Цифровой прибор для измерения физических величин
1К) р;
Союз Советсиын Соцыалыстычесюа Республын (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 06,04. 77(21) 2473951/18-21 2(51) М. Кл, +01% 19/2о с присоединением заявки № (23) Приоритет Гооуднрстаенный «омнтет СССР но делам наооретеннй н от«рытнй Опубликовано25. 08.79.Бюллетень № Э1 (53) УДК 681.325 (0 88. 8) Дата опубликования описания 28.08.79 Ю. A. Скрипник, A. A. Кравченко и В. Ф. Примиский (72} Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН Изобретение относится к области измерения физических величин электрическими методами с использованием weментов цифровой техники преобразования сигналов и может быть использовано для повышения точности измерения физических величин, которые непосредственно не сравниваются с образцовыми величинами и не переключаются. Известны цифровые приборы для измерения физических величин, неудобных для сравнения и коммутации с периодическим поочередным вводом сравниваемых величин, в которых нестабильный преобразователь входной величины в электрическую величину попадает в замкнутую 15 часть схемы и его влияние на результирушую погрешность уменьшается tlj. Однако точность этих приборов остается достаточно низкой. Наиболее близким техническим реше20 нием к изобретению является цифровой прибор, содержацшй двухпозиционный переключатель, преобразователь напряжения в частоту, делитель частоты, блок управления, реверсивный счетчик, цифровое отсчетное устройство, регистр памяти и цифроаналоговый преобразователь (2). Этот прибор обладает достаточно высокой точностью, однако, с его помэшью нельзя измерять такие физические величины как влажность, концентрация, освешенность и п., которые непосредственно не сравниваются и не переключаются. 11елью изобретения является повышение точности измерения физических величин, которые непосрепственно не сравниваются и не переключаются. Достигается это за счет того, что в цифровой прибор для измерения физических величин, содержаший частотный преобразователь, выход которого через пелитель частоты на два соединен с суммируюшим входом реверсивного счетчика, управляюший вход которого соединен с первым выходом блока управления, ахоп которого соединен r. выходом гене6813 ратора тактовых имп пьсов,, а выход реверсивного счетчика с входами цифрового отсчетного устройства и регистра памяти, Выход котороГо соедИНЕН с Входом цифроаналогового преобразователя, дополнительно введены сумматор, первичный измерительный преобразователь и обратный преобразователь аналоговой электрической величины в величину однородную измеряемой, вход которого соединен с выхо« дом цифроаналогового преобразователя, 56 а выход которого соединен с одним входом сумматора, другой вход которого подключен к шине измеряемого сигнала, а Выход через первичный измерительный преобразователь соединен с входом частотного преобразователя, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, а второй выход блока управления соединен с управляк щим входом регистра памяти. На чертеже представлена структурная электрическая схема цифрового прибора уравновещива5ощего преобразования для измерения физических величин. Предлагаемая схема содержит сумматор 1, первичный измерительнь и преобразователь 2, частотный преобразователь 3, делитель 4 частоты на два, ре56 версивный счетчик 5, блок управления 6, генератор 7 тактовых импульсов, цифро- вое отсчетное устройство 8, регистр памяти 9, цифроаналоговый. преобразователь 10, обратный преобразователь 1 1 аналоговой электрической величины в вепичиИу однородную сравниваемой, при35 чем первый вход сумматора 1 соединен с шиной измеряемого сигнала, второй вход через последовательно соединенные обратный преобразователь 11 и цифроанапоговый1 преобразователь 10 40 подкпючен к выходу регистра памяти 9, а выход сумматора 1 через последовательно соединенные первичный преоб- разователь 2, частотный преобразователь 3 и делитель 4 частоты на два соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 5, вычитаю5пий вход которого соединен с выходом делителя частоты 3, управляющий вход счетчика 5 соединен с одним выходом блока управления 6, вход которого соединен с выходом генератора 7 тактовых импульсов, а второй BbIxoH подключен к одному входу регистра памяти 9, второй 55 вход коих>рого соединен с выходом реверсивного счетчика 5 и входом цифрового отсчетного устройства Я. Я1 4 Работа прибора основана на возможности суммирования (удвоения) ряда физических величин, которы е непосредственно не сравниваются, т.е. не образуют разностную величину. Тзкие величины как влажность, концентрация, освещенность и т.п. легко удваиваются при суммировании однородных величин. Так, концентрацию кислорода в газовой смеси легко удВоить добавлением чистого кислорода, но невозможно получить разность концентраций кислорода в заданном объеме беэ предварительного преобразования. В рассматриваемом приборе измеряемая величина Х и уравновешивающая величина Х складывается в сумматоре 1, которыи в зависимости от характера физической величины представляет собой смеситель, мерную емкость, тройник и т.п. Уравновешивающая величина Хо создается с помощью обратного преобразователя 11, который управляется цифровым кодом, хранящимся в регистре памяти 9, через цифроаналоговый преобразователь 10. Суммарная величина Х+ Хо воздействует на первичный измерительный преобразователь 2, с помощью которого преобразуется в промежуточную электрическую величину Y = Я„ ()(+ Хо), где „ - чувствительность первичного преоб» разователя. Частотным преобразователем3 электрическая величина 1 (напряжение, ток илп сопротивление) преобразуется в частоту следования ймпульсов $, которые через делитель частоты 4 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика импульсов 5. Вычитаюший вход счетчика 5 соединен с выходом частотного преобразователя 3 непосредственно. Работу счетчика импульсов в режиме накопления определяет блок управления 6, возбуждаемый импульсами тактового генератора 7. За время накопления т в счетчике суммируется число импульсов TX т(х+ ) 5 5 1 К К где 5 > — чувствительность частотного преобразовател я; k — коэффициент деления частоты. С приходом очередного тактового импульса счетчик импульсов 5 переводится Gnoком управления 6 в режим вычитания и одновременно сбрасывается код, который хранился в регис:тре 9. Б результате этого на первичный преобразователь 2 продолжает воздейст овать только вхол6 81381 ная величина Х, так как уравновешиваюшая величина Х О. За время вычитания Т из счетчика вычитается число импульсов И "-Т ÕS.6 . Остаток импульсов К«» — и ТS° . S Х Хо Х преобразуется в код, который поступает на цифровое отсчетное устройство 8 и одновременно записывается в регистр 9. С приходом следуюшего тактового импульса счетчик импульсов 5 переводится в режим суммирования. Так как при этом в регистре 9 хранится код N то начинается очередной цикл преобразования с участием оавновешиваюшей величины Х = PN где Ь вЂ” коэффициент обратного преобразования кода в однородную с Х физическую величину. С учетом обратного преобразования код в уравновешенном состоянии схемы связан с измеряемой величиной соотношением Гсли выбрать K=-2 и выполнить условие ГS S P >) 2, то получим М= — - Х 1 2 Р Установившееся значение кода записывается в, цифровом отсчетном устройстве 8 и хранится до окончания следуюшего цикла преобразования, Таким образом, выходной код N»»ропорционален измеряемой физической величине )(. «увств»»тельность преобразования определяется параметрами цепи обратного преобразования (-> и не зависит от нестабильности звеньев цепи прямого преобразования (S и S ), Благодаря этому точность измерения физических величин, которь е трудно непосредственно сравнивать илп переключать, можно сушественно повысить и довести до точности измерения электрических величин комненса»»»»о»»»»ь»лп цифровыми приборами. МО 36 ЗЗ 49 Формула изобретения цифровой прибор для измерения физических величин, содержаший частотный преобразователь, выход которо .о через делитель частоты на два соеп»»нен с суммируюшим входол» реверсивного счетчика, управляИшия вход которого соединен с первыл» выход >м блока управления, вход которого соединен с выходом генератора TBKToBb»x »»л»пульсов, а выход реверсивного счетчика соединен с входами цифрового отсчетного устройства и регистра памяти, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, о т л »» ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения физических величин, которые непосредственно не сравш»ваются и не переключаются, в него дополнительно введены сумматор, первичный изл»ерительный преобразователь и обратный преобразователь аналоговой электрической величины в величину ooHopo»U») M е»з» меряемой, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход соединен с одним входом сумматора, другой вход которого подключен к шине измеряемого сигнала, а выход которого через первичный измерительный преобразователь соединен,с входом частотного преобразователя, выход которого соединен с вычитаюшим входом реверсивного счетчика, а второй выход блока управления соединен с управля»о»»»ил» входол» регистра памяти, Источники информации, принятые во внимание При экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 216135, М. Kë., ОО1 R 19f02, 10.0 8. 1966.. 2. Алиев Т. М. и Сейпель Л. Р. Автоматическая коррекция погрешностей цифровых изл»ер»»тель»»ь»х приборов. М., Энергия, 1975,с. 28, рис, 1-16 (прототип). Составитель И. Стом Редактор Е. Гончар Техред M. Келемеш Корректор C. щекмац Заказ 5080/42 Тираж 10 90 Подписное 11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
