Информационно-измерительная система измерения нагрузок, действующих на опоры электродомкратов стартового комплекса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.16, кандидат наук Майоров, Артем Владиславович

• Майоров, Артем Владиславович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Майоров, Артем Владиславович

Содержание

Стр.

Введение

Глава 1 Обоснование необходимости разработки новых составляющих информационно-измерительных систем с улучшенными метрологическими характеристиками

1.1 Обзор задач, которые необходимо решить

1.2 Обзор используемых в настоящее время средств коррекции погрешностей аналого-цифровых преобразователей

1.3 Обзор используемых в настоящее время средств коррекции погрешностей цифро-аналоговых преобразователей

Выводы по главе 1

Глава 2 Разработка новых способов коррекции погрешностей встроенных аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей микроконтроллеров

2.1 Обоснование необходимости разработки новых способов коррекции погрешностей АЦП и ЦАП

2.2 Эксперимент по определению основных погрешностей компонентов ИИС

2.3 Эксперимент по определению дополнительных температурных погрешностей компонентов ИИС

2.4 Коррекция основных и дополнительных температурных погрешностей преобразования встроенных АЦП микроконтроллеров

2.5 Принцип коррекции интегральной нелинейности встроенных аналого-цифровых преобразователей микроконтроллеров

2.6 Коррекция основных и дополнительных температурных погрешностей преобразования ЦАП

Выводы по главе 2

Глава 3 Создание математической модели погрешности преобразования тензорезистивных датчиков силы

3.1

3.2 Описание эксперимента по определению функции преобразования датчиков силы, имеющих различные максимальные нагрузки

3.3 Выбор метода интерполяции для построения математической модели погрешности выходного сигнала от приложенной нагрузки

3.4 Определение количества узлов, необходимых для создания интерполяционного полинома

3.5 Создание математической модели зависимости погрешности выходного сигнала от приложенной нагрузки для датчиков силы на нагрузку Юте

3.6 Создание математической модели погрешности выходного сигнала от приложенной нагрузки для датчиков силы на различную величину максимальной нагрузки

Выводы по главе 3

Глава 4 Разработка информационно-измерительной системы измерения нагрузок на опоры электродомкратов стартового комплекса

4.1 Требования к ИИС измерения нагрузок на опоры электродомкратов стартового комплекса

4.2 Разработка датчиков силы

4.3 Разработка блока обработки

4.4 Разработка алгоритмов функционирования и программного обеспечения блоков системы

Выводы по главе 4

Заключение. Основные результаты и выводы по работе

Библиографический список

Приложение А. Акт о внедрении результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Информационно-измерительная система измерения нагрузок, действующих на опоры электродомкратов стартового комплекса»

Введение

При подготовке к пуску ракеты-носителя необходимо непрерывно измерять нагрузку, передаваемую от ракеты-носителя на опоры электродомкратов опорных ферм стартового комплекса с целью своевременного обнаружения смещения центра тяжести ракеты-носителя (РН) и возникновения аварийной ситуации в процессе заправки компонентами ракетного топлива. В настоящее время для этого используются информационно-измерительные системы (ИИС) для измерения нагрузки с тензорезистивными датчиками силы (ДС) в качестве первичных преобразователей. Основными требованиями к ИИС подобного рода являются:

- сохранение высоких точностных характеристик при работе в натурных условиях в широком диапазоне изменения внешних дестабилизирующих факторов, в том числе при изменении температуры от минус 50 до +50°С;

- повышенная надежность;

- отсутствие электрорадиоизделий иностранного производства;

- обеспечение заявленных точностных характеристик при большой протяженности линий связи (до 200м между ДС и блоком обработки и до 1000м между блоком обработки и электронной вычислительной машиной);

- ограниченные масса и габариты отдельных блоков системы;

- возможность самодиагностики системы без демонтажа со стартового комплекса.

Указанные особенности ИИС обуславливают необходимость снижения основных и дополнительных погрешностей блоков системы, а именно датчиков силы, аналого-цифровых преобразователей (АЦП), цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП).

Наиболее значимые результаты в теории и практике построения ИИС для измерения нагрузок получены коллективами Института точной механики и вычислительной техники им. С.А. Лебедева РАН (г. Москва), НИИ стартовых комплексов им. В. П. Бармина (г. Москва), НИИ физических измерений (г. Пенза), международного института инженеров электротехники и электро-

ники IEEE, американскими компаниями National Instruments, Analog Devices, Texas Instruments и др.

Известные работы в области снижения основных и дополнительных погрешностей ИИС в основном касаются цифровой обработки информации и повышения быстродействия систем, и не затрагивают вопросов, касающихся снижения дополнительных погрешностей компонентов ИИС.

Таким образом, тема диссертационной работы, посвященной поиску путей снижения основных и дополнительных погрешностей блоков информационно-измерительных систем, предназначенных для измерения нагрузок на опоры электродомкратов стартового комплекса, представляется актуальной.

Цель диссертационного исследования - совершенствование информационно-измерительных систем, предназначенных для измерения нагрузок на опоры электродомкратов стартового комплекса в плане снижения основных и дополнительных погрешностей узлов, включая АЦП, ЦАП, датчики силы.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- исследование источников основных и дополнительных погрешностей блоков обработки аналоговой информации информационно-измерительных систем;

- разработка структуры ИИС измерения нагрузок на опорах электродомкратов стартового комплекса, обеспечивающей низкие значения основных и дополнительных погрешностей;

- создание математической модели погрешности преобразования от приложенной нагрузки датчиков силы на основе тензорезистивных мостов;

- разработка ИИС измерения нагрузок, действующих на опоры электродомкратов стартового комплекса, с улучшенными метрологическими характеристиками на основе отечественной элементной базы.

Объектом исследования является ИИС измерения нагрузок, действующих на опоры электродомкратов стартового комплекса со стороны ракеты-носителя при подготовке к пуску.

Предметом исследования являются методы коррекции погрешности нелинейности датчиков силы на основе тензорезистивных мостов, пути коррекции погрешностей встроенных АЦП и ЦАП микроконтроллеров.

Методы исследования. Для решения поставленных задач применялись методы системного и математического анализа, теории погрешностей, теории измерений, теории электрических цепей, схемотехнического моделирования электронных схем. Основные теоретические результаты подтверждены экспериментальными исследованиями, а также путем математического моделирования.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Разработана структура датчика силы ИИС измерения нагрузок, отличающаяся введением дифференциального усилителя, микроконтроллера со встроенными АЦП и ЦАП для реализации цифровой обработки сигналов и внешних цифровых интерфейсов связи, а также дополнительного источника опорного напряжения, ключа и цепи обратной связи для коррекции погрешностей встроенных АЦП и ЦАП микроконтроллера.

2. Предложена математическая модель погрешности преобразования от приложенной нагрузки датчиков силы на основе тензорезистивных мостов, позволяющая учесть нелинейность функции преобразования датчиков силы во всем диапазоне нагрузок.

3. Разработана структура блока обработки информации ИИС измерения нагрузок, отличающаяся введением дополнительного микроконтроллера для реализации внешних интерфейсов связи, оптических приемопередатчиков для построения каналов приема-передачи по ВОЛС и преобразователей уровней для реализации проводных цифровых интерфейсов связи с датчиками и контрольно-наблюдательным пунктом.

Практическая значимость.

1. Разработана структурная схема ИИС, предназначенной для измерения нагрузок, действующих на опоры электродомкратов стартового комплекса со стороны ракеты-носителя, отличающаяся переносом входного дифференциального усилителя и АЦП из блока обработки в датчики силы, а также введением в датчики силы микроконтроллера для нормирования выходного сигнала и реализации цифрового интерфейса дуплексной связи между ДС и блоком обработки.

2. Разработаны схемотехническая реализация всех блоков ИИС измерения нагрузок, действующих на опоры электродомкратов стартового комплекса, с применением отечественной элементной базы.

3. Разработано программное обеспечение датчиков силы, реализующее цифровую обработку сигналов с применением предложенной математической модели и нормирование выходного сигнала датчиков силы, что повышает точность измерений, а также позволяет производить замену датчиков силы без проведения повторной настройки системы.

4. Разработана ИИС измерения нагрузок, действующих на опоры четырех электродомкратов стартового комплекса при подготовке к пуску ракеты-носителя, с основной погрешностью не более 0,5% с доверительной вероятностью 0,95, дополнительной температурной погрешностью не более

0.005./°С в диапазоне рабочих температур от минус 50 до +50°С. На защиту выносятся:

1. Структура датчика силы, отличающаяся введением дифференциального усилителя, микроконтроллера со встроенным АЦП и ЦАП, а также дополнительных узлов для коррекции основных и дополнительных погрешностей встроенных АЦП и ЦАП микроконтроллеров.

2. Математическая модель погрешности преобразования от приложенной нагрузки датчиков силы на основе тензорезистивных мостов, построенная на основе интерполяционного многочлена Лагранжа.

3. Структура блока обработки информации ИИС измерения нагрузок, отличающаяся введением дополнительного микроконтроллера для реализации программного управления внешними интерфейсами связи, оптических приемопередатчиков для построения каналов приема-передачи по ВОЛС и преобразователей уровней для физической реализации проводных цифровых интерфейсов связи с датчиками и контрольно-наблюдательным пунктом, при этом цифровые интерфейсы связи используется для дублирования каналов ВОЛС.

Реализация результатов работы.

Материалы диссертационной работы использованы в ОАО «НИИ физических измерений» (г. Пенза) при выполнении ОКР «Возрождение». Изготовлена опытная партия ИИС, предназначенных для измерения нагрузок, действующих на опоры электродомкратов стартового комплекса.

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены для обсуждения на международном симпозиуме «Надежность и качество» (Пенза, 2014 гг.), конференциях «Шляндинские чтения» (Пенза, 2014 гг.), «Теоретические и прикладные аспекты современной науки» (Белгород, 2014), «Современные тенденции в образовании и науке» (Тамбов, 2014) , «Теоретические и прикладные вопросы науки и образования» (Тамбов, 2015).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 3 — в изданиях, рекомендованных ВАК, 8 печатных работ без соавторов.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 61 наименований и 1 приложения. Объем работы: 105 листов машинописного текста, включающего 11 таблиц и 35 рисунков.

В первой главе проведен анализ основных и дополнительных погрешностей узлов существующих ИИС, предназначенных для измерения нагрузок, действующих на опоры электродомкратов стартового комплекса, в

первую очередь - датчиков силы, встроенных АЦП и ЦАП микроконтроллеров. На основании проведенного анализа намечены пути снижения погрешности датчиков силы на основе тензорезистивных мостов, аддитивной и мультипликативной составляющих, нелинейности функции преобразования встроенных АЦП и ЦАП микроконтроллеров.

Во второй главе исследованы погрешности, вносимые различными компонентами канала обработки аналоговых сигналов ИИС на основе «систем на кристалле». На основании результатов, полученных в результате проведенного эксперимента, предложены пути снижения основных и дополнительных погрешностей встроенных АЦП и ЦАП микроконтроллеров.

В третьей главе исследованы погрешности датчиков силы на основе тензорезистивных мостов, на основе чего обоснована необходимость разработки математической модели погрешности преобразования тензорезистивных датчиков силы от приложенной нагрузки. Предложена универсальная математическая модель зависимости погрешности выходного сигнала от приложенной нагрузки для исследованных тензорезистивных датчиков силы.

В четвертой главе сформулированы требования к ИИС измерения нагрузок на опоры электродомкратов стартового комплекса, разработаны структурные схемы, алгоритмы функционирования и программное обеспечение датчиков силы и блока обработки ИИС.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы по диссертационной работе.

В приложении к работе представлены сведения о внедрении результатов диссертационной работы.

Глава 1

Обоснование необходимости разработки новых составляющих информационно-измерительных систем с улучшенными метрологическими характеристиками

1.1 Обзор задач, которые необходимо решить

В настоящее время существует проблема построения высокоточных интеллектуальных информационно-измерительных средств на основе «систем на кристалле», обладающих низким энергопотреблением, низкой основной погрешностью, низкой дополнительной температурной погрешностью, малой массой и габаритами. Наиболее остро указанная проблема стоит при построении информационно-измерительных систем (ИИС), предназначенных для эксплуатации в авиационной и космической технике, военной аппаратуре специального назначения, системах выведения космических аппаратов (КА).

При этом основной задачей, которую необходимо решить, представляется задача микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в совокупности с одновременным повышением точности и надежности. В настоящее время основным методом решения вышеуказанной задачи является переход от реализации функционально законченных блоков в виде отдельных интегральных микросхем (ИМС) к реализации «систем на кристалле», то есть функционально законченных устройств на одном полупроводниковом кристалле. При невозможности размещения всех необходимых блоков на едином кристалле, применяется схема из нескольких кристаллов, помещенных в единый корпус.

Использование «систем на кристалле» позволяет значительно снизить такие параметры конечного устройства, как масса, габаритные размеры, снизить энергопотребление [1,2].

Одним из наиболее ярких примеров «систем на кристалле» являются микроконтроллеры (МК), так как кроме процессорного ядра имеют в своем составе оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), таймеры/счетчики, аппаратные интерфейсные

блоки, аналоговые блоки аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) и другие [1].

Применение микроконтроллеров при построении ИИС зачастую является оптимальным решением с точки зрения уменьшения себестоимости устройства, снижения массы, габаритов и энергопотребления. При этом зачастую невозможно обеспечить низкие основные и дополнительные погрешности системы без использования внешних по отношению к микроконтроллерам аналоговых блоков АЦП и ЦАП, ввиду значительной погрешности встроенных АЦП и ЦАП большинства микроконтроллеров [3].

При построении ИИС, осуществляющих цифровую обработку аналоговых сигналов на основе "систем на кристалле" необходимо учитывать погрешности преобразования сигнала, вносимые трактом прохождения информационного сигнала [4]. Наиболее обобщенная структурная схема канала информационно-измерительной системы, предназначенного для цифровой обработки аналоговых сигналов, приведена в [3]. Более конкретизированный вариант с точки зрения применения в ракетно-космической технике (РКТ) и системах выведения КА указанной структурной схемы представлен на рисунке 1.1. Приведенная структурная схема канала обработки аналоговых сигналов ИИС включает в себя следующие основные компоненты:

1. Первичный преобразователь;

2. Входной аналоговый преобразователь и/или фильтр нижних частот;

3. Аналого-цифровой преобразователь;

4. Микроконтроллер, программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) или цифровой сигнальный процессор (ЦСП);

5. Цифро-аналоговый преобразователь;

6. Выходной фильтр нижних частот ЦАП;

7. Драйвер интерфейса.

Рисунок 1.1- Структурная схема канала обработки аналоговых сигналов информационно-измерительной системы

Погрешности каждого из компонентов тракта можно условно разделить на статические и динамические погрешности [5].

Погрешности преобразования ЦАП условно можно разделить на статические и динамические погрешности. К статическим погрешностям относятся:

1. Аддитивная составляющая (погрешность нуля) - характеризуется постоянным смещением во всем диапазоне выходных напряжений (входных кодов);

2. Мультипликативная составляющая (погрешность усиления) - характеризуется линейным возрастанием/убыванием пропорционально входному коду (выходному напряжению);

3. Дифференциальная нелинейность локальная - отклонение приращения выходного сигнала при изменении входного кода на единицу младшего разряда;

4. Немонотонность функции преобразования;

5. Интегральная нелинейность характеризуется максимальным отклонением значений реальной функции преобразования от соответствующих точек на прямой, аппроксимирующих указанную функцию.

К динамическим погрешностям цифро-аналоговых преобразователей относятся:

1. Время установления выходного напряжения (тока) - интервал времени от изменения кодовой комбинации на входе ЦАП до момента входа выходного сигнала в зону установившегося состояния, соответствующего ±1/2 шага квантования;

2. Скорость нарастания/спада выходного напряжения (тока);

3. Выброс выходного сигнала, характеризуется коротким всплеском в выходном сигнале ЦАП, возникающем при изменении входного кода [5].

Статические погрешности входного аналогового преобразователя, являющегося фильтром нижних частот (ФНЧ), и выходного фильтра ЦАП зависят от схемы построения и в общем случае подразделяются на аддитивную составляющую погрешности преобразования и мультипликативную составляющую. При использовании в качестве ФЕИ ЬС и/или ЯС фильтров их статические погрешности обусловлены лишь величиной активного сопротивления (резистивной составляющей) и при использовании конденсаторов с достаточно большим сопротивлением утечки (>ЮОМОм) легко поддаются учету при проектировании системы.

При использовании фильтров на переключаемых конденсаторах типа 1478ФН1У [6], 1478ФН2У [7] и аналогичных имеет место быть аддитивная составляющая погрешности преобразования, обусловленная дрейфом выходного напряжения при нулевом входном сигнале, что связано с принципом работы микросхем подобного типа. При этом мультипликативная составляющая погрешности (погрешность усиления) отсутствует [6, 7], что обусловлено принципом функционирования микросхем подобного типа.

При построении активных фильтров на основе операционных усилителей (ОУ) вносимые фильтром статические погрешности будут определяться в основном точностными параметрами примененного операционного усилителя [8].

Процесс аналого-цифрового преобразования входного непрерывного аналогового сигнала состоит из процессов квантования по времени и дискретизации по уровню. Ввиду наличия процесса дискретизации по уровню возникает погрешность квантования, равная 0,5 единиц младшего значащего разряда [3].

Составляющие погрешности преобразования АЦП, вызванные дифференциальной и интегральной нелинейностями функции преобразования, обусловлены принципом работы и зависят от типа конкретного аналого-цифрового преобразователя и принципа его работы [9]. Низкое значение дифференциальной нелинейности функции преобразования (не более 0.5 ЕМР) также гарантирует непропадание кодов и монотонность функции преобразования.

В первую очередь коррекция погрешностей производится при изготовлении ЦАП (технологическая подгонка). Однако, она желательна также при использовании каждого конкретного образца ЦАП в реальных изделиях. В последнем случае коррекция производится за счет введения в структурную схему изделия дополнительных узлов, отвечающих за коррекцию ЦАП, то есть на структурном уровне [3].

При использовании структурных методов аддитивная и мультипликативная составляющие погрешности преобразования легко корректируются на выходе ЦАП. Для этого в выходной сигнал вводят постоянное смещение, компенсирующее смещение характеристики преобразования. Для компенсации погрешности усиления либо корректируют коэффициент усиления усилителя, вводимого на выходе ЦАП, либо корректируют опорное напряжение ЦАП, в случае использования перемножающих цифро-аналоговых преобразователей. Так же возможно введение программных коэффициентов коррекции, корректирующих код до загрузки в ЦАП.

Среди структурных методов линеаризации функции преобразования известны компенсационные методы и методы с контролем по тестовому сигналу.

Компенсационные методы основаны на введении в структуру преобразователя вспомогательных резистивных матриц, управляемых кодом, обратным коду, подаваемому на основную матрицу. Это позволяет уменьшить паразитное влияние кодозависимых токов, протекающих по общим шинам питания и земли, стабилизирует рассеиваемую мощность и тепловой режим схемы.

Методы коррекции с тестовым контролем основаны на идентификации погрешностей цифро-аналоговых преобразователей на всем множестве допустимых входных воздействий (входных кодов) и добавлением предварительно рассчитанных поправок к входной или выходной величине для компенсации этих погрешностей.

Независимо от метода коррекции по тестовому сигналу предусматриваются следующие действия:

1. Определение характеристики преобразования ЦАП на достаточном для идентификации погрешностей множестве входных значений;

2. Идентификация погрешностей посредством вычисления отклонений выходного сигнала от расчетных значений;

3. Вычисление корректирующих поправок для преобразуемых величин и/или корректирующих воздействий;

4. Проведение коррекции выходной величины.

Независимо от способа определения корректирующих поправок, их значения хранятся, как правило, в цифровой форме. Коррекция погрешностей преобразования ЦАП с помощью этих поправок может производиться как в аналоговой, так и в цифровой форме.

При обработке медленноменяющихся сигналов наиболее значимыми являются статические погрешности. Статические погрешности преобразования ЦАП, а именно, аддитивная и мультипликативная составляющие, интегральная и дифференциальная нелинейности, могут быть учтены следующим выражением:

итс{Хшс)=и0 + кт + ио(Мшс) + и^М^), (1)

^шс

где ивАС(ЫОАС) - выходное напряжение ЦАП, ¿/о - значение аддитивной составляющей погрешности, Кт - коэффициент, учитывающий мультипликативную составляющую погрешности преобразования,

^бас - значение кода, записанного в ЦАП, ^тef — значение опорного напряжения ЦАП, & вас - разрядность ЦАП,

^о - значение локальной дифференциальной нелинейности при входном коде равном n вас, не превышает ±1/2 шага квантования,

- значение интегральной нелинейности при входном коде ЦАП равном МОАС.

Проведя анализ вышеуказанных составляющих статических погрешностей преобразования ЦАП, можно сделать вывод, что аддитивная и мультипликативная составляющие погрешности преобразования могут быть учтены программно посредством коэффициентов, постоянных для всего диапазона

входных кодов Ноле цифро-аналогового преобразователя. Интегральная нелинейность функции преобразования может быть учтена с помощью таблицы коэффициентов программно. Логично предположить, что вышеуказанные коэффициенты нуждаются в необходимости экспериментального подбора для каждого конкретного экземпляра цифро-аналогового преобразователя и, как следствие, требуют трудоемкого процесса наладки устройства на этапе производства, что усложняет процесс наладки и снижает надежность устройства вследствие ошибок субъективного характера на этапе наладки. Локальная дифференциальная нелинейность не может быть учтена программно, так как не превышает ±1/2 шага квантования.

1.2 Обзор используемых в настоящее время средств коррекции погрешностей аналого-цифровых преобразователей

Статические погрешности АЦП определяются статическими погрешностями его составных элементов. Как следствие, основным направлением коррекции статических погрешностей АЦП является компенсация погрешностей его структурных элементов. Прежде всего, это погрешности ЦАП и операционных усилителей (ОУ). Компенсация погрешностей ЦАП может проводиться как в аналоговой, так и цифровой форме. Она потребует введения в структуру АЦП дополнительных элементов. При этом основная сложность заключается в идентификации корректирующих погрешностей.

В последнее время в технике аналого-цифрового преобразования все большее внимание уделяется улучшению динамических характеристик преобразователей, в том числе структурными и алгоритмическими методами. Инерционные свойства АЦП, как и любого другого измерительного прибора, проявляются, в наличии динамических погрешностей. Эти погрешности обусловлены, во-первых, переходными процессами, происходящими в узлах АЦП во время преобразования (динамические погрешности первого рода), во-вторых, изменением сигнала за время преобразования (динамические погрешности второго рода).

Величина этих погрешностей зависит от временных параметров используемых элементов, алгоритма аналого-цифрового преобразования и характеристик сигнала - шириной его спектра или скоростью его изменения.

Уменьшение погрешностей первого рода достигается в основном совершенствованием элементной базы (операционных усилителей, ЦАП, ключей и т.д.).

Анализ развития современной элементной базы и существующих разработок показал, что важнейшим фактором, ограничивающим повышение точности комбинированных АЦП на данном этапе развития, является наличие динамических погрешностей второго рода. Именно они чаще всего ограничивают возможность получения высокой точности преобразования, которая достижима по сравнению с уровнем статической точности, которая достижима при применении современных высокоточных компонентов или компонентов средней точности с использованием их автоматической коррекции.

Таким образом, быстродействие АЦП и его точность оказываются связанными между собой и с характеристиками входного сигнала. Существует определенная взаимосвязь между статической и динамической точностью аналого-цифровых преобразователей. Не имеет смысла добиваться статической точности выше уровня точности, который может быть обеспечена в динамическом режиме работы преобразователя, так как наличие динамической погрешности на определенном уровне делает бессмысленным восприятие определенного числа младших разрядов выходного кода как не несущих полезной информации.

Указанный выше вывод привел к появлению различных методов компенсации динамических погрешностей.

Одним из самых распространенных методов их устранения является использование устройства выборки-хранения (УВХ), фиксирующего значение напряжения на входе преобразователя в момент начала преобразования, включение линии задержки (ЛЗ) в многоотсчетных АЦП, учитывающих из-

менение входного сигнала за время формирования сигналов, преобразуемых различными каналами, например, в параллельно-последовательных АЦП. Однако эти методы применяются в высокопроизводительных АЦП (со временем преобразования до 5 мкс) лишь достаточно низкой точности (8-10 двоичных разрядов), так как современные интегральные УВХ не обеспечивают большей точности фиксации напряжения в течение указанного времени преобразования, а применение ЛЗ ограничивается практическими трудностями в согласовании режима работы АЦП с величиной задержки. Применение специально разработанных схем УВХ и ЛЗ, как правило, связано с большими затратами. Все это привело к поиску и использованию структурных методов компенсации таких погрешностей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Майоров, Артем Владиславович, 2015 год

Библиографический список

1. Шагурин, И. Системы на кристалле. Особенности реализации и перспективы применения // Электронные компоненты. - Издательский дом Электроника, 2009. - № 1.

2. Немудров, В. Системы-на-кристалле. Проектирование и развитие /В. Немудров, Г. Мартин //. - М.: Техносфера, 2004. - 216 с. - ISBN 5-94836-0296.

3. Шишов, О.В. Проектирование аналого-цифровых контрольно-управляющих микропроцессорных систем. - Саранск: Красный октябрь, 2001.- 116 с.

4. Некоторые вопросы теории технической информации URL:http://grigam.narod.ru/inform/nl.htm

5. Никамин, В.А. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Справочник. - СПб.: КОРОНА принт; М.: Альтекс-А, 2003. - 224 с.

6. Спецификация микросхемы типа 1478ФН1У URL:http://www.nzpp.ru/documentation/766.pdf

7. Спецификация микросхемы типа 1478ФН2У URL:http://www.nzpp.ru/documentation/767.pdf

8. Достал, И. Операционные усилители: Пер. с англ. - М.: Мир, 1982. -512 е., ил

9. Смолов, В.Б. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации / В.Б. Смолов, Е.П. Угрюмов, В.К. Шмидт, B.C. Фомичев, Е.А. Чернявский, Р.И. Грушвицкий // Под ред. В.Б. Смолова. - Д.: Энергия, 1976. - 336 с. с ил.

10. Гельманн, М.М. Аналогово-цифровые преобразователи для информационно-измерительных систем. - М.: Издательство стандартов, 1989. - 320 стр.

11. Спецификация на нановольт-микроомметр AGILENT TECHNOLOGIES 34420А URL:http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5968-0161EN.pdf

12. Спецификация микросхемы типа 5559ИН10БУ URL:http://ecworld.ru/support/ssCds/k5559inl0.pdf

13. Каталог ОАО «Протон» URL:http://www.promelec.ru/pdfoptron5.pdf

14. Майоров, A.B. Влияние параметров фильтра нижних частот аналого-цифрового преобразователя на погрешность преобразования при обработке медленноменяющихся сигналов в информационно-измерительных системах // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2014. - № 3. - С. 47 - 51.

15. Майоров, A.B. Способ коррекции погрешностей преобразования ЦАП в системах обработки медленноменяющихся сигналов // Современные тенденции в образовании и науке: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 28 ноября 2014 г.: в 14 частях. Часть 11. Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2014. -С. 108 - 109.

16. Спецификация микроконтроллеров серии 1986ВЕ9х и MDR32F9Qx URL:http://milandr.ru/index.php?mact=Products,cntnt01, details, 0&cntnt01 product id=5 8&cntnt01 returnid=68

17. Спецификация микроконтроллеров серии C8051F41x URL:http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/C805 lF41x.pdf

18. Спецификация на камеру тепла и холода типа ESPEC TAB AI МС-711 URL:http://www.npfreom.ru/katalog_reom/48/39

19. Майоров, A.B. Методика проведения эксперимента по определению основных и дополнительных погрешностей компонентов информацион-но-измерительных систем для обработки медленноменяющихся сигналов // Научное обозрение. - 2015. - № 8

URL:http://www.sced.ru/ru/files/07_08_2015/07_08_2015.pdf

20. Майоров, A.B. Метод снижения температурной погрешности аналого-цифровых преобразователей информационно-измерительных систем на основе «систем на кристалле» // Надежность и качество - 2014: Труды Международного симпозиума: в 2-х т. - Пенза: Изд-во ПТУ, 2014. - Том 2. - С. 96 - 99.

21. Майоров, А.В. Способ коррекции интегральной нелинейности АЦП // Теоретические и прикладные аспекты современной науки: сборник научных трудов по материалам V Международной научно-практической конференции 30 ноября 2014 г.: в 6 ч. / Под общ. ред. М.Г. Петровой. - Белгород : ИП Петрова М.Г., 2014. - Часть III. - С. 92 - 94.

22. Майоров, А. В. Способ снижения температурной погрешности цифро-аналоговых преобразователей «систем на кристалле» / А. В. Майоров, А. В. Светлов // «XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс»: Периодическое научное издание. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. ун-та, 2015. -№03(25). Том 2. - С. 149 - 154.

23. Майоров, А.В. Метод снижения основных погрешностей встроенных ЦАП микроконтроллеров // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. -2014.-№4. -С. 9-13.

24. Signal Conditioning ADC AD7714

URL:http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7714.pdf

25. Стучебников, В. M. Исследование температурного дрейфа и нелиней-ностей тензопреобразователей давления на основе керамики / В. М. Стучебников, А. А. Устинов, Ю. С. Нагорнов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2010. - № 2 (14). - С. 62-69.

26. Спецификация на тензорезисторы серии SG-Y URL:http://www.hbm.cz/Prospekty/Tenzometry/SG_Y/cat_sg_y_e.pdf

27. Прецизионные стабилитроны серии 2С198 URL:http://www.nzpp.ru/product/page23.php

28. Конденсаторы типа К10-17 URL:http://www.sigma-project.ru/files/products/89.pdf

29. Резисторы С2-29 URL:http://katod-anod.ru/rd/s2-29v

30. Майоров, А.В. Математическая модель зависимости погрешности выходного сигнала тензорезистивных датчиков силы от приложенной нагрузки

/ A.B. Майоров, A.B. Светлов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2015. - № 1 (33). - С. 70-80.

31. Князев, Б. А. Начала обработки экспериментальных дан-ных.Электронный учебник и программа обработки данных для начинающих: Учебное пособие/ Б.А. Князев, B.C. Черкасский // Новосиб. ун-т. Новосибирск, 1996. 93 с.

32. Интерполяция сплайнами Ьйр://а^НЬ.8оигсе8.ги/т1ефо1айоп/8рКпе3.р11р

33. Натансон, И.П. Конструктивная теория функций/ И.П. Натансон. - М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1949г., 688 с.

34. Демидович, Б.П. Основы вычислительной математики/ Б.П. Демидо-вич, И.А. Марон//. - М.: Наука, 1966 г., 664 с.

35. Интерполяция URL:http://habrahabr.ru/post/130873/

36. Самоучитель по MathCAD URL:http://www.sistemair.ru/dok/mathcad/

37. Кириллов, B.IO. Исследование сопротивления связи и эффективности экранирования бортовых кабелей летательных аппаратов / В.Ю. Кириллов, A.B. Клыков, В.Х. Нгуен, М.М. Томилин //Технологии ЭМС. - 2014. -№2(49). - С. 3-8.

38. Гультяев, A.B. Выбор методов обеспечения внутриаппаратной ЭМС при массогабаритных ограничениях / A.B. Гультяев //Технологии ЭМС. -2013. -№3(46). - С. 50-54.

39. Майоров, A.B. Помехозащищенный канал обработки аналоговых сигналов информационно-измерительной системы // Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации: сб. науч. ст. Междунар. науч.-техн. конф. «Шляндинские чтения - 2014» (г. Пенза, 10 - 12 ноября 2014 г.).-Пенза: Изд-во ПГУ, 2014. - С. 110, 111.

40. Майоров, A.B. Применение цифровых интерфейсов связи в силоизме-ряющих устройствах // Теоретические и прикладные аспекты науки и образования: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 31 января 2015г.: в 16 частях. Часть 15. Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2015. - С. 77 - 78.

41. Интерфейс RS-485

URL:http://www.rfe.by/media/kafedry/kaf4/publication/stetsko/intefeis-peredac dannykh/IPD_2010_RS-485.pdf

42. Фриман, P. Волоконно-оптические системы связи. / Р. Фриман // под ред. H.H. Слепова. - М. ¡ТЕХНОСФЕРА, 2004. - 496с.

43. Прецизионный инструментальный усилитель 1463УБ1У URL:http://www.alfarzpp.lv/rus/sc/1463ub 1 .pdf

44. Прецизионные резисторы типа С2-36 URL:http://www.reom.ru/page.php?pageId=53

45. Ферритовые кольца М1500НН URL:http://meta-kf.ru/magnitimyagkie-feeriti-svoistva.html

46. Диод 2Д51 OA

URL:http://www.litagents.ru/sprav/diodes/univers/2d510a.html

47. Передающий оптический модуль ПОМ-24

URL:http://www.polyus.info/production/receiving_and_transmittiiig_optical_module s/301476/

48. Приемный оптический модуль ПРОМ-12

URL:http://www.polyus.info/production/rcceiving_and_transmitting_optical_module s/383285/

49. Справочник. Цифровые логические микросхемы (ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ) URL:http://radio-hobby.org/modules/tdmdownloads/singlefile.php?cid=9&lid=53

50. Справочник по стандартным цифровым ТТЛ микросхемам URL:http://www.qrz.ru/reference/kozak/ttl/ttlhOO.shtml

51. Data Sheet AD780 URL:http://www.analog.com/media/en/technical-documentatioii/data-sheets/ AD780.pdf

52. DC/DC преобразователи. Серия Мираж 7,5 Ватт URL:http://www.rtkt.ru/files/mdm7_5.pdf

53. SA5611SRWA URL:http://80.93.56.75/pdf0/1/7/7/5/01775679.pdf

54. M5451B7 Datasheet URL:http://pdfl. alldatasheet.net/datasheet-pdtfview/99726/STMICROELECTRONICS/M545 lB7.html

55. Топология физических связей URL:http://gigabaza.ru/doc/63724.html

56. 142ЕН2Б URL:http://www.eandc.ru/catalog/detail.php?ID=304

57. ТРАНЗИСТОР 2Т818А

URL:http://www.radiolibrary.ru/reference/transistor/2t818a.html

58. Терещук, P.M. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справ, радиолюбителя / P.M. Терещук, K.M. Терещук, С.А. Седов.-4-е изд., стер.- Киев: Наук, думка, 1989.-800 е.: ил.

59. Коновалов, Л.И. Элементы и системы электроавтоматики: учеб. пособие / Л.И. Коновалов, Д.П. Петелин// - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк., 1985.-216с.,ил

60. Браун, М. Источники питания. Расчет и конструирование.: Пер. с англ. - К.:"МК-Пресс", 2007.-288 е.: ил. ISBN 966-8806-01-8 (рус.)

61. Малков, H.A. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств :учеб. пособие / H.A. Малков, А.П. Пудовкин. - Тамбов : Изд-во Тамб.гос. техн. ун-та, 2007. - 88 с. - 100 экз. - ISBN 978-5-8265-0659-2.