автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Синтез развертывающих преобразователей оптико-электронных измерительных систем

На правах рукописи

ЕМЕЛЬЯНОВ Алексей Викторович

СИНТЕЗ РАЗВЕРТЫВАЮЩИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Специальность: 05.11.16- "Информационно-измерительные и управляющие

системы (в машиностроении)"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2005

Работа выполнена на кафедре "Электротехника" Волгоградского государственного технического университета

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Шилин Александр Николаевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Городецкий Андрей Емельянович. доктор технических наук, профессор Шевчук Валерий Петрович.

Ведущая организация: Волгоградский государственный университет.

Защита состоится 28 октября 2005 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета К 212.028.01 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, пр. Ленина, 28, ауд. 210.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан 2005 г.

диссертационного совета

Ученый секретарь

Авдеюк О. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшей особенностью развития измерительной техники на современном этапе является переход от измерений отдельных статических параметров физических величин к измерению комплексных характеристик объектов и технологических процессов. Эта задача может быть решена с помощью информационно-измерительной системы (ИИС).

Одним из направлений развития 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 цифровой эквивалент, ее первичную обработку, хранение информации, контроль собственной работоспособности, автоматическую коррекцию погрешностей.

Из проведенного перечня функциональных возможностей следует, что АЦП могут быть использованы для коррекции не только собственных погрешностей, но и погрешностей ИП, таким образом, исследование методов повышения точности преобразования информационных сигналов в измерительных и АЦП ИИС является актуальной научно-технической задачей.

Особенно актуальна эта задача в оптико-электронных измерительных системах, поскольку оптико-электронным измерительным устройствам, содер-жапщм полупроводниковые преобразователи, присущи следующие особенности: нелинейная зависимость между температурой излучателя и соответствующего ей электрического сигнала, Г^^ИД ьности фотоприемников от температурных условий, в; одно^ апряжения питания, а

ХШ

99 Ж

также влияния фоновых засветок и внутренних шумов. Кроме того, в оптико-электронных устройствах при реализации спектральных методов измерения довольно часто возникает необходимость в операции деления информационных сигналов. В таких устройствах операция деления и линеаризации часто осуществляется с помощью цифровых устройств.

Цель работы состоит в разработке метода проектирования развертывающих преобразователей оптико-электронных измерительных систем.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Проведен анализ существующих АЦП, из которого следует, что в качестве основы для проектирования многофункционального преобразователя целесообразно использовать АЦП с двухтактным интегрированием.

2. Проведен анализ существующих методов аппроксимации статических характеристик развертывающих преобразователей, из которого следует, что наиболее технически просто в развертывающих устройствах может быть реализована экспоненциальная аппроксимация.

3. Разработан метод синтеза нелинейных развертывающих устройств для линеаризации статических характеристик измерительных преобразователей непосредственно по экспериментальным данным.

4. Разработаны методики анализа статических и динамических погрешностей измерительных преобразователей с нелинейной разверткой.

5. Разработаны методики расчета основных параметров оптико-электронных измерительных преобразователей.

Основные методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы теории оптических систем, функции комплексного переменного, автоматического управления, графов, а также эвристические методы проектирования технических устройств и систем.

Достоверность полученных результатов подтверждена результатами экспериментальных исследований и технической реализацией оптико-электронных измерительных преобразователей.

Научная новизна.

1. Разработаны теоретические основы синтеза развертывающих преобразователей непосредственно по экспериментальным данным статической характеристики измерительного преобразователя.

2. Получены математические выражения спектральных характеристик оптико-электронных измерительных преобразователей с нелинейным развертывающим устройством, позволяющие оценить помехоустойчивость и пороговую чувствительность.

3. Получены выражения для оценки влияния разброса параметров элементов нелинейного развертывающего устройства на его статическую погрешность.

4. Получены функции влияния шумов элементов оптико-электронных измерительных преобразователей на их выходные спектральные характеристики.

Практическая значимость результатов.

1. Разработана система автоматизированного проектирования нелинейных развертывающих устройств по статическим характеристикам измерительных преобразователей.

2. Разработаны методики проектирования оптико-электронных измерительных преобразователей по обобщенным схемам, которые позволяют создавать принципиально новые преобразователи систем.

3. Предложены методики расчета и выбора основных параметров развертывающих преобразователей.

Реализация научно-технических результатов. Основные результаты работы внедрены в промышленность и учебный процесс, а именно внедрен оптико-электронный преобразователь системы автоматического управления режимом лазерной обработки деталей и стенд для проведения лабораторных работ по курсу "Метрология, стандартизация и сертификация" на кафедре "Электротехника" ВолгГТУ.

На защиту выносятся:

1. Математический аппарат синтеза развертывающих преобразователей оптико-электронных измерительных систем.

2. Результаты анализа функций статических и динамических погрешностей развертывающего преобразователя.

3. Методика расчета основных параметров оптико-электронных измерительных преобразователей.

Апробация работы. Основные результагы диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях Волгоградского государственного технического университета (2001 -2005 гг.), VI и VII Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (2001 -2003 гг.) и на международной конференции "Информационные технологии в образовании, технике и медицине", Волгоград, 2002 г.

Личный вклад. Основные научные результаты и рекомендации, содержащиеся в диссертационной работе и публикациях, получены автором самостоятельно и под руководством научного руководителя.

Публикации. Основные результаты исследования представлены в 7 работах, одна из которых - патент РФ, 3 статьи опубликованы в центральных профилирующих журналах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 133 страницы основного текста, 51 рисунок,

список литературы (111 наименований) и приложения содержащего одну программу и двух актов о внедрении результатов диссертационной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, определены цель и задачи диссертационной работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведена классификация и сравнительный анализ существующих методов аналого-цифрового преобразования. На основе проведенного анализа установлено, что наибольшими функциональными возможностями обладают АЦП с двухтактным интегрированием. Эти преобразователи позволяют одновременно выполнять несколько задач: автоматически корректировать аддитивную и мультипликативную составляющие погрешности, проводить ло-гометрические измерения, а также выполнять линеаризацию статической характеристики ИП.

Таким образом, АЦП с двухтактным интегрированием, может быть использован в качестве локального устройства осуществляющего коррекцию погрешностей и линеаризацию статической характеристики ИП.

Во второй главе приведена обобщенная схема оптико-электронного измерительного преобразователя (ОЭИП) с двухтактным интегрированием и времяимпульсным выходным сигналом (рис. 1). Обобщенная схема составлена на основе анализа большого количества измерительных устройств и позволяет проектировать принципиально новые ОЭИП с автоматической коррекцией аддитивной и мультипликативной погрешностей. Однако, преобразователи спроектированные по этой схеме довольно часто имеют нелинейную статическую характеристику. Поэтому для повышения точности измерений необходим анализ существующих методов линеаризации и обоснованный выбор нужного метода по заданным характеристикам или его разработка. Из проведенного анализа существующих методов линеаризации следует, что в основном используют логарифмические преобразователи (ЛП), а также кусочно-линейную аппроксимацию. Недостатком ЛП является зависимость их параметров от температуры и сложность подбора нужной характеристики преобразования. Недостатком кусочно-линейной аппроксимации - сложность аппаратной реализации, а именно большое количество ключей и интеграторов с различными постоянными времени, что в итоге приводит к дополнительной инструментальной погрешности.

Для компенсации нелинейности ИП может быть использована нелиней-

Рис. 1.Обобщенная структурная схема (а) ОЭИП с времяимпульсным преобразованием и диаграммы (б) его работы

пая развертка АЦП двухтактного интегрирования. Исходной информацией для реализации устройства линеаризации является статическая характеристика ИП заданная в виде таблицы экспериментальных данных, поэтому для разработки математического синтеза необходима аппроксимация табличной формы представления информации аналитической функцией с возможно более простой технической реализацией.

Из проведенного анализа методов аппроксимации следует, что наиболее просто технически может быть реализована в развертывающих устройствах аппроксимация экспоненциальным полиномом и-го порядка

/(*) = а0+ а,е~х + а2е'ъ +... + апе^ = , (I)

/=0

где а, - коэффициенты полинома.

Это связано с тем, что переходные функции в аналоговых устройствах выполненных на основе 7?£С-цепей описываются решениями дифференциальных уравнений, которые являются экспоненциальным полиномом. Поэтому если задана функция в виде экспоненциального полинома, то она может быть реализована с помощью /?С-цепей. В теоретической электротехнике достаточно полно разработан аппарат синтеза цепей по передаточным функциям.

Синтез электрической цепи выполняется в два этапа: первый - поиск решения задачи по исходным данным. Так как задача синтеза неоднозначна и одному условию может соответствовать несколько решений, причем некоторые из этих решений могут быть физически нереализуемы, то вторым этапом синтеза является анализ полученных вариантов решений и выбор варианта с наиболее простой технической реализацией, удовлетворяющего заданным условиям.

Выражение (1) должно соответствовать переходной функции четырехполюсника, поэтому для нахождения передаточной функции, необходимо определить преобразование Лапласа от выражения с1/(х) / сЬс:

Ь^е-' + 2а2е~2х +... + т,я<Г» }= . (2)

Функция (2) может быть реализована с помощью электрической /?С-цепи с операторным сопротивлением

= (3)

Эта цепь состоит из последовательного соединения параллельно соединенных элементов Я и С (рис. 2, а) с параметрами

(4)

как

При реализации передаточной функции схемой на базе операционного усилителя (ОУ) (рис. 2, б) ее выражение имеет вид

г2(р)_ А как

При активном входном сопротивлении (р) = сопротивление обрат ной связи определяется следующим выражением

как

г2{р) =

п

У

Л,

(6)

'М "7 'М

а)

б)

Рис. 2. Последовательная реализация ЯС-цепи (а) и схема активного четырехполюсника на ОУ (6)

В качестве примера рассмотрен синтез блока линеаризации энергетического пиромегра с АЦП двухтактного интегрирования и с экспоненциальной функцией развертки, реализуемой с помощью апериодического звена первого порядка, а также синтез блоков линеаризации более высоких порядков.

На рис. 3 показан один из вариантов блока линеаризации, разработанный по этой методике и соответствующий аппроксимирующему многочлену (1) четвертой степени. Это устройство включается в АЦП двухтактного интегрирования вместо классического интегратора и таким образом позволяет реализовать нелинейную функцию развертки. Так как часть коя д эффициентов многочлена (1)

имеет отрицательное значение, то схема содержит дифференциальный усилитель с сопротивлениями Я , значения которых выбираются исходя из необходимого коэффициента усиления.

Из проведенного исследования погрешностей аппроксимации статической характеристики энергетического пирометра следует, что в среднем при отклонение от экспериментальных

Рис. 3 Схема нелинейного развертывающего устройства 4-го порядка

аппроксимации полиномом 4-го порядка, данных составляет 2% и при повышении степени полинома погрешность аппроксимации уменьшается.

Введение дополнительных ЛС-элементов изменяет частотные характеристики классического АЦП двухтактного интегрирования, основным преимуществом которого является высокая помехоустойчивость. Поэтому разработана методика, позволяющая вычислять частотные характеристики и, таким образом, оценивать помехоустойчивость разработанных нелинейных развертывающих устройств с прямоугольной весовой функцией.

Методика заключается в следующем. Преобразователь с двухтактным интегрированием можно представить (рис. 4) в виде последовательного соединения ключа с функцией коммутации р(1) и аналогового электронного развертывающего устройства, имеющего

Щ

У®

Рис 4 Обобщенная схема развертывающего преобразователя

импульсную переходную функцию k(t).

Импульсная переходная функция всего преобразователя может быть представлена выражением в виде произведения временных функций w(t) = k{t) ■ p(t). Перемножению сигналов во временной области соответствует свертка функций в частотной области. Поскольку вычисление свертки изображений довольно громоздкая операция, то для вычисления комплексной частотной характеристики W{jco) всего преобразователя была использована формула прямого преобразования Фурье

W{jco) = ¡w(t)e~ja!dt = \k(t)e~Ja<dt.

(7)

Используя соотношение (7), было получено выражение комплексной частотной характеристики преобразователя «-го порядка с прямоугольной весовой функцией

Bt

- + ]0

= + (8)

где б. =+-

-, знак Вк совпадает со знаком ак из выражения (1); тк = RkCk>

с/, (*>) = "

е cos(7&>) -1

Вксое 4 sin(r^), 1 2

Bka>

Vk(w)=-

e 4 cos(Ja)) -1

-LW

Bke r* sin(7'&>).

Используя выражение (8), определены амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) нелинейных развертывающих устройств для различных степеней аппроксимирующего многочлена (1) и различных вариантов включения (рис. 5). Для сравнения на рис. 5 представлена АЧХ идеального интегратора |Жннт(уйГ)|. При построении АЧХ использовано относительное значение частоты входного воздействия а) = со-Т.

Из проведенного спектрального

анализа сделан вывод о том, что введение нелинейной развертывающей функ-

Рис. 5. АЧХ идеального интегратора и нелинейного развертывающего устройства при различных степенях аппроксимирующего полинома

ции с максимальной степенью полинома, не превышающей двух, практически не ухудшает помехоустойчивость преобразователя. При увеличении максимальной степени полинома помехоустойчивость ухудшается. Получено выражение (8), которое позволяет оценивать помехоустойчивость преобразователя.

В третьей главе проведен анализ чувствительности интегрирующего развертывающего преобразователя (ИРП) к влиянию нестабильности параметров пассивных компонентов. Рассмотрены некоторые особенности применения пассивных компонентов Ли С.

Показано, что, несмотря на достаточно большое количество выпускаемых в настоящее время типов резисторов и конденсаторов, только один или два из них могут быть использованы в качестве пассивных элементов ИРП.

Описаны основные виды потерь в конденсаторах и механизмы их возникновения, а также параметры, характеризующие эти потери. Приведены общие сравнительные характеристики различных типов конденсаторов, а также даются необходимые рекомендации по их выбору.

Описаны основные виды потерь в резисторах и механизмы их возникновения, а также параметры характеризующие эти потери. Рассмотрены примеры с расчетом влияния температуры окружающей среды и саморазо1рева резисторов на коэффициент усиления прецизионного усилителя, используемого для усиления входного сигнала АЦП. Предложены необходимые рекомендации, позволяющие уменьшить влияния этих явлений. Приводятся достоинства и недостатки толсто- и тонкопленочных резисторных сборок и материалов подложки наиболее часто применяемых при разработке прецизионных схем на операционных усилителях.

В настоящее время в литературе достаточно подробно рассмотрены погрешности классического АЦП двухтактного интегрирования. Поэтому в дальнейшем рассмотрена только методика, позволяющая оценить погрешность преобразования АЦП двухтактного интегрирования с разработанными нелинейными развертывающими устройствами, вызванную нестабильностью параметров дополнительно введенных ЛС-элементов. Исходя из принципа действия ИРП, а также требований ГОСТ, выражения для суммарной погрешности реализации функции развертки с доверительной вероятностью Рд = 0,9 определено по переходной функции ИРП и имеет следующий вид:

где

перед Я* берется, если соответствую-

щий коэффициент ак> 0,"+", если ак< 0;

I

', если ак< 0;

, знак "-", если ак> 0, знак "+", если ак< О.

На основании разработанной методики рассмотрен пример, показывающий (рис.6), что при разбросе параметров элементов АЛ = +0,01% и ДС = ±0,01% целесообразно использовать аппроксимирующий полином не выше третьей степени.

Рис 6 Графики выходных сигналов первого варианта нелинейного развертывающего устройства (б, г, е, з) и их разброс от расчетного значения (а, в, д, ж) при различных степенях аппроксимирующего полинома: а, б - л = 1; в, г - п = 2; д, е - л = 3; ж, з-л = 4

Отклонение функций развертки от заданной является источником погрешности результата измерения преобразования. Оценить влияние этого отклонения на выходной код N преобразователя можно с помощью формулы

N = , где N1 - длительность первого этапа интегрирования, выраженная

^оп

количеством тактовых импульсов. Используя это выражение, по приведенной выше методике было определено отклонение выходного кода преобразователя Д^У по отклонениям функций развертки в момент времени Т} (конец 1-го этапа

интегрирования) и в момент Т2тах, поскольку, как видно из рис. 6 эта погреш-

... (шт и ш Л

ность увеличивается во времени: Л/У = Л, ----

V, ^оп иоп ,

Таким образом, было показано, что при увеличении степени полинома повышается погрешность реализации функции развертки. Приведенная методика позволяет обоснованно выбирать внешние ЯС-элементы преобразователя.

Одним из основных параметров ОЭИП является пороговая чувствительность. Поэтому была разработана методика, позволяющая оценить влияние основных элементов фотоприемных устройств (ФПУ) на их шумовые характеристики, вычислить отношение сигнал/шум и по результатам вычисления корректировать и определять параметры оптических и электронных элементов ФПУ.

Проведен схемотехнический анализ ФПУ, применяемых в оптико-электронных приборах. В качестве примера был рассмотрен анализ схем ФПУ, содержащих фотодиод и операционный усилитель с различными вариантами включения внешних сопротивлений (рис. 6, а, б и рис. 7, а). Для анализа были использованы шумовые схемы замещения, представленные на рис. 6, в и на рис. 7, б.

В этой схеме источниками шумов являются следующие элементы: фотодиод, действующий как генератор тока теплового и дробового шума /ш ф, операционный усилитель, шумовые характеристики которого определяются дробовым и тепловым шумами, приведенными ко входу усилителя Ешу, и внешние резисторы, как генераторы тепловых шумов /ш к.

г. а агпг Рис. 7 ФПУ с неинвертирующим вхо-

Рис. 6. ФПУ с инвертирующим входом: к ; <

" тглм1 пптлтпиатпиан лурио Iяг (^гриа 1а.

принципиальная схема (а); схема замещения (б)

дом: принципиальная схема (а); схема замещения (б)

Для проведения сравнительного анализа различных вариантов схем ФПУ с помощью метода сигнальных графов были определены ком- ш'у плексно-частотные передаточные функции р . (рис. 8) от источников шума к выходу устройства ЙРДую). /шК1'

По дисперсии шумов для каждого элемен- /шд2 та схемы, предварительно определенным по Рис. 8. Преобразованный формуле 5ВХ (а>) = ¡хД / Асо, и квадратам модулей ТаФ схемы замещения

коэффициентов передачи были определены спектральные плотности составляющих выходного случайного сигнала:

5,(вых)==К^НЧ»,^) ■ (ю)

Результаты расчетов по формуле (10) представлены на рис. 9 и рис. 10.

Рис 9. Спектры шумов элементов схе- Рис. 10. Спектры шумов элементов

мы замещения с инвертирующим входом 1 - схемы замещения с неинвертирующим вхо-

тепловой фотодиода, 2 - дробовой фотодио- дом: 1 - тепловой фотодиода, 2 - дробовой

да, 3 - тепловой 4 - тепловой И2, 5 фотодиода, 3 - тепловой 4 - тепловой Я2,

дробовой ОУ, 6 - тепловой ОУ 5 - дробовой ОУ, 6 - тепловой ОУ

Среднеквадратичное напряжение шума на выходе от каждого источника

определялось с помощью теоремы Винера-Хинчина:

5 00

Я______. |2

_2 _ °-(вх)

2 я

(Ч)

Суммарное выходное среднеквадратичное напряжение шума рассчитывалось по формуле:

= 0Кт) + ^Кдр) + ^2,лр) + 4т) + °~4(г) + ЙГят)- (]2)

Пороговый поток определялся по следующей формуле

, (13)

"к с р 4 '

лос°/лвхи

где 5, - энергетическая токовая чувствительность фотодиода; Лвх н - входное сопротивление ФПУ при Л„ = 1 кОм, Кой - коэффициент усиления ОУ с учетом обратной связи.

В четвертой главе приведено описание двух экспериментов.

Целью первого эксперимента было определение погрешности аппроксимации нелинейного развертывающего устройства с экспоненциальной функцией развертки, реализуемой при помощи апериодического звена первого порядка, и подтверждение возможности использования АЦП с двухтактным интегрированием для линеаризации информационных сигналов.

В эксперименте использовался АЦП 1СЬ7106, с параметрами приведен-

ными в табл. 1, практически в типовой схеме включения (рис. 11), выводящий результат измерения N на 3,5 разрядный жидкокристаллический индикатор.

В ходе эксперимента параллельно Сит подключался резистор Яло„, выставлялось опорное напряжение иот а на вход АЦП подавалось измеряемое напряжение £/вх.

_ ____Таблица 1

№ иа п, В Лдоп, кОм Яит. кОм Сш гг, МКФ /Гц

1 0,1 476 229 0,21 42900

2 1

3 0,1 99,9

4 1

По полученным экспериментальным данным были построены зависимости Ы = /(С/ВХ,С/0П), приведенные на рис. 12. Нумерация кривых на рис. 12 соответствует нумерации строк в таблице 1.

ш А —К А жки

Сургт -у

Кинт в в

Сш

-Он Общ 1

-зв -ип 26 ,9В

-£4п

0,1 0.4 0,1

Рис. 11. Схема включения АЦП

Рис 12. Экспериментальные характеристики преобразователя

Теоретические характеристики преобразователя были вычислены по формуле (ее вывод приведен во второй главе диссертации)

^ = /,Г2==/тЛдапСинт 1л

( -г, V

1 1

(14)

где 7*1 и 72 - соответственно, длительности первого и второго этапов интегрирования,^ - частота тактовых импульсов.

В выбранном масштабе (рис. 12) экспериментальные и теоретические характеристики практически совпадают, их отклонение носит случайный характер, что является особенностью проведения эксперимента, а именно некоторой неточностью установки входного напряжения, а также погрешностью представления результата измерения N самого преобразователя. В среднем погрешность реализации заданной функции развертки составила « 0,5%, что удовлетворяет требованиям инженерной практики. Тем самым, подтверждается возможность использования АЦП с двухтактным интегрированием для линеаризации информационных сигналов.

Целью второго эксперимента была проверка возможности реализации нелинейного развертывающего устройства на операционных усилителях, реализующего функциональные зависимости 1 - 4-го порядков. На рис. 13, а показана блок-схема экспериментальной установки, а на рис. 13, б - ее внешний вид.

В ходе эксперимента импульсы положительной полярности амплитудой 0,5 В, периодом 0,42 с и скважностью 2, формируемые при помощи генератора импульсов точной амплитуды Г5-75, подавались на преобразователь полярности, на выходе которого формировались двуполярные прямоугольные импульсы размахом 1 В, постоянной составляющей равной О В, периодом 0,42 с и скважностью 2.

Входной и выходной сигналы нелинейного развертывающего устройства контролировались при помощи цифрового запоминающего осциллографа.

Все необходимое управление осциллографом, а также обработка результатов измерений осуществлялось программно при помощи ПЭВМ.

На рис. 14 показан внешний вид главной панели и панели управления осциллографом, а также входной и выходной сигналы нелинейного развертывающего устройства соответствующего многочлену (1) 4-го порядка. Результаты эксперимента подтверждают возможность реализации такого устройства.

Приведены описания устройств разработанных с помощью теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в диссертации: цифрового оптико-электронного преобразователя размера (получен патент РФ) и цифрового энергетического пи-

Рис. 13. Схема включения нелинейного развертывающего устройства (а) и внешний вил экспериментальной установки (б)

Рис. 14. Входной и выходной сигналы нелинейного развертывающего устройства полученные при помощи цифрового запоминающего осциллографа

рометра с АЦП двухтактного интегрирования (рис. 15), используемого в системе автоматического управления режимом лазерной обработки деталей. Устройства обладают лучшими, по сравнению с их аналогами, метрологическими характеристиками, при практически той же стоимости.

Приведено описание лабораторного стенда (рис. 16), используемого в учебном процессе и позволяющего подтвердить некоторые теоретические положения второй главы диссертации.

Рис. 15. Цифровой энергетический пирометр

Рис. 16 Внешний вид лабораторного стенда

. Приведено описание разработанной системы автоматического проектирования ИРП Synthesis (рис. 17) работающей под управлением операционной системы Windows-95 (98, NT, 2000, ХР), которая позволяет по экспериментальным данным разрабатывать устройства линеаризации статических характеристик измерительных преобразователей.

Исходной информацией для программы является экспериментальная зависимость напряжения на выходе усилителя фототока от ЭДС термопары, используемой для тарировки пирометра. Входные данные могут быть загружены из файла или введены в самой программе. Эти данные аппроксимируются с помощью экспоненциального полинома, коэффициенты которого а0,...,ап используются для определения параметров RC - элементов схемы. Степень полинома, максимальные значения сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов задаются пользователем.

Процесс проектирования выполняется в диалоговом режиме, а именно последовательно задаются степени полинома (1) и анализируется погрешность

Рис. 17. Основные окна Synthesis: 1 - главное окно; 2 -окно входных данных; 3 - окно состояния расчета; 4 - окно графиков; 5 - окно схемы

аппроксимации. Рхли погрешность удовлетворяет заданной, то на этом варианте заканчивается процесс выбора полинома и соответствующей схемы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты, полученные в работе, состоят в следующем:

1. Проведенный сравнительный анализ существующих методов аналого-цифрового преобразования измерительных сигналов показал, что наибольшими функциональными возможностями обладают АЦП двухтактного интегрирования, которые позволяют корректировать аддитивную и мультипликативную погрешности и выполнять предварительную обработку информации (например, линеаризацию статической характеристики) ИП, а также выполнять логометрические измерения.

2. Из проведенного анализа существующих методов линеаризации статических характеристик ИП следует, что наиболее просто может быть осуществлена линеаризация с помощью нелинейной развертки АЦП двухтактного интегрирования.

3. Проведенный анализ методов аппроксимации экспериментальных статических характеристик ИП показал, что наиболее технически просто в развертывающих устройствах может быть реализована экспоненциальная аппроксимация.

4. Разработанный метод синтеза нелинейных развертывающих устройств для линеаризации статических характеристик ИП позволяет получать устройства на операционных усилителях с частотно-зависимыми ЯС-цепями по заданной максимальной степени аппроксимирующего полинома.

5. На основании выражения, позволяющего оценить влияние разброса параметров /?С-элементов на статическую погрешность ИП, сделан вывод о том, что максимальная степень аппроксимирующего полинома не должна превышать трех, т.к. при увеличении максимальной степени аппроксимирующего полинома погрешность аппроксимации уменьшается, а погрешность реализации заданной развертывающей функции увеличивайся.

6. Получены математические выражения, позволяющие проводить анализ спектральных характеристик и, таким образом, оценивать помехоустойчивость оптико-электронных измерительных преобразователей с нелинейным развертывающим устройством. На основании полученных выражений сделан вывод о том, что помехоустойчивость таких устройств ухудшается незначительно до второй степени аппроксимирующего полинома.

7. Разработанные методики выбора основных параметров оптико-электронных измерительных преобразователей позволяют за счет выбора элементов и схемотехники фотоприемных устройств получать максимальное отношение сигнал/шум и минимальный пороговый поток, т.е. получать наилучшие варианты технических решений этих устройств.

Основные результаты исследования отражены в следующих публикациях:

1. Пат. 2226261 РФ, МКИ7 G 01 В 21/06. Цифровой оптико - электронный преобразователь размера / А. Н. Шилин, А. В. Емельянов. - № 2001128405; заявлено 18.10.01; опубл. 27.10.04, Бюл. № 9.

2. Шилин, А. Н. Параметрический синтез оптико - электронных устройств контроля с двухтактным интегрированием / А. Н. Шилин, А. В. Емельянов // Контроль. Диагностика. - 2001. - № 8. - С. 17-24.

3. Шилин, А. Н. Анализ пороговой чувствительности оптико-электронных измерительных приборов / А. Н. Шилин, А. В. Емельянов // Датчики и системы. - 2004. - № 8. - С. 23-26.

4. Шилин, А. Н. Автоматизация проектирования развертывающих измерительных преобразователей / А. Н. Шилин, А. В. Емельянов // Приборы. - 2004. -№4.-С. 22-26.

5. Шилин, А. Н. Синтез функциональных развертывающих измерительных преобразователей / А. Н. Шилин, А. В. Емельянов // Информационные технологии в образовании, технике и медицине: докл. Междунар. конф., Волгоград, Россия, 24-26 сентября 2002 г. - Волгоград: ВолгГТУ, 2002. - С. 166169.

6. Емельянов, А. В. Лабораторный стенд "Исследование АЦП двухтактного интегрирования" / А. В. Емельянов // VII Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области: тез. докл. конф., Волгоград, 11-14 ноября 2003 г. - Волгоград: ВолгГТУ, 2003. - С. 234-236.

7. Емельянов, А. В. Цифровой энергетический пирометр / А. В. Емельянов // VII Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области: тез. докл. конф., Волгоград, 13-16 ноября 2001 г. - Волгоград: ВолгГТУ, 2002. - С. 202-203.

Заказ № $5£. Подписано в печать 2005 г.

Усл. печ. л. 1.0. Формат 60x84 1/16. Тираж 100 экз. Печать офсетная. РПК "Политехник" Волгоградского государственного технического университета, 400131, г. Волгоград, ул. Советская, 35.

1

I

I t,

>

»1745t

РНБ Русский фонд

2006-4 13564

il

hi

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

1.1 Классификация аналого-цифровых преобразователей

1.2 Параллельные АЦП

1.3 Последовательно-параллельные АЦП 21 1.3.1 Многоступенчатые АЦП

1.3.2 Многотактные последовательно-параллельные АЦП

1.3.3 КонвЙрные АЦП

1.4 Последовательные АЦП

1.4.1 АЦП последовательного счёта

1.4.2 АЦП последовательного приближения

1.5 Интегрирующие АЦП 3 О

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 43 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

2.1 Теоретические основы работы интегрирующих развертывающих ^ измерительных преобразователей

2.2 Обобщенная структурная схема оптико-электронных измерительных преобразователей с времяимпульсным 45 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 72 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 ^ входом

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

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 интегрирования"

4.3 Разработка системы автоматического проектирования ИРП

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

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 ДС-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 цифровой эквивалент, ее первичную обработку, хранение информации, контроль собственной работоспособности, автоматическую коррекцию погрешностей.

Из проведенного перечня функциональных возможностей следует, что АЦП могут быть использованы для коррекции не только собственных погрешностей, но и погрешностей ИП, таким образом, исследование методов повышения точности преобразования11информационных сигналов в измерительных и АЦП ИИС является актуальной научно-технической задачей.

Особенно актуальна эта задача в оптико-электронных измерительных системах, поскольку оптико-электронным измерительным устройствам, содержащим полупроводниковые преобразователи, присущи следующие особенности: нелинейная зависимость между температурой излучателя и соответствующего ей электрического сигнала, зависимость чувствительности фотоприемников от температурных условий, входного воздействия и напряжения питания, а также влияния фоновых засветок и внутренних шумов. Кроме того, в оптико-электронных устройствах при реализации спектральных методов измерения довольно часто возникает необходимость в операции деления информационных сигналов. В таких устройствах операция деления и линеаризации часто осуществляется с помощью цифровых устройств. Цель работы состоит в разработке метода проектирования разверты-| вающих преобразователей оптико-электронных измерительных систем.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Проведен анализ существующих АЦП, из которого следует, что в качестве основы для проектирования многофункционального преобразователя целесообразно использовать АЦП с двухтактным интегрированием.

2. Проведен анализ существующих методов аппроксимации статических характеристик развертывающих преобразователей, из которого следует, что наиболее технически просто в развертывающих устройствах может быть реализована экспоненциальная аппроксимация.

1 3. Разработан метод синтеза нелинейных развертывающих устройств для линеаризации статических характеристик измерительных преобразователей непосредственно по экспериментальным данным.

4. Разработаны методики анализа статических и динамических погрешностей измерительных преобразователей с нелинейной разверткой.

5. Разработаны методики расчета основных параметров оптико-электронных измерительных преобразователей.

Основные методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы теории оптических систем, функции комплексного переменного, автоматического управления, графов, а также эвристические методы проектирования технических устройств и систем.

Достоверность полученных результатов подтверждена результатами экспериментальных исследований и технической реализацией оптико-электронных измерительных преобразователей.

Научная новизна. Разработаны теоретические основы синтеза развертывающих преобразователей непосредственно по экспериментальным данным статической характеристики измерительного преобразователя.

2. Получены математические выражения спектральных характеристик оптико-электронных измерительных преобразователей с нелинейным развертывающим устройством, позволяющие оценить помехоустойчивость и пороговую чувствительность.

3. Получены выражения для оценки влияния разброса параметров элементов нелинейного развертывающего устройства на его статическую погрешность.

4. Получены функции влияния шумов элементов оптико-электронных измерительных преобразователей на их выходные спектральные характеристики.

Практическая значимость результатов.

1. Разработана система автоматизированного проектирования нелинейных развертывающих устройств по статическим характеристикам измерительных преобразователей.

2. Разработаны методики проектирования оптико-электронных измерительных преобразователей по обобщенным схемам, которые позволяют создавать принципиально новые преобразователи систем.

3. Предложены методики расчета и выбора основных параметров развертывающих преобразователей.

Реализация научно-технических результатов. Основные результаты работы внедрены в промышленность и учебный процесс, а именно внедрен оптико-электронный преобразователь системы автоматического управления режимом лазерной обработки деталей и стенд для проведения лабораторных работ по курсу "Метрология, стандартизация и сертификация" на кафедре "Электротехника" ВолгГТУ.

На защиту выносятся:

1. Математический аппарат синтеза развертывающих преобразователей оптико-электронных измерительных систем.

2. Результаты анализа функций статических и динамических погрешностей развертывающего преобразователя.

3. Методика расчета основных параметров оптико-электронных измерительных преобразователей.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях Волгоградского государственного технического университета (2001 - 2005 гг.), VI и VII Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (2001 — 2003 гг.) и на международной конференции "Информационные технологии в образовании, технике и медицине", Волгоград, 2002 г.

Публикации. Основные результаты исследования представлены в 7 работах, одна из которых - патент РФ, 3 статьи опубликованы в центральных профилирующих журналах.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 133 страницы основного текста, 51 рисунок, список литературы (111 наименований) и приложения, содержащего одну программу и двух актов о внедрении результатов диссертационной работы.

Основные результаты, полученные в работе, состоят в следующем:

1. Проведенный сравнительный анализ существующих методов аналого-цифрового преобразования измерительных сигналов показал, что наибольшими функциональными возможностями обладают АЦП двухтактного интегрирования, которые позволяют корректировать аддитивную и мультипликативную погрешности и выполнять предварительную обработку информации (например, линеаризацию статической характеристики) ИП, а также выполнять логометрические измерения.

2. Из проведенного анализа существующих методов линеаризации статических характеристик ИП следует, что наиболее просто может быть осуществлена линеаризация с помощью нелинейной развертки АЦП двухтактного интегрирования.

3. Проведенный анализ методов аппроксимации экспериментальных статических характеристик ИП показал, что наиболее технически просто в развертывающих устройствах может быть реализована экспоненциальная аппроксимация.

4. Разработанный метод синтеза нелинейных развертывающих устройств для линеаризации статических характеристик ИП позволяет получать устройства на операционных усилителях с частотно-зависимыми .КС-цепями по заданной максимальной степени аппроксимирующего полинома.

5. На основании выражения, позволяющего оценить влияние разброса параметров .КС-элементов на статическую погрешность ИП, сделан вывод о том, что максимальная степень аппроксимирующего полинома не должна превышать трех, т.к. при увеличении максимальной степени аппроксимирующего полинома погрешность аппроксимации уменьшается, а погрешность реализации заданной развертывающей функции увеличивается.

6. Получены математические выражения, позволяющие проводить анализ спектральных характеристик и, таким образом, оценивать помехоустойчивость оптико-электронных измерительных преобразователей с нелинейным развертывающим устройством. На основании полученных выражений сделан вывод о том, что помехоустойчивость таких устройств ухудшается незначительно до второй степени аппроксимирующего полинома.

7. Разработанные методики выбора основных параметров оптико-электронных измерительных преобразователей позволяют за счет выбора элементов и схемотехники фотоприемных устройств получать максимальное отношение сигнал/шум и минимальный пороговый поток, т.е. получать наилучшие варианты технических решений этих устройств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Аксененко, М. Д. Микроэлектронные фотоприемные устройства / М. Д. Аксененко, М. Л. Бараночников, О. В. Смолин. М.: Энерго-атомиздат, 1984. - 208 с.

2. Акулина, Г. А. Лазерная закалка деталей машин / Г. А. Акулина, Э. С. Цырлин М.: НИИмаш, 1984. - 64 с.

3. Аналого-цифровые преобразователи перемещений /

4. A. В. Косинский и др.. М.: Машиностроение, 1991.

5. Ахиезер, Н. И. Лекции по теории аппроксимации / Н. И. Ахиезер. М.: Наука, 1965. - 407 с.

6. Балакай, В. Г. Интегральные схемы АЦП и ЦАП /

7. B. Г. Балакай, И. П. Крюк, Л. М. Лукьянов. М.: Энергия, 1978. - 256 с.

8. Баскаков, С. И. Радиотехнические цепи и сигналы /

9. C. И. Баскаков. М.: Высшая школа, 1988. - 448 с.

10. Бахтиаров, Г. Д. Аналого-цифровые преобразователи / Г. Д. Бахтиаров, В. В. Малинин, В. П. Школин. — М.: Советское радио, 1980.-280 с.

11. Бессонов, А. А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи / А. А. Бессонов. М.: Высшая школа, 1978. - 528 с.

12. Бычков, Ю. А. Основы теории электрических цепей / Ю. А. Бычков, В. М. Золотницкий, Э. П. Чернышев. СПб.: Издательство "Лань", 2002.-464 с.

13. Ван дер Зил, А. Шумы при измерениях: Пер. с англ / А. Ван дер Зил. М.: Мир, 1979. - 292 с.

14. Вороничев, П. П. Микропроцессорный интегрирующий АЦП / П. П. Вороничев, Н. Э. Менгазетдинов, В. А. Северова // Датчики и системы. 2004. № 8. - С. 50-52.

15. Гельман, М. М. Аналого-цифровые преобразователи для информационно-измерительных систем / М. М. Гельман. М.: Изд-во стандартов, 1989. - 320 с.

16. Гутников, В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах / В. С. Гутников. Л.: Энергия, 1980. - 248 с.

17. Гутников, В. С. Фильтрация измерительных сигналов /

18. B. С. Гутников. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 192 с.

19. Демирчян, К. С. Моделирование и машинный расчет электрических цепей / К. С. Демирчян, П. А. Бутырин — М.: Высшая школа, 1988. — 335 с.

20. Деч, Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и 2-преобразования: Пер. с нем / Г. Деч. — М.: Наука, 1971. — 288 с.

21. Дубовой, Н. Д. Автоматические многофункциональные измерительные преобразователи / Н. Д. Дубовой. — М.: Радио и связь, 1989. — 256 с.

22. Евстигнеев, В. А. Применение теории графов в программировании / В. А. Евстигнеев. М.: Наука, 1985. - 352 с.

23. Емельянов, А. В. Цифровой энергетический пирометр / А. В. Емельянов // VII Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области: тез. докл. конф., Волгоград, 13-16 ноября 2001 г. Волгоград: ВолгГТУ, 2002. - С. 202-203.

24. Измерения в промышленности. Справочник в 3-х кн. М.: Металлургия, 1990. - Кн. 1- 492 е., Кн. 2 - 384 с. Кн. 3 - 344 с.

25. Источники и приемники излучения / Г. Г. Ишанин и др.. -СПб.: Политехника, 1991.-240 с.

26. Ишанин, Г. Г. Приемники излучения оптических и оптико-электронных приборов / Г. Г. Ишанин. JL: Машиностроение, 1986. -175 с.

27. Карпов, Р.Г. Преобразование и математическая обработка ши-ротно-импульсных сигналов / Р. Г. Карпов, Н. Р. Карпов. JL: Машиностроение, 1977. - 165 с.

28. Коломбет, Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов / Е. А. Коломбет. — М.: Радио и связь, 1991. — 376 с.

29. Кончаловский, В. Ю. Цифровые измерительные устройства /

30. B. Ю. Кончаловский. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 304 с.

31. Косинский, А. В. Оптоэлектронный АЦП перемещений временного типа / А. В. Косинский и др.. // Датчики и системы. 2004, № 1. —1. C. 7-10.

32. Крискунов, J1.3. Справочник по основам инфракрасной техники / JI. 3. Крискунов. -М.: Советское радио, 1978. 400 с.

33. Куликов, C.B. Синтез и анализ импульсных измерительных преобразователей информационно-измерительных систем / С. В. Куликов. -М.: Энергоатомиздат, 1982.-360 с.

34. Куо, Б. Теория и проектирование цифровых систем управления: Пер. с англ / Б. Куо. М.: Машиностроение, 1986. - 448 с.

35. Купер, Дж. Вероятностные методы анализа сигналов и систем: Пер. с англ / Дж. Купер, К. Макчиллем. М.: Мир, 1989. — 376 с.

36. Лебедько, Е. Г. Теория и расчет импульсных и цифровых оптико-электронных систем / Е. Г. Лебедько, Л. Ф. Порфирьев, Ф. И. Хайтун. -Л.: Машиностроение, 1984. 191 с.

37. Левшина, Е. С. Электрические измерения физических величин: (Измерительные преобразователи) / Е. С. Левшина, П. В. Новицкий. — Л.: Энергоатомиздат, 1983.-320.

38. Львовский, Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул / Е. Н. Львовский. М.: Высшая школа, 1982. - 224 с.

39. Масюренко, Ю. А. Логометрические преобразователи с автоматической коррекцией погрешностей / Ю. А. Масюренко. М.: Энергоатомиздат, 1983.-88 с.

40. Матханов, П. Н. Основы синтеза линейных электрических цепей / П. Н. Матханов. М.: Высшая школа, 1976. - 208 с.

41. Мэзон, С. Электрические цепи, сигналы и системы: Пер. с англ. / С., Мэзон, Г. Циммерман. М.: ИЛ, 1963. - 620 с.

42. Нефёдов, А. В. Зарубежные интегральные микросхемы. Справочник / А. В. Нефёдов. М.: КУбк-а, 1995. - 288 с.

43. Нефёдов, А. В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник Т.6 / А. В. Нефёдов. М.: ИП РадиоСофт, 2000. — 544 с.

44. Нефёдов, А. В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник Т.8 / А.В.Нефёдов. М.: ИП РадиоСофт, 2001. -512 с.

45. Новицкий, П.В. Оценка погрешностей результатов измерений / П. В. Новицкий, И. А. Зограф. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 248 с.

46. Операционные усилители и компараторы. Справочник. Том 12. М.: Издательский дом "Додэка - XXI", 2002. - 560 с.

47. Оптико-электронные приборы для научных исследований / Л. А. Новицкий и др.. — М.: Машиностроение, 1986. 432 с.

48. Основы инвариантного преобразования параметров электрических цепей / А. И. Мартяшин и др.. -М.: Энергоатомиздат, 1990. 216 с.

49. Остапенко, А. Г. Анализ и синтез линейных радиоэлектронных цепей с помощью графов. Аналоговые и цифровые фильтры / А. Г. Остапенко. М.: Радио и связь, 1985.

50. Острем, К. Введение в стохастическую теорию управления: Пер. с англ. / К. Острем. М.: Мир, 1973. - 322 с.

51. Парвулюсов, Ю. Б. Проектирование оптико-элекронных приборов / Ю. Б. Парвулюсов, В. П. Солдатов, Ю. Г. Якушенков. М.: Машиностроение, 1990.-432 с.

52. Пат. 1772626 РФ, МКИ5 в 01 В 21/06. Оптико-электронное измерительное устройство / А. Н. Шилин, Г. А. Леонтьев, П. П. Бобков. -Опубл. 30.10.92, Бюл. № 40.

53. Пат. 2097690 РФ, МКИ6 в 01 В 21/00. Оптико-электронное измерительное устройство / А. Н. Шилин. Опубл. 27.11.97, Бюл. № 33.

54. Пат. 2102729 РФ, МКИ6 в 01 N 21/81. Частотно-импульсный измеритель влажности / А. Н. Шилин, А. М. Сухоруков. — Опубл. 20.01.98, Бюл. № 2.

55. Пат. 2102730 РФ, МКИ6 в 01 N 21/81. Цифровой инфракрасный измеритель влажности / А. И. Шилин, А. М. Сухоруков, С. Б. Сластинин. Опубл. 20.01.98, Бюл. № 2.

56. Пат. 2108554 РФ, МКИ6 в 01 I 5/10, О 01 В21/00. Цифровой пирометр спектрального отношения / А. И. Шилин. Опубл. 10.04.98, Бюл. № 10.

57. Пат. 2117247 РФ, МКИ6 в 01 В 21/06. Частотно-импульсный оптико-электронный преобразователь размера / А. И. Шилин, А. М. Сухоруков. Опубл. 10.08.98, Бюл. № 22.

58. Пат. 2117248 РФ, МКИ6 О 01 В 21/06. Цифровой фотометрический преобразователь размера / А. И. Шилин, А. М. Сухоруков. — Опубл. 10.08.98, Бюл. № 22.

59. Пат. 2117936 РФ, МКИ6 в 01 N 21/81. Цифровой оптический измеритель влажности / А. И. Шилин, А. М. Сухоруков, И. А. Рогожкин. -Опубл. 20.08.98, Бюл. № 23.

60. Пат. 2123663 РФ, МКИ6 в 01 В 21/06. Цифровой оптико-электронный преобразователь размера / А. И. Шилин, А. М. Сухоруков. -Опубл. 20.12.98, Бюл. № 35.

61. Пат. 2125251 РФ, МКИ6 G 01 J 5/28. Цифровой энергетический пирометр / А. Н. Шилин, А. М. Сухорукое, В. С. Юрьев. Опубл. 20.01.99, Бюл. № 2.

62. Пат. 2226261 РФ, МКИ7 G 01 В 21/06. Цифровой оптико-электронный преобразователь размера / А. Н. Шилин, А. В. Емельянов. -№ 2001128405; заявлено 18.10.01; опубл. 27.10.04, Бюл. № 9.

63. Порфирьев, JI. В. Основы теории преобразования сигналов в оптико-электронных системах / J1. В. Порфирьев. JL: Машиностроение, 1989.-387 с.

64. Поскачей, А. А. Пирометрия объектов с изменяющейся излуча-тельной способностью / А. А. Поскачей, JI. А. Чарихов. — М.: Металлургия, 1978. -200 с.

65. Поскачей, А.А. Оптико-электронные системы измерения температуры / А. А. Поскачей, Е. П. Чубаров. М.: Энергоатомиздат, 1988. -248 с.

66. Потылицин, Е.А. Максимизация отношения сигнал-шум в фотоприемных устройствах для волоконно-оптических датчиков / Е. А. Потылицин // Измерительная техника. — 1991. №11. — С. 34-36.

67. Прянишников, В.А. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока / В. А. Прянишников. JL: Энергия, 1976. — 224 с.

68. Пустынский, И. Н. Адаптивные фотоэлектрические преобразователи с микропроцессорами / И. Н. Пустынский, B.C. Титов, Т. А. Ширабакина. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 80 с.

69. Развёртывающие системы: сб. ст. / под ред. В. JI. Славинского. -М., Энергия, 1976.

70. Резисторы (справочник) / Ю. Н. Андреев и др., под общ. ред. И. И. Четверткова. -М.: Энергоиздат, 1981. 352 с.

71. Сиберт, У. М. Цепи, сигналы, системы в 2-х ч.: Пер. с англ / Сиберт, У. М. М.: Мир, 1988. - 4.1 - 336 е., 4.2 - 360 с.

72. Смолов, В. Б. Времяимпульсные вычислительные устройства / В. Б. Смолов, Е. П. Угрюмов. Л.: Энергия, 1968. - 140 с.

73. Собкин, Б.А. Автоматизация проектирования аналого-цифровых приборов на микропроцессорах / Б. А. Собкин. — Машиностроение, 1986.- 128 с.

74. Справочник по электрическим конденсаторам / М. Н. Дьяконов и др., под общ. ред. И.И. Четверткова и В.Ф. Смирнова. М.: Радио и связь, 1983.-576 с.

75. Темников, Ф. Е. Теория развёртывающих систем / Ф. Е. Темников. М.: Государственное энергетическое издательство, 1963.

76. Харт, X. Введение в измерительную технику: Пер. с нем / X. Харт. М.: Мир, 1999. - 391 с.

77. Цапенко, М. П. Измерительные информационные системы / М. П. Цапенко. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 440 с.

78. Цветков, Э. И. Процессорные измерительные средства / Э. И. Цветков. Л.: Энергоатомиздат, 1989. - 224 с.

79. Шахов, Э.К. Интегрирующие преобразователи напряжения / Э. К. Шахов, В. Д. Михотин. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 144 с.

80. Шилин, А. Н. Автоматизация проектирования развертывающих измерительных преобразователей / А. Н. Шилин, А. В. Емельянов // Приборы. 2004. - № 4. - С. 22-26.

81. Шилин, А. Н. Анализ пороговой чувствительности оптико-электронных измерительных приборов / А. Н. Шилин, А. В. Емельянов // Датчики и системы. 2004. - № 8. — С. 23-26.

82. Шилин, А. Н. Параметрический синтез оптико — электронных устройств контроля с двухтактным интегрированием / А. Н. Шилин, А. В. Емельянов // Контроль. Диагностика. 2001. - № 8. - С. 17-24.

83. Шилин, А. Н. Проектирование оптико-электронных устройств контроля с двухтактным интегрированием / А. Н. Шилин // Контроль. Диагностика. 2000. - № 7.

84. Якушенков, Ю. Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов / Ю. Г. Якушенков. М.: Машиностроение, 1989. - 360 с.

85. AD1382 16-Bit 500 kHz Sampling ADC / Analog Devices. Data Sheet, Rev.A.

86. AD1555/AD1556 24-Bit Z-A ADC with Low Noise PGA / Analog Devices. Data Sheet, Rev.B.

87. AD7665 16-Bit, 570 kSPS CMOS ADC / Analog Devices. Data Sheet, Rev.B.

88. AD7714 3V/5V, CMOS, 500 цА Signal Conditioning ADC / Analog Devices. Data Sheet, Rev.C.

89. AD7720 CMOS Sigma-Delta Modulator / Analog Devices. Data Sheet, Rev.0.

90. AD7730/AD7730L Bridge Transducer ADC / Analog Devices. Data Sheet, Rev.A.

91. AD7731 Low Noise, High Throughput 24-Bit Sigma-Delta ADC / Analog Devices. Data Sheet, Rev.0.

92. AD775 8-Bit 20 MSPS, 60 mW Sampling A/D Converter / Analog Devices. Data Sheet, Rev.C.

93. AD7886 LC2MOS 12-Bit, 750 kHz/1 MHz, Sampling ADC / Analog Devices. Data Sheet, Rev.B.

94. AD9022 12-Bit 20 MSPS Monolithic A/D Converter / Analog Devices. Data Sheet, Rev.A.

95. AD9040A 10-Bit 40 MSPS A/D Converter / Analog Devices, Data Sheet. Rev.D.

96. AD9042 12-Bit, 41 MSPS Monolithic A/D Converter / Analog Devices. Data Sheet, Rev.A.

97. AD9070 10-Bit, 100 MSPS A/D Converter / Analog Devices. Data Sheet, Rev.C.

98. AD9221/AD9223/AD9220 Complete 12-Bit 1.5/3.0/10.0 MSPS Monolithic A/D Converters / Analog Devices. Data Sheet, Rev.E.

99. ADVFC32 Voltage-to-Frequency and Frequency-to-Voltage Converter / Analog Devices. Data Sheet.

100. Capacitor Comparison Chart / Analog Dialogue. 1996. - № 2.

101. ICL7106, ICL7107, ICL7107S ~3m Digit, LCD/LED Display, A/D Converters / Intersil Corporation. Data Sheet. 2001.

102. ICL7109 12 Bit A/D Converter With 3-State Binary Outputs / Maxim Integrated Products. Data Sheet. - 1995.

103. ICL7126 3,/2 Digit, Low Power Single-Chip A/D Converter / Harris Semiconductor. Data Sheet. - 1998.

104. ICL7135C, TLC7135C 4m - Digit Precision Analog-To-Digital Converters / Texas Instruments Incorporated. Data Sheet. — 1999.

105. LF198/LF298/LF398 Sample-and-hold amplifiers / Philips Semiconductors Linear Products. Product specification. - 1994.

106. LF198/LF298/LF398, LF198A/LF398A Monolitic Sample-and-hold Circuits / National Semiconductor. Data Sheet. - 1998.

107. LM131A/LM131, LM231A/LM231, LM331A/LM331 Precision Voltage-to-Frequency Converters / National Semiconductor. Data Sheet. -1994.

108. MAX100 250Msps, 8-bit ADC with Track/Hold / Maxim Integrated Products. Data Sheet. - 1994.

109. MAX 104 +5V, lGsps, 8-bit ADC with On-Chip 2.2GHz Track/Hold Amplifiers / Maxim Integrated Products. Data Sheet. - 2002.

110. MAX1151 8-Bit, 750Msps Flash ADC / Maxim Integrated Products. Data Sheet. - 1996.

111. MAX191 Low-Power, 12-Bit Sampling ADC with Internal Reference and Power-Down / Maxim Integrated Products. Data Sheet. - 1997.

112. Wurcer, S. Avoiding Passive-Component Pitfalls / S. Wurcer, D. Grant // Analog Devices. AN-348.

113. Steve, G. Capacitance And Capacitors / G.Steve // Analog Dialogue. 1996.- №2.

114. Steve, G. Resistance / G. Steve // Analog Dialogue. 1997. - № 1.