Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 [ 121 ] 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

и, R

* со

\\Ro

.--.

->


Рис. 8.2S, Цифровой вольтметр многотактного интегрирования фирмы Према: а »- структура; б временная диаграмма.

При малых значениях погрешностей от квантования интервалов погрешность измерения определяется только нестабильностями Uq и отношения Rq/R. Многократным повторением интегрирования достигается повышение точности, однако при этом значительно увеличивается время измерения.

Фирмой Prema (ФРГ) создан цифровой вольтметр с микропроцессором типа 5 6040 с погрешностью от нелинейности до 10", временем измерения 10...30 с в режиме наиболее высокой точности и повышенным помехоподавлением за счет увеличения времени измерения Тк и синхронизацией генератора тактовых импульсов с сетью.

Английской фирмой Соляртрон недавно разработан новый быстродействующий многотактный интегрирующий цифровой вольтметр на базе так называемого динамического интегратора (рис. 8.26). На вход динамического интегратора подаются три сигнала: Uxl вспомогательный - (Уе в виде меандра с частотой 1 кГц; сигнал обратной связи для компенсации дрейфа нуля интегратора, который управляется сигналами компараторов.

При Ux= О на выходе интегратора получают симметричное треугольное напряжение частотой 1 кГц, которое подается на входы двух компараторов; на вторые входы их подаются постоянные равные напряжения противоположной полярности + и -Uk. При симмстрии полуволн меандра и треугольного напряжения амплитуда которого и а несколько больше Vk, на выходе первого компаратора генерируются два импульса 1 и 2 с интервалом Г. На выходе второго компаратора генерируются импульсы 3 и с интервалом Т, открывающие путь счетным импульсам через ключ SW2 к вычитающему входу РСИ. При Ux= О, Ti= Га и выход счетчика равен нулю. При Ux¥= О, если Ох имеет положительную полярность, происходит изменение формы треугольного напряжения, в результате которого интервал Ti увеличивается, а Та- уменьшается. Тогда на выходе РСИ получают числовые значения напряжения Nx- При отрицательной полярности Ux происходит обратное изменение длительностей интервалов Г, и Т. На основе описанного созданы прецизионные цифровые вольтметры 7075 и 7081.



-11- г>

М- ь-

+ о-

Uo Н -о--

SW 2

->

-----


Рнс. 8.26. Цифровой вольтметр многотактного интегрирования с динамическим интегратором фирмы Солартрон: й -структургц б - временная диаграмма.

Получение полиномиальных зависимостей методом многотактного интегрирования

Приборы, основанные на двухтактном интегрировании, представляют собой универсальные множительно-делительные устройства. Это используется при построении преобразователей аналог - код, обладающих полиномиальной характеристикой. Такие преобразователи могут быть использованы для линеаризации характеристик измерительных датчиков и для выполнения различных математических операций. Метод получения полиномиальных зависимостей разработан на кафедре информационно-измерительной техники Киевского политехнического института.

При преобразовании постоянного напряжения методом двойного интегрирования зависимость Тх от преобразуемого напряжения составляет

Тх = TjJxlVg.

Если процесс двухтактного интегрирования повторять многократно, задавая время интегрирования Vx в каждом последующем такте,



\sUo3

Рис, 8.27, Временная диаграмма реализации полиномиальной зависимости методом многотактного интегрирования.

равном времени Тк, полученном в предыдущем, то для i-ro цикла преобразования

Тх. = TJUyUoi . f/o2 ... Uot,

где Uoi - напряжение разряда интегратора в г-м цикле.

Суммарное время Тх, получаемое в результате п циклов:

!=1 /,=!

Код, получаемый в счетчике в результате квантования:

/Vx = /VoS Wn.

т. е. Nx пропорционален полиному п-й степени от Ux-

Знак коэффициентов полинома учитывается переключением реверсивного счетчика на сложение или вычитание. Коэффициенты полинома задаются изменением Uof

На рис. 8.27 дана временная диаграмма работы, иллюстрирующая реализацию данного метода преобразования при п = 3, и„н1, и„„2- напряжения на выходах первого и второго интеграторов преобразователя. Недостатками этого метода являются низкая помехозащищенность, взаимозависимость коэ(1х1)ициентов, затрудняющая настройку.

-> Ана.твз динамическгос погрешностей приборов с частотными в временными преобразователями

При использовании цифровых интегрирующих приборов для измерения интегральных- параметров величины X (t), изменяющейся во времени, погрешности возникают из-за инерционности звеньев по причине временных задержек при определении числового значения величины, а также из-за пауз в «соприкосновении» с измеряемой вели-чинойпри циклическом преобразовании (например, при двойном интегрировании).

Цифровые интегрирующие приборы при исследовании с их ис пользованием относительно медленно изменяющихся величин могут использоваться также и для определения мгновенных значений X, которые в этом случае заменяются соответствующими интегральными средними значениями за предшествующий интервал преобразования. В этом случае также возникает динамическая погрешность, которую целесообразно рассмотреть более подробно.

В случае цифрового интегрирующего прибора с частотным преобразователем и с цифровым измерением частоты по каждому периоду Тх динамическая погрешность возникает в результате замены мгновенного значения Xi в момент окончания интервала интегрирования, равного в данном случае Тх, средним измеренным значением Хер. При этом предполагаем, что X изменяется по синусоидальному закону





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 [ 121 ] 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166