- •Кафедра метрологии
- •Введение
- •Определение структуры иис
- •Расчет метрологических характеристик измерительных каналов иис по метрологическим характеристикам компонентов
- •Экспериментальное определение значений функции преобразования ик иис
- •Установление объема представительной выборки ик иис
- •Установление количества точек по диапазону измерения
- •Установление продолжительности межповерочных интервалов ик иис
- •Список литературы
Определение структуры иис
Исходные данные:
число каналов - Nk = 720;
относительная неопределенность восстановления сигнала - = 0,5%;
относительная неопределенность преобразования АЦП - АЦП = 0,15%;
быстродействие элементной базы - Cэ = 6105 опер/с.
Структура ИИС и устройство сопряжения с ЭВМ определяется в зависимости от количества функциональных узлов с учетом быстродействия ЭВМ и емкости оперативно запоминающего устройства (ОЗУ).
Быстродействие ЭВМ должно быть не менее 1/CАЦПпри параллельной обработке информации, т.е.Cэ>>CАЦП.
Емкость ОЗУ (QОЗУ) ЭВМ определяется из условия
QОЗУ>>CАЦПN.
Выбор схемы преобразования сигнала следует осуществлять на основании результатов проверки условия теоремы Шенона:
при последовательном преобразовании
Cэ>Cик;Cк;CАЦПN
при параллельном преобразовании
nАЦП>CАЦПN/CЭ,
где расчет пропускной способности измерительного канала производится в предположении равенства относительной неопределенности восстановления и измерения сигнала (при равномерном законе распределения вероятности).
где fс– верхняя граница частотного спектра передаваемого сигнала
бит/с
Пропускная способность АЦП при параллельной обработке измерительной информации
бит/с.
Пропускная способность АЦП при последовательной обработке информации
бит/с.
Частота опроса измерительных каналов коммутатора ИИС:
.
Пропускаемая способность коммутатора ИИС:
бит/с.
Производительность источника измерительной информации
бит/с.
Так как Cэ>САЦПN, то по условию теоремы Шенона происходит параллельное преобразование сигнала.
Структурная схема ИИС представлена на рис.1.
Рис.1.Структурная схема ИИС.
Расчет метрологических характеристик измерительных каналов иис по метрологическим характеристикам компонентов
Структурная схема ИК устройства связи с объектом управляющего вычислительного комплекса, построенного на базе процессора М-6000 АСВТ-М, представленного на рис.1.
X Y
БН У АЦП
Рис.1.Структурная схема измерительного канала
БН- блок нормализации (БН-12А), предназначенный для преобразования сигналов датчика в унифицированный электрический сигнал;
У- усилитель сигналов низкого уровня;
АЦП- аналого-цифровой преобразователь;
К1, К2 - ключи коммутаторов первой и второй ступени.
Исходные данные:
входной диапазон БН, Ом - 0…33
выходной диапазон БН, мВ - 0…50
выходной диапазон У, В - 0…5
Номинальная статистическая характеристика АЦП имеет вид
.
Так как возмущение воздействия, вносимые ключами К1 иК2 пренебрежимо малы, можно считать их идеальными коммутаторами и полагать для нихк= 0. В табл.1 представлены номинальные значения поправокBiк коэффициентам преобразования и номинальные значения поправокbiк значению функции преобразования (приxi= 0) компонентов ИК по результатам экспериментальных исследований.
Таблица 1.
Номер компонента |
Параметры | |||
А, мВ/Ом |
а |
B |
b, В | |
1 |
1,515 |
0 |
0 |
6,310-5 |
2 |
100 |
0 |
-0,27 |
0 |
3 |
1 |
0 |
0,009 |
1810-3 |
Номинальная статистическая характеристика преобразования измерительного канала fн(x)может быть рассчитана с учетом мультипликативных и аддитивных составляющих номинального преобразования всех компонентов канала.
; при i = 0, 1, 2, …, N-1
Окончательно, .
На основании исходных данных, определим номинальное значение поправки к показанию на выходе ИК - ик
; при i= 0, 1, 2, …, N-1
В0 = (В1+А1)∙ (В2 + А2)∙ (В3 +А3)= (0+1,515)∙(-0,27+100) ∙ (0,009+1)=152,45
В1= (В2 + А2)∙ (В3 +А3)= (-0,27+100) ∙ (0,009+1)=100,63
В2=В3 +А3= 0,009+1= 1,009
ВN = В3= 1
Окончательно: .
Рассчитаем допустимое отклонение функции преобразования дизмерительного канала ИВК-7 от номинальной.
Структурная схема ИК представлена на рис.2.
У К Д АЦП X Y
Рис.2.Структурная схема измерительного канала ИВК-7
где У- усилитель Ф799/4;А1= 10000 мВ/ 10 мВ = 1000
К - коммутатор Ф799/2;А2 = 1
Д- делитель напряжения;А3 = 0,9
АЦП- аналогово-цифровой Преобразователь Ф4221;А4= 1
Исходные данные приведены в табл.2.
Таблица 2.
Номер компонента |
Характеристика | ||
Аi |
i, мВ |
Входной диапазон, мВ | |
1 |
1000 |
10 |
0…10 |
2 |
1 |
10 |
0…104 |
3 |
0,9 |
0 |
0…104 |
4 |
1 |
2 |
0…103 |
Введем обозначения
;
, при i = 1, 2, …, N;
где i– параметр перебора, который при каждомi = 1, 2, …,Nпринимает значение 0 или1;
– постоянная величина, зависящая от закона распределения вероятности результата измерения.
Вычисляем вспомогательные величины:
; при i = 2, 3, … N
; при i = 1, 2, … N
Сi.i+1=1
C2.4=В3= 0,9
Введем функцию:
Расчет Δд соответствует задаче поиска max V(α1, .... αN) при условии, что αi может принимать значения αi = 0 или αi = 1.
|
0000 |
0001 |
0010 |
0011 |
0100 |
0101 |
0110 |
0111 |
1000 |
1001 |
1010 |
1011 |
1100 |
1101 |
1110 |
1111 |
λ1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
λ2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10 |
10 |
10 |
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10 |
10 |
10 |
10 |
λ3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
λ4 |
0 |
2 |
0 |
2 |
0 |
2 |
0 |
2 |
0 |
2 |
0 |
2 |
0 |
2 |
0 |
2 |
χ12 |
100 γ2 |
100 γ2 |
100 γ2 |
100 γ2 |
100 γ2 |
100 γ2 |
100 γ2 |
100 γ2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
χ22 |
100 γ2 |
100 γ2 |
100 γ2 |
100 γ2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
100 γ2 |
100 γ2 |
100 γ2 |
100 γ2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
χ32 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
χ42 |
4/γ2 |
0 |
4/γ2 |
0 |
4/γ2 |
0 |
4/γ2 |
0 |
4/γ2 |
0 |
4/γ2 |
0 |
4/γ2 |
0 |
4/γ2 |
0 |
В1 |
0,9 |
0,9004 |
0,9 |
0,9004 |
0,9 |
0,9004 |
0,9 |
0,9004 |
0,9018 |
0,902 |
0,9018 |
0,902 |
0,9018 |
0,902 |
0,9018 |
0,902 |
В2 |
0,9 |
0,9004 |
0,9 |
0,9004 |
0,9 |
0,9004 |
0,9 |
0,9004 |
0,9 |
0,9004 |
0,9 |
0,9004 |
0,9 |
0,9004 |
0,9 |
0,9004 |
В3 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
В4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
S42 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
S32 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
1 |
1,004 |
S22 |
0,81 |
0,813 |
0,81 |
0,813 |
0,81 |
0,813 |
0,81 |
0,813 |
0,81 |
0,813 |
0,81 |
0,813 |
0,81 |
0,813 |
0,81 |
0,813 |
S12 |
0,81 |
0,813 |
0,81 |
0,813 |
0,049 |
0,049 |
0,049 |
0,049 |
0,81 |
0,816 |
0,81 |
0,816 |
0,862 |
0,865 |
0,86 |
0,87 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|