Устройство для коррекции характерис-тик измерительных преобразователей

Сафз СветскихСоцнапистнчесжихРеспубвнкОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ о 824232 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 270479 (21) 2786418/18-24 р 1)м. к . с присоединением заявки Ио(2 Э) Приоритет С 06 С 7/26 С 06,г 3/00 Государственный комитет СССР по дмам изобретений и открытийОпубликовано 2 304 81 Бюллетень ЙЯ 15 Дата опубликования описания 2 3. 04. 81(5 Ч) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗМЕРИТЕЛЬНЫ ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЕЙ Изобретение отнсится к автомати 1 ке и вычислительной технике и может . быть использовано для коррекции (ли. неаризации) и градуировки выходных характеристик первичных измерительных преобразователей.Известно устройство для коррекции характеристик, :одержащее формирователи импульсов, фазовоащатель, триггер, ключ и дополнительную частотно-зависимую цепь 1)Недостатками устройства являются ограниченная область использования и пониженная точность коррекции.Известно также устройство для коррекции характеристик измерительных преобразователей, содержащее блок вычитания, блок оценки, интерполятор, блок памяти, счетчик и аналого-цнфровой преобразователь Г 23.Недостатки устройства - пониженна точность и сложность настройки.Наиболее близким к предлагаемому ,является устройство для коррекции ,характеристик измерительных преобразователей, содержащее триггер,(.первый компаратор , соединенный .первым входом с шиной ввода выходного .сигнала измерительного преобраэова теля, и генератор импульсов, выход,которого подключен к первому входупервого элемента И, соединенноговыходом со счетным входом первого5 .счетчика, подключенного выходами кцифровым входам первого цифроаналогового преобразователя и к шине вывода кода результата, причем выходцифроаналогового. преобразователя,0 осуществляющего функциональное преобразование кода, соединен со вторымвходом первого компаратора, выход.которого подключен к нулевому установочному входу триггера, соединенноЯ го единичным установочным входом сшиной ввода пускового сигнала, аединичным выходом - со вторым входомпервого элемента И ГЗ.Однако устройство имеет понижен20 ную точность коррекции и сложнуюнастройку на заданную линеариэируюя щую зависимость,Цель изобретения - повышение точности коррекции и упрощение настрой 25 ки устройства.Поставленная цель достигается темчто в устройство для коррекции характеристик измерительных преобразователей, содержащее триггер, первбЩ30 компаратор, соединенный первым входом с шиной ввода выходного сигнала измерительного преобразователя, и генератор импульсов, выход которого поцключвн к первому входу первого, элемента И, соединенного выходом со счвтным входом первого счетчика, подключенного выходами к цифровым входам первого цифроаналогового преобразователя, дополнительно введены блок памяти, второй и третий элементы И, второй и третий счетчикй, второй и третий цифроаналоговые преобразователи, ключ, группа контактов и второй компаратор, соединенный первым входом с выходом блока памяти и с вторым входом первого компаратора, вторым входом - с выходом второго 5 цифроаналогового преобразователя, .а выходом - с первыми входами второго и третьего элементов И и с входами управления реверсом второго и третьего счетчиков, причем второй 20 элемент И подключен выходом к счетному входу второго счетчика, вторым входом - к выходу генератора импульсов и к второму входу третьего элемента И, а третьим входом - к вто рому входу первогО цемента И и через первый размыкающий контакт к нулевому выходу триггера, соединенного единичным выходом с входом первого элемента задержки и с установочным входом первого счетчика, под"0 ключенного входом управления реверсом к выходу первбго компаратораи к третьему входу первого элемента И, а соответствующим выходом - к входу ключа, соединенного выходом с единичным установочным входом. триггера, нулевой установочный вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, причем выход первого элемента задержки соединен с входом 40 второго элемента задержки, третьим входом третьего элемента И, управляю" щим входом блока памяти и подключен через первый замыкающий контакт к шине фПуск", а информационный вход блока памяти соединен через второй размыкающий контакт с шиной ввода сигнала измерительного преобразователя, и подключен через второй замыкающий контакт к шиве авода авала-гового значения заданной рвперной точки устройства, причем шина ввода кодового значения заданной рвперной точки устройства соединена через трв тий замыкакщий контакт с установочным входом второго счетчика, подклю-, ченного выходами к шине выхода кода рвзультата и к цифровым входам вто-. рого цифроаналогового првобразоватвф ла, аналоговый вход которого соединвн с выходом третьего цифроанало- щ) гового преобразователя, подключвнно го аналоговым входом к выходу первого цифроаналогового првобразоватв, ля и к выходной шине сигнала коррвк"ции, а цифровыми входами - к выходаМ Фтретьего счетчика, соединенного счетным входом с выходом третьего элемента И.На Фиг. 1 изображена блок-схема устройства для коррекции характеристик измерительных преобразователей; на фиг. 2 - графики, поясняющие работу устройства.Устройство для коррекции характеристик содержит генератор 1 импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И 2, соединенного выходбм со счетным. входом первого счетчика 3, подключенного выходами к цифровым, входам первого цифроаналогового преобразователя 4, Шина 5 ввода сигнала измерительного преобразователя соединена с первым входом первого компаратора 6, второй вход которого подключен к выходу блока 7 памяти, и к первому входу второго компаратора 8. Компаратор 8 соединен вторым входом с выходом второго цифроаналогового преобразователя 9, а выходом - с первыми входами второго и третьего элементов И 10 и 11 и с входами управления реверсом второго и третьего счетчиков 12 и 13, Второй элемент И 10 подключен выходом к счетному входу второго счвтчика 12, вторым входом - к выходу генератора 1 импульсов, й к второму входу третьего третьего элемента И 11, а третьим входом - к второму входу первого элемента И 2 и через первый размыкающий контакт 14 . - к нулевому выходу триг- гера 15. 1 риггер 15 соединен единичным выходом с выходом первого элемента 1 б задержки и с установочным входом первого счетчика 3, подключенного входом управления реверсом к выходу компаратора б и к третьему входу элемента И 2. Соответствующий выход счетчика 3 подключен через ключ 17 к единичному вх ду триггера15, нулевой установочный вход которого соединен с выходом второго элемента 18 задержки. Выход элемента 16 задержки соединен с входом элемента 18 задержки, с третьим входом элемвнга И 11, с управляющим входом блока 7 памяти и подключен через первый эаиыкаааий контакт 19 к шине 20 ффПускф. Информационный вход блока 7 памяти соединен через второй раз-мыкающий контакт Й с шиной 5 ввода сигнала измерительного преобразова-теля и подключен через второй замыкающий контакт 33 к шине 23 ввода аналогового значения заданной реперной точки устройства. Шина 24 вводакодового значения заданной реперной точкаустройства соединена через третий замыкающий контакт 25 с установочным входом счетчика 12, подключенного выходами к шине 26 вывода кода результата и к цифровым входам цифроаналогового преобразователя 9. Аналоговый вход преобразователя Э,соединен с выходом третьего цифроаналогового преобразователя 27, йодключенного аналоговым входом к выходу цифроаналогового преобразовате. ля 4 и к выходной шине 28 сигнала коррекции. Цифровые входы преобразователя 27 соединены с выходами счет чика 13, подлкюченного счетным входом к выходу элЕмента И 11Устройство для коррекции характеристик измерительных преобразователей (0 работает следующим образом.В первичный измерительный преобразователь вводится специально формируемый сигнал коррекции ф, действие которого аналогично дозированному изменению (разбавлению) входной преобразуемой величины Х до момента совпадения значений выходного сигнала. О измерительного преобразова" теля и заданной исходной реперной точки Ори, Х ао (где Оаои Хаев 20 ссответственно аналоговое и кодовое значение заданной реперной точки) и .по степени К этого разбавления определяют исходное значение входной величины Х=ХрК. При этом для повышения точности при работе в режиме следящего прцрбраэователя (разбавление входной величины Х в К раз, соответственно в К раз снижает реакцию преобразователя на малые приращения 1 йХ) ограничивают на один-два30 порядка диапазон изменения сигнала коррекции О нижним О и верхнимкн.Ок граничными значениями относительно среднего значения О и всякий раэ при очередном 1-ом достижении одного иэ пределов Ои, О вновь усквтанавливают среднее значение О сигнала коррекции, при этом берутся новые координаты реперной точки 1 Хр, Ор , где Хр; - вычисленное устрой ством значение входной величины Х в момент достижения сигналом коррекции одного из граничных,значений Ор значение выходного сигнала измерительного преобразователя в момент восстановления среднего значения сигнала коррекции. Процесс дозированного изменения входной величины Х может осуществляться различнымй путями - изменением расхода исследуемой газовой смеси,или смешением в определенном соотношении эталонного газа с исследуемым, изменением накала излучателей, искусственным из-. менением внешних условий, т.е. изменением тех параметров, которые считаются для данного первичного преобразователя не информативными, и которые, как правило, стабилизируются. Зависимости выходных характеристик от изменения неинформатив 60 ных параметров в большинстве случаев сравнительно простые и достаточно полно,изученные, поэтому опредеить взаимосвязь значений сигналов коррекции и вызываемые йми дозиро-, 65 ванное разбавление входной величины не представляет трудности,Компаратор 8, элемент И 10, счетчик 12 и второй цифроаналоговый преобразователь 9 выполняют функции аналого-цифрового компенсирующего преобразования, предназначенного для окончательного представления результата преобразования изменяемой физической величины в цифровой Форме Б,Хф ф путем устранения разбаланса выходных сигналов второго преобразователя 9 ОВ и блока 7 памяти Ор, Уравновешивание этих сигналов производится двумя способами.Первый - изменением опорного сигнала ОЕ, поступающего на аналоговый вход второго преобразователя 9 с выхода третьего преобразователя 27, при блокированных счетных входах счетчиков 3 и 12. Формированием этого изменяющегося опорного сигнала служат элемент И 11, счетчик 13 и преобразователь 27. Такой режим работы выполняется каждый раз после достижения кодом счетчика 3 одного из граничных значений йкнили йкв в результате чего в счетчик 3 записывается среднее значение й к сигнала коррекции и подается разрешение на поступление импульсов в счетчик 13 до уравновешивания сигналов на входах компаратора 8. При втором способе уравк взвешивание сигналов на компараторе 8 выполняется путем главного (следящего за изменением Х;) изменения выходного сигнала О =Ое первого преобразователя при заблокированном счетчике 13. В этом случае узлы выполняют роль формирования изменяющегося сигнала, а преобразователь 27 - роль передаточного звена для передачи этого сигнала на аналоговьК 1 вход преобразователя 9. С помощью триггера 15, элементов 16 и 18, ключа 17 и контактов 14 осуществляется урпавление работой устройства.Для жяснения работы устройства служат графики (фиг. 2), на которых изображены О=Г(х) - характеристика ,первичного измерительного преобразоватедя х=У(с), О =У(с), Ор =Г(й) и М =1(С) - изменения во времени соответственно физической величины Х, выходного сигнала О к измерительного преобразователя, реперных значений О р 4 блока 7 памяти и сигнала коррекций 6 на выходе преобразователя. 4,.Рассмотрим подробнее работу устройства на конкретном числовом примере, когдах 0-1000физическихединиц,Ох=Омв,Маз=бОО, Орв щ 120 мв,Од., =2047 мв=сопвс,Ов =0-2047 мв,н единичное состояние. При этом сиг-.нал с единичного выхода триггера 15поступает на установочный вход счетчика 3, устанавливая его н первоначальное состояние й =1024, н результате чего О=Око =1024 мн; К. ИЖ :747=1,37, и выходной сигнал коррекцииО вызывает восстановление значениявыходного сигнала О измерительногоп 1 еобразователя до первоначальногоО=300 мн (за это время сама изменяемая Физическая величина Х не успеетсущественно измениться), Соответственно изменяются и сигналыОь =.ОВК=149 1 г 37=204 (мн),О =О К=120 1,37=1 б 4 (мн) .3Через время.,=2.10 с (после включения ключа 17), необходимое для скончания переходного процесса в первичном измерительном преобразователе,вызваного скачкообразным изменениемсигнала коррекции Ок, на выходе элемента 1 б задержки появляется сигнал,разрешающий запись в блок 7 памяти,установившегося выходного значенияО =Ор=300 мв, те. новой репернойточки, и сигнал через элемент И 11на записи счетчика 13. При блокированном счетном входе счетчика 12происходит уравновешивание сигналовна компараторе 8 и при Оз =Оэ,=300 мв имеемг.ИО)= ОР: 300 - - 3 УЯ(4Ме Ю 1 л.Мх 820Через времяна выходе элемента18 задержки появляется сигнал, возвращающий триггер 15 в нулевое состояние, при этом счетные входы счетчиков 3 и 12 разблокируются и устройство коррекции подготонлено кработе в следующем режимеТаким образом, н конце первогоэтапа определено значение величиныХ в момент включения устроистнай =820, установлено в блоке 7 памятиноное значение реперной точки Ор=300 мв и уравновешен компаратор 8 приустановленном номинальном коэффициенте коррекции К=1,0.Второй этап начинается с изменения физической величины Х н Краз, что вызывает дисбаланс сигналовна входах компаратора 6. Этот дисбаланс устраняется изменением в К раэкорректирующего сигнала О, что влечет появление рассогласования сигналов на входах компаратора 8, которов,в свою очередь, устраняется изменением в К раз кода счетчика 12.Всякий раз при достижении кода всчетчике 3 одного из граничных значений Мкн или й триггер 15 переводится в единичное состояние, врезультате чего в счетчике 3 и навыходе преобразователя 4 устанавливаются номинальные значения йко=1024, О =1024 мв, на выходе йзмерительного преобразователя под двйствием скачкообразного изменения сигнала коррекции устанавливается новое значение О, соответствующее определенному значению нходной величины Х, запись в блок 7 памяти нового установившегося значения О =Ор.к Рр (т.е. нового значения реперной точки) изменение в К=0,9 или К=1,1 раз выходных сигналов преобразователей 9 и 27 при достижении кода счетчика 3 граничных значений. Кроме того, происходит устранение возникающегорассогласования сигналов на входахкомпаратора 8 посредством изменениякода счетчика 13 при неизмененномзначении кода счетчика 12, перевод 15-триггера 15 в нулевое состояние иснятие через элементы И 2 и 10 блокиронок со счетных входов счетчиков3 и 12, т.е. подготовка к снижениюза дальнейшим изменением х.20 Таким образом, при работе устройства на начальном этапе вычисляетсязначение физической величины Х сточностью, не зависящей от степени 4 "разбавления", а нсе последующие изменения физической величины во всем диапазоне измерения определяются при незначительных вариациях ("разбанлениях") сигнала коррекции, что почти не снижает чувствительности первичного измерительного преобразователя. Преимущественным предлагаемого устройства коррекции, является то, что на точность измерения преобразователя не влияет нелинейность измерительного преобразонателя, более того, необходимая информация о виде характеристики определяетсялишь данными об одной реперной точке. Это значительно снижает требования к первичным измерительным преобразователям и не требует большого количества эталонов для снятия характеристики и принятия специальныхмер для ее линеаризации.Формула изобретенияУстройство для коррекции характеристик измерительных преобразователей,о 5 О,содержащее триггер, первый компаратор, соединенный первым входом сшиной ввода выходного сигнала измерительного преобразователя, и генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого эле мента И, соединенного выходом сосчетным входом первого .счетчика, подключенного выходок к цифровым входам первого цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я 60 тем, что, с целью повышения точностикоррекции и упрощения настройки устройства, в него дополнительно введены блок памяти, второй и третий элементы И, второй и третий счетчики, 65 второй и третий цифроаналоговые првобразователи, ключ, групаа контактов и второй компаратор, соединенный первым входом с выходом блока памяти . и с вторым входом первого компарато. ра, вторым входом - с выходом второ-го циФроаналогового,преобразователя, а выходом - с первыми входами второго н третьего элементов И и а входами управления реверсом второго и третьего счетчиков, причем второй эле кент И подключен выходом к счетному входу второго счетчика, вторым входомк выходу генератора импульсов и к второму входу третьего элемента И, а третьим входом - к второму вхо,цу первого элемента И и через первый размыкающий контакт - к нулевому вы ходу триггера,. соединенного единич- , ным выхрдом,с входом первого элемента задержки и с установочным входом первого счетчика, подключен ного входом управления реверсом к 2 О выходу первого компаратора и к третьему входу первогО элемента И, а соответствующим выходом - к входу .ключа, соединенного выходом с единичным установочным Входом триг 4,ераг р 5 нулевой установочный вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, причем выход первого эле- мента задержки соединен с входом второго элемента задержки, третьим входом третьего элемента Й, управляющим эхром бди на памяти и подключен через первый замыкающий контактк шине "Пуск", а информационный входблока памяти соединен через второйразмыкающий контакт с шиной вводасигнала измерительного преобразователя и подключен через второй заьвкакций контактшине ввода аналогового значения заданной реперной точки устройства, причем шина ввода кодового значения заданной репернойточки устройства соединена через третий замыкаюший контакт с установочным входом второго счетчика, подклю .ченного выходами к шине выхода кбдарезультата и к циФровым входам второго циФроаналогового преобразователя,аналоговый ввод которого соединенс выходом третьего циФроаналоговогопреобразователя, подилюченного аналоговым входом к выходу первого цифроаналогового преобразователя и квыходной шине сигнала коррекции, ациФровыми входами - к выходам третьего счетчика, соединенного счетнымвходом с выходом третьего элемента И.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 409150, кл. С 01 В 23 У 12, 1971.2. Авторское свидетельство СССРМ 3477 б 8, кл. 6 06 У. 3/00, 1970.3. Гитис Э. И, ПреобразователиинФормации для ЭЦВМ. М., "Энергия",1975, с 333, рис. 7-13 (прототип), РедакторШишкиав Тираж 745 Государственного елам изобретений Москва, Ж, Р.Заказ 212 б/72 ВНИИ ПИ по 11303Подущсиоекоиитета СССРи .открвИФаушская наб., д. 4,/54 В ававоду Уле Проектнан 4