)я ее ) с ТГ)Й,иь рдзцицей, что вместп считывания ве - личин У , ( и У, из блока 8 считывак)тся величиць Х,г . и Хиз блока 7 и соответствеццо вычисляется разность Х,. - Х ) . Кроме того,1вместо величины У , считываемой1из блока 8, считывается величина Х 1. из блока 7.Таким образом, в результате работы вычислителя 9 величина Х оказывается записанной в регистре 32, а Хв регистре 33 вычислителя 9.Работа первого вычислителя 10 аналогична описанной ранее, с той ли)ць разницей, что информация Х., и Х, считывается не из блока 7, а из регистров 32 и 33 вычислителя 9, а информация У, и У(,) счить)вается це из регистров 32 и 33 вычислителя 9, а из блока 8 через вычислитель 9.Работа блока 15 управлеция (фиг.3) аналогична работе этого блока, описанной для известного устройства. Отличие заключается в том, что элемент ИЛИ 49 и регистр 50 позволяют изменить состояние счетчика (шага программы) 46 при поступлении "1" на регистр 50 с вычислителя 9, тем самым обеспечив условный переход в программе. Установка в Исходное состояние регистра 50 происходит по сигналу с дешифратора 43. формула изобретения Устройство для контроля параметров, с.одержащее первый и второй блоки памяти, аналого-циФровые преобразователи, соединенные информационными входами с выходами первого коммутатора, а выходами - с соответствующими информационными входами второго коммутатора и с информационным входом первого блока памяти, первая группа информационных входов первого коммутатора является входами устройства для подключения к объекту контроля, вторая группа инФормационных входов подключена к выходам источника калиброванных сигналов, выход второго коммутатора соединен с первым информационным входом первого вычислителя, выходы третьего блока памяти подключены к первой группе информационных входов блока сравнения, вторая группа информдционных входов которого соединена(- ),)хо;)о) )(ервого вычислителя, а вы -10 15) 20 30 35 40 45 50 55 х о; - . )(.)(.),(:,,( ), (,и (р ( -ц) и , )(.:,( ;( ;(ч ( ),, )( .д и )е е с)(1( ( ) 1, (( ):, и ц х г) л ( ( ир с ( ) Г ( -разователя темп рдз у;)ы в ццонгкод Вьхоль бока уц;) е)Ия сосдце -цы с управляющими вхолдми дцдог)цифровых преобразовдтелсй, первого ивторого коммутаторов, первого, второго и третьего блоков памяти, первоговь)числителя, блока сравнения и блока регистрации, входыИуск и Останов" блока срдвцеция являк)тся одно -именными входами устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюсокращения времени калибровки устройства, в него введен второй вычислитель, содержащий с первого по пятыйкоммутаторы, с первого по пятый регистры, блок вычитания, блок деления,блок умножения, блок суммирования иблок местного управления, перваягруппа выходов которого соединена спервыми управляющими входами регистров с первого по пятый, с первого попятый коммутаторов, блока суммирования, блока деления и блока вычитания,вторые управляющие входы которых подключены к второй группе выходов блока местного управления, один из выходов первой группы блока местного управления соединен с управляющим)входом блока умножения, один из выходов блока управления соединен с входом запуска блока местного управле-.ния, выходы первого блока памяти соединены с первыми информационнымивходами с первого по четвертый коммутаторов второго вычислителя, выходывторого блока памяти соединены с вторыми информационными входами с первого по четвертый коммутаторов второговычислителя и с первым информационным входом пятого коммутатора второговычислителя, выход преобразователятемпературы в цифровой код соединенс информационным входом второго блокапамяти и с третьим информационнымвходом первого коммутатора второговь(числителя, информационные выходычетвертого и пятого коммутаторов второго вычислителя подключены к второмуи третьему информационным входам первого вычислителя, выход знака блокавычитания подключен к запускающемувходу блокд управ;)ения, выходы первого и второго коммутаторов второго вычислителя соответственно соединены свходами умея шаемого и вычитаемого11 133950212 блока вычитания, выходы которого под- ветствующих слагаемых блока суммироключены к информационным входам с вания, выходы которого подключены к первого по третий регистров, выходы информационным входам четвертого и которых соответственно соединены с , пятого регистров, выходы четвертого входом первого сомножителя блока ум- регистра соединены с первым и инфорножения, с выходами делимого и дели- мационными входами четвертого и пятотеля блока деления, выход которого го коммутаторов второго вычисли- подключен к входу второго сомножителя теля, выходы пятого регистра б лока умножения, выход которого и вы О подключены к вторым информационным ход третьего коммутатора второго вы- входам четвертого и пятого регистчислителя подсоединены к входам соот- ров .1339502 б4)иг, Ф Составитель И.АлексеевТехред М,Ходанич Корректор А.Тяско Редактор В.Петраш Заказ 4218(36 Тираж 863ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4