Способ компенсации аддитивной погрешности измерительного устройства
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке устройств сбора и предварительной обработки измерительной информации. Цель изобретения - повышение точности измерения-достигается путем исключения операции запоминания погрешности, а также путем совмещения такта "Измерение" измерительной схемы с тактом интегрирования входного напряжения АЦП, а такта "Прерывание" измерительной схемы с тактом интегрирования образцового напряжения обратной полярности и тактом Т<SB POS="POST">3</SB> - Т<SB POS="POST">2</SB>. При этом сигнал, пропорциональный аддитивной погрешности в такте "Прерывание", подают на второй дифференциальный вход интегратора АЦП, что позволяет на выходе интегратора в конце такта "Прерывание" Т<SB POS="POST">3</SB> выделить аддитивную погрешность. В следующем цикле преобразования АЦП в момент Т<SB POS="POST">3</SB> она алгебраически просуммируется с входным сигналом (скомпенсирует аддитивную погрешность в этом цикле), а к моменту Т<SB POS="POST">3</SB> она вновь сформируется на выходе интегратора. Таким образом, начиная с второго цикла и в каждом следующем на выходе АЦП формируется цифровой код измерительного сигнала, не зависящий от аддитивной погрешности. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (511 а С 01 R 1 7/10 с 1163Рgg М,: "!. 1I
Ь г"
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬТИЯМ
ПРИ ГКНТ ССЯ
1 (21) 4322580/24-21 (22) 31 ° 08.87 (46) 30.11.89. Бюл, И - 44 (72) А.M.Ïàíüêèí (53) 62 1.3 17.733(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 1265623, кл. G 01 R 17/10, 1985.
Полуянов N.Ï. и др ° Цифровые измерительно-управляющие устройства тензометрических весов и цоэаторов.
М., ЭАИ, 1986, c . .103- 107. (54) СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ АЛДИТИВНОЙ
ПОГРЕШНОСТИ ИЭМЕРИТГЛЬНОГО УСТРОЙСТВА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может бь|ть использовано при разработке устройств сбора и предварительной обработки измерительной информации. Цель изобретения — повышение точности иэмерениядостигается путем исключения операции запоминания погрешности, а также путем совмешения такта "ИзмереИзобретение относигся к измерительной технике и может быть использовано при разработке устройств сбора и предварительной обработки измерительной информации.
Цель изобретения — повышение точности измерения за счет исключения операции запоминания погрешности.
Сущность способа заключается в следующем, Первый такт преобразования
АЦП двухтактного интегрирования совпадает го времени с тактом ИэмереÄÄSUÄÄ 1525590 А1
2 ние" измерительной схемы с тактом интегрирования в, оцногo напряжения
AII1I, а такта ППрерывание измерительной схемы с тактом интегрирования образцовuro напряжения ооратной полярности и тактом Ò -Тг. При этом сигнал, пропорциональный аддитивной
11 н погрешности в такте Прерывание подают на второй дифференциальный вход интегратора AIIiI что позволяет на выходе интегратора в конце такта Прерывание Т выделить апдитивз ную погрешность. В следующем цикле преобразования AIUI в момент Тэ она алгебраически просуммируется с входным сигналом (скомпенсирует аддитивную погрешность в этом цикле), а к моменту Т> она вновь сформируется на выходе интегратора. Таким образом, начиная с второго цикла и в каждом следующем, на выходе АЦП формируется цифровой код измерительного сигнала, не зависящий от аддитивной погрешности. 2 ил. ние всего измерительного устройства. В результате на вход АЦП подается напряжение
U,,„,(t) + U „„,(t), где 0я«(t) - информационный сигнал;
U,(t) напржееггие, пропорци ональное аддитивной погрешности.
Значение напряжения на выходе интегратора к концу первого такта (Т,) определяется так
1525590
Т»
2»с (Пи«ф,ср Падд. ср
2» Т2
+ адд с »
35 т, отсюда
Тт- Т, т (1
"и«
«бр
U ср RC
40 т, 1 t (UÄ«(t)+U,ÄÄ (t)) k ((»»т, т С (R о (минус указывает на инвертирование напряжения на выходе интегратора), где RC постоянная интегрирования (Uu«y P
0 „„,,р — средние за время Т, значения соответственно информационного 15 напряжения и напряжения погрешности.
Второй такт АЦП совпадает с тактом Прерывание" всего устройства, поэтому в этом такте на вход АЦП поступает сигнал, пропорциональный ацдитивной погрешности Па„„» вызванной термоЭДС в входных цепях устройства и дрейфом УПТ (усилитель постоянного тока). Этот сигнал вычитается в АЦП
Hs образцового напряжения (Усбр ) противоположной полярности по отношению к U „«< и разность интегрируется АЦП. В результате напряжение на выходе интегратора будет линейно из в 30 меняться от UäaÿHT,äî заданного порогового значения, например нуля
1 — (-U 6 (t) dt инт,2 RC L P — П„„(с) dt 1 = (Т,-T, ) /RC к Гц ад*. ср сбр.ср (»
Ф 11 где Т вЂ” момент достижения напряжением нуля на выходе интегратора.
В момент Т образцовое напряжение
45 исключается иэ интегрируемой суммы и в промежутке времени Т; — Т > интегрируется напряжечие погрешности г, 1
50 т,(3 Т2
RC я*д ср» время Т = 2Т, (минус опущен, так как U не инвертируется).
В реэультате на момент времени Т на выходе интегратора присутствует напряжение U „„,, "(в следующем цикле преобраэовайия АЦП, когда на вход
АЦП вновь поступит измерительный сигна."(U „„g (t) + U с(д д(t), напряжение на выходе интегратора будет двинуто относительно аналогичных моме »тов времени в предыдущем цикле на величину U .и, следовательно, время Т в следующем цикле преобразования сместится по временной оси в зависимости от величины и знака напряжения Ua д в сторону компенсации влияния 0 „„ на результат преобразования. Через несколько цчклов преобразования (после возникновения аддитивной погрешности в измерительном сигнале) процесс компенсации в первом приближении завершится и в интеграторе АЦП усгановится условие баланса на конденсаторе за время цикла, т.е. величина изменения напряжения на выходе интегратора за время первого тока будет равна величине обратного изменения этого напряжения за время второго такта цикла AIIII;
U «r, l + Пи«2 2 + аинт. = 0»
Т, (О +U 1 + я0 и«Фcp ад1 р
Т1-Т, + -- †--- (U + ) + р,с обр -р
О д 1
Т, и Т вЂ” Т „= —,- — U««,ð
ОБр
Таким образом, при по"тоянстве пассивных ГС-цепей в схеме интегратора длитегьность формирования прямого кода преобразования AIIJI не заьисит о аптитивной погрешност(» измерения ° (1а фиг. 1 изображена блок-схема измерительного устройства; на фиг.2— график измерения напряжения на ныходе интегратора.
Измерительное у-..тройство для осуществления способа компенсации аддитнвной погрс«((.ос l (. nтоит 1 з ис-очника 1 постоянного н:=. пряже((и», » управляемого б fcKoM 2 уг р; влияния» измер,:тельного резистивгnro моста 3, усилителя 4 нос гсянно(-о тока, ънало1525590 го-цифрового преобразователя (Л«!П3 двухтактнога ив гегриравания, сацержашего кроме схемы управления первый
6 и второй 7 ключи, вхаiiii которы объединены и подкп;очепы к вхапу 4ЦП
Ь а выходы — к;,ифферен«;!«а .»ым в содам дифференциального интегратс ра 8, Пр,f этом пнвертиру«о«««ий«)хс)ц l: «Terpa гepB
8 через ключ 9 соедипе» с ши«ай и точника образцова«0 напряже-«и, а через клю: 10 — с обшей« шиной,, 1е «нвер-.
TIfpyeIbHf» вход и!«тегратора 8 = аб «е11 шиной соединен «ереэ ключ 11, а выход инте ратара через ну)«ькал«паратар
12 соединен с вхаг;ом б «ака 2 Упра),— ления, имеюшега также второй, т1,Р)ш«, четвертый, г «тый и шестой «)!«харь«для угравлсния ключами, а тг кже-. в.:ха;;и„ на которь.х фа1;мируатся цпфпав- кад и и ф О р м а ци О и н 0 Й ч а с T и l э м е p H ° е . . 0 I" а сигнала.
Устраиства работает следуюшим асразом.
В исход»ам состав!«! и»а шгпе
11 tt
Пуск присутствует нулева1:, уровень напряжения. Пр этом блок 2 управления нь«ставляет HB сваи:. Eil. 0!, Ix т..—
KI! e уровни на!«ряже!« .-«i! при к )э арых ключи «) 7 и 9 р,! м««каютси,:; к к. и.
10 H 11 эал«ык;ют«я. 11апря,,:.»пе»а
ablx0J;p иста «нпк:«питания 0 Tcутс ° 1)уст.
В мамеtt T паступле,«R спгн:.л- Пуск схема управления вырабатыв; .",, iil)BH— ля!ощий спгн:IJI »а истая.«и < 1. 3 påзультате мост 3 зчг!««тывается стаб.— лизирсванным урав»ем напр:.ж» «!«я. Измерител«;ный сигнал с ма:та 3 пас угтает на усилитель, гдс ан усиливается. Однаврел«ен»а с запиткой ма« га 3 размыкается клю-«1Л и эа.filK tPTckl ключ 6. 11эл!еритель««ь«й сигHBJI, .а таящий из информационной «асти и погрешности, поступает на псрвь»« н; o„", интегрз"ара 8 « ин егрируетси в -.е-«ение времени Т . В момент Т, с «пма1 ется напряжение с л«оста 3 (такт "lfpeрывая.«е", 1, размь,а«отся клю «и 6 и 11 и замыкаются ключи 9 и 7. Прл:. Oòîb« на первый вход дифференциального интегратора 8 гадается абра;цавае напряже»и: обратной полярности и атноше "ию к пагяр «асти информационной части I, çìåpkfòåJ.EHOãа сн«»ала., а на вта„>ай в. ад и»TerpaTOpa 8 г ..ступает напряжение пагреш! ости .т флюктуа Ik«;I и термаЭДС. Б результате;,нтегрпр,— ванпя p aBHOc Tt«этих наг«ря)ле;« «й наг ряжение на выходе интегратора 8 дастигает ну««к. в ма««ент Т ... «то переключае г пулька" «!«аратор 12 и формирует;, алане 2,«г)авче««:» команду на
1;а 1г«капие клк «:; 9 и замыкание клю5 ча 10. 11ocJIe этого в те ение астатвги)с а такта (Т вЂ” Т > интегриз z руется т-.ëüêî на!«р;«жение ««огрешности.
H ламент 1. ; раэмыкаютси ключи 7 и 10, г«с)т«зется напр««жение на мост 3 и заь":, ются кпь)ч!. 6 и «1. Цикл повторяетс; «1 ".д.
Устрайсгва У.равтения осу«цествляРг гп еабраэcRBHHe длительности инт " в,JIB (I z Т .-,! В циф1)ОВОй кОД
1 ь«страgektc гвие измерительного устрайс"" » абр .т»а -. рап )рцианально . †.м .«;! преаб, "POâ;kии Т . С)писаннь«й апгаригм р tL)OTbf кпю"" 1 справед),1 лиг: p!l мап !1 .гемен!« Itэрехаднь«х
ffp Otic 0 < ав г- источнике 1 п)«та! .ия, ll. Ста и сон«кнтЕЛЕ Ч атНОСИтЕЛЬНО д «сире-ы рел.а»п г реобр. завания АЦП д««ухта;..тя; га инте«рирования (периода тч«кTE»0га t íeðBTара часTQ ы блока 2 у-,«ра«)ле««!«!«, .." противном случае бпак 2 упр, †.аления должен выдавать команду t,! »;«ttb:кание к;.юча 6 в каждом цикле п1 абразаваяия с задержкой ! аемя пе1.. Таким )бра- )л«. изл«ерите «ьное устр -«1-< ttn peBJII ) ует с .аеас) компен а« Iil! а," цит!1,.»ои пагр-«1)насти íà осНо 3 дании псп<)..Е за "Btf1«H высоких метро»,)«! - .-E;1«H качес гB ЛЦП дву. гактного ин t с-:г )Hl с B" ния )с. чет исключения эл маHTc и операций запоминания, 40 р- п«и ф-льтр ци и л«ер т Jil ttOI сиг»,. ла, Ф.)p»;.JIB èçàáðåòåíèÿ "..:.с с аб комге»с;.ц!«и аддитивной по46 гр":п»асти изл«ери галь!«Ога устройства, эа»т«)чань«ий=» в том, чта париодиче ки i:pi р: «взют сп тан <е измеритель«»:.х ile: е:l, Ioc Toity, усиливают иэмеf, рительньгй сHE l«BJ: . фарл«иру)от его в It It такте 11эл«ере««г«е lip..парцианально су «ме и.t," .. )рмацианна! а сигнала и аддитивнай пагре«с«. ости, а в такте tt -1 il 1 рерь«пал« =. — прапэрцианально адди-.и» аи погреши ос ги и преобразуют его 5г с «:с)л«01««ь«о .",на.того-«п фравагп преабразоваieJII двухта тнага интегрирования, а т л и ч : ю ш и и с я тем, *-.то, с целью пов««шения точно т! иэ 1525590 ииф аЯ Фю1 Составитель В.Семенчук Редактор М.Петрова Техред М.Дидык Корректор М.Васильева Заказ 7217/39 Тираж 714 Подписное ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Рауш:кая наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент, r, Ужгород, ул. Гагарина, 101 tt те мерения, интегрируют сформированный в такте "Измерение" сигнал в первом такте преобразования аналого-цифрового преобразователя, вычитают сформированный в такте "Прерывание" сигнал из образцового напряжения обратной полярности по отношению к информационному сигналу и интегрируют полученную разность во втором такте преобразования аналого-цифрового преобразователя, при этом исключают образцовое напряжение из интегрируемой разности по мере достижения ею заданногс порога, а такт "Прерываll ние выполняют равным по времени такту "Измерение" и в каждом следующем цикле преобразования аналогоцифрового преобразователя результат интегрирования сигнала в первом такте алгебраически суммируют с результатом интегрирования во втором такте предыдущего цикла преобразования аналого-цифрового преобразователя и формируют числовой код информационной части измерительного сигнала во втором такте каждого цикла в момент достижения напряжения интегрируемой разности заданного порога.
