Синтез развертывающих преобразователей оптико-электронных измерительных систем

• Автор: Емельянов, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 178 с. : ил.

Глава 1 АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

1.1 Классификация аналого-цифровых преобразователей

1.2 Параллельные АЦП

1.3 Последовательно-параллельные АЦП

1.3.1 Многоступенчатые АЦП

1.3.2 Многотактные последовательно-параллельные АЦП

1.3.3 Конвё^рные АЦП

1.4 Последовательные АЦП

1.4.1 АЦП последовательного счёта

1.4.2 АЦП последовательного приближения

1.5 Интегрирующие АЦП

1.5.1 АЦП многотактного интегрирования
1.5.2 Сигма-дельта АЦП
1.5.3 Преобразователи напряжение-частота
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
Глава 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ РАЗВЁРТЫВАЮЩИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
2.1 Теоретические основы работы интегрирующих развертывающих
измерительных преобразователей
2.2 Обобщенная структурная схема оптико-электронных
измерительных преобразователей с времяимпульсным преобразованием
2.3 Анализ методов аппроксимации экспериментальных зависимостей
статических характеристик ИП
2.4 Методы синтеза нелинейных развёртывающих устройств по
полученным зависимостям
2.4.1 Синтез блока линеаризации первого порядка
2.4.2 Синтез блоков линеаризации высоких порядков
2.5 Теоретический анализ спектральных свойств интегрирующих
преобразователей с нелинейной развёрткой
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
РАЗВЁРТЫВАЮЩИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
3.1 Анализ чувствительности ИРП к влиянию нестабильности
параметров пассивных компонентов
3.1.1 Конденсаторы
3.1.2 Резисторы
3.2 Погрешности задания развёртывающих функций ИРП
3.3 Анализ порога чувствительности ИРП
3.3.1 Виды шумов оптоэлектронного тракта
3.3.2 Пороговые параметры оптоэлектронного тракта
3.3.3 Схемотехнический анализ фотоприемных устройств
3.3.4 Схема замещения фотоприемного устройства с ^ неинвертирующим входом
3.3.5 Схема замещения фотоприемного устройства с инвертирующим j ^ ^ входом
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3
Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ,
ТЕХНИЧЕСКАЯ И ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ 107 РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
4.1 Экспериментальное исследование нелинейного развёртывающего
устройства преобразователя
4.2 Техническая реализация результатов исследования
4.2.1 Цифровой оптико-электронный преобразователь размера
4.2.2 Система автоматического управления режимом лазерной ^ ^ обработки деталей
4.2.3 Лабораторный стенд “Исследование АЦП двухтактного j интегрирования”
4.3 Разработка системы автоматического проектирования ИРП
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А. Листинг программы Synthesis
Приложение Б. Акт о внедрении результатов диссертационной работы
в автоматической системе управления режимом лазер
ной обработки деталей Приложение В. Акт об использовании результатов диссертационной
работы в учебном процессе ВолгГТУ
Одним из направлений развития информационно-измерительной сис-темь/иИС|является децентрализация обработки измерительной информации, т.е. внедрение иерархических и распределенных ИИС. Для повышения точности измерений разрабатываются и используются различные методы коррекции погрешностей. Довольно часто коррекция погрешностей выполняется алгоритмическими методами с помощью ЭВМ. Для повышения быстродействия и надежности системы автоматическую коррекцию погрешности целесообразно выполнять с помощью локального вычислительного устройства, т.е. на более низком иерархическом уровне системы.
Основными методами повышения точности являются коррекция аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности и линеаризация статических характеристик измерительных преобразователей (ИП). В качестве локальных устройств коррекции могут быть использованы аналоговые и цифровые устройства.
Одной из часто решаемых задач является рациональное распределение функций между аналоговыми и цифровыми устройствами обработки информации. Поэтому на начальном этапе проектирования необходимо рациональное распределение методов обработки информации. В одних случаях аналоговые устройства значительно упрощают обработку информации, в других -цифровые. Так дифференцирование и интегрирование сравнительно просто осуществляется с помощью аналоговых устройств (например, с помощью ЙС-цепи), а логические операции и несложные алгебраические с помощью цифровых устройств.
Следующими основными устройствами за ИП являются аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Современные АЦП обладают широкими функциональными возможностями, они обеспечивают: прием и коммутацию информационных сигналов, преобразование аналоговой информации в циф-

которая позволяет рассчитывать значения функции в промежуточных точках, не содержащихся в исходных данных. Поэтому при синтезе ИП возникает необходимость аппроксимации табличной формы представления функциональной зависимости аналитической функцией, причем достаточно простого вида.
Задача определения параметров аппроксимирующей функции У =ЛХ) сводится к некоторой минимизации отклонений значений этой функции от табличных значений. На практике в основном используется метод наименьших квадратов, в котором параметры функции f(x) определяются из условия минимизации суммы квадратов отклонений [4]:

S = (2.13)
г=о
Из теории вероятностей известно, что если отклонения подчиняются нормальному закону распределения, то полученные таким методом значения параметров аппроксимирующей функции f{x) наиболее вероятны.
Аппроксимация заданной зависимости при помощи метода наименьших квадратов состоит из двух этапов: выбор аппроксимирующей функции и определение параметров этой функции. Первый этап является наиболее творческим и выполняется исследователем, а второй этап полностью формализован и может выполняться с помощью компьютера.
Обобщённый полином аппроксимирующей функции имеет следующий вид [4]:

Дх) = ах(рх (х) + а2(р2 (х) +...+апсрп (х) = (х). (2.14)

На практике наиболее часто используются следующие аппроксимирующие функции:
- степенной полином

Рп(х) = а0 + ахх + а2х2 +...апхп = ^а,х' ; (2.15)
/=о