DE2613807A1 - Calibration circuit for digital level meter - has digital store to which reference voltages are applied during calibration phase - Google Patents

Abstract

The circuit consists of a voltmeter to which the voltage to be measured is applied. It is followed by an A/D convertor, an arithmetic unit taking logarithms of each digitalised voltage value, taking into consideration a reference voltage value stored in a digital store, and a display unit. The digital store (6) is connected to the output of the A/D converter (3) during a calibration phase in which a reference voltage (Uo, Ur) is applied to the input (1) of the level meter. This digitalised voltage value written in the store (6) is used as the reference voltage (UB) for the logarithmation.

Description

Schaltungsanordnung zum Eichen eines digitalen PegelmessersCircuit arrangement for calibrating a digital level meter

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Eichen eines digitalen Pegelmessers, der aus einem mit der zu nessenden Spannung beaufschlagten Spannungsmesser, eine nachgeschalteten Analog-Digital-Wandler, einem Rechenwerk zur logarithmischen Bewertung jedes gemessenen und digitali.sierten Spannungswertes unter Berücksichtigung eines in einen digitalen Speicher eingegebenen Bezugsapannungawertes und einer Anzeigevorrichtung besteht.The invention relates to a circuit arrangement for calibration a digital level meter, which is acted upon by the voltage to be measured Voltmeter, a downstream analog-to-digital converter, an arithmetic unit for logarithmic evaluation of each measured and digitized voltage value taking into account a reference voltage value input into a digital memory and a display device.

Dabei enthält der Spannungsmesser unter anderem Verstärkerstuien, Mittel zur Meßbereichsumschaltung, im Falle eines Wechselspannungen bewertenden Pegelmessers einen Meßgleichrichter und gegebenenfalls titel zur Abstimmung des rtegeelmessers auf einzelne Frequenzen innerhalb eines zu untersuchenden Frequenzbandes, worunter im einzelnen auch Mittel zur Frequenzumsetzung und SeleKtion der jeweils empfangenen Spannungen verstanden werden.The voltmeter contains, among other things, amplifier stages, Means for switching the measuring range, in the case of an evaluating alternating voltage Level meter a measuring rectifier and, if necessary, a title to tune the rtegeelmessers on individual frequencies within a frequency band to be examined, Including, in detail, means for frequency conversion and selection of the respective received voltages can be understood.

Da temperatur- und alterungsbedingte Kennwerteschwankungen die Genauigkeit des Pegelmessers beeinträchtigen, ist es erforderlich, nach einer Reihe von Messungen jeweils eine Eichung vorzunehmen.Since temperature and age-related fluctuations in characteristic values reduce the accuracy the level meter, it is necessary after a series of measurements to carry out a calibration each time.

Zu diesem Zweck wird dem Pegelmesser eingangsseitig eine Eichspannung vorgegebener Amplitude zugeführt, wobei die Verstärkung des Spannungsmessers über Einstellmittel, die entweder manuell oder bei aufwendigeren Geräten auch mittels selbsttätig arbeitender Regelschaltungen bet2tigt werden, auf einen solchen Wert gebracht wird, daß ein der Eichwechselspannung zugeordneter Sollwert der dem Analog-Digital-Wanaler zugeführten analogen Größe, der hieraus abgeleiteten digitalen Größe oder der Anzeigegröße erreicht wird. Eine solche Eichung setzt demnach manuell oder elektrisch steuerbare, die Verstärkung des Spannungsmessers beeinflussende Einstellmittel voraus und erfordert insbesondere bei. manuellem Abgleich einen beachtlichen Zeitaufvrand.For this purpose, a calibration voltage is applied to the level meter on the input side given amplitude, the gain of the voltmeter over Adjustment means either manually or, in the case of more complex devices, also by means of self-working Control circuits are operated on one such a value is brought that a nominal value assigned to the calibration alternating voltage the analog variable fed to the analog-digital wanaler, the one derived from it digital size or the display size is achieved. Such a calibration is set accordingly manually or electrically controllable, influencing the amplification of the voltmeter Adjustment means ahead and requires in particular at. manual adjustment a considerable Timelapse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Eichung von Pegelmessern der eingangs genannten Art wesentlich zu vereinfachen.The invention is based on the calibration of level meters of the type mentioned to simplify significantly.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der digitale Speicher innerhalb einer Eichphase, in der eine Bezugsspannung an den Eingang des Pegeimessers angeschaltet ist, mit dem Ausgang des Analog-1)igital-Wandlers verbindbar ist und daß der hierbei in den Speicher eingegebene, digitalisierte Spannungswert der logarithmiu schen Bewertung als digitaler Bezugsspannungswert zugrunde gelegt ist.This is achieved according to the invention in that the digital memory within a calibration phase in which a reference voltage is applied to the input of the leveling knife is switched on, can be connected to the output of the analog-1) digital converter and that the digitized voltage value entered into the memory is the logarithmic based on a digital evaluation as a digital reference voltage value.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil liegt insbesondere darin, daß durch das Ersetzen des bei den bekannten Pegelmessern in den Speicher eingegebenen, vorbestimmten Bezugespannungewertes (Soll wert) durch den digitalisierten Spannungswert, der beim Anlegen der Bezugsspannung tatsächlich erhalten wird (Iatwert), der eigentliche Einstellvorgang beim Eichen entfällt und durch eine Verarbeitung des jeweiligen Istwertes bei der Logarithmierung im Rechenwerk vollständig ersetzt wird. Daher können die für die Eichung der bekannten Pegelmesser vorgesehenen, die Verstärkung des Spannungsmessers beeinflussenden Einstellmittel ebenso wie die zur Durchfahrung des Soll-Istwert-Vergleichs herangezogenen Mittel, die z.B. aus einem mit einer Referenzspannung beaufschlagten Komparator oder aus einem digitalen Komparator mit einem nachgeschalteten Digital-Analog-Wandler bestehen, entfallen.The advantage that can be achieved with the invention lies in particular in that by replacing the one entered in the memory of the known level meters, predetermined reference voltage value (target value) through the digitized voltage value, which is actually obtained when the reference voltage is applied (Iat value), the actual one Adjustment process for calibration is not necessary and by processing the respective Actual value is completely replaced when logarithmizing in the arithmetic unit. Therefore the amplification provided for the calibration of the known level meters can be used of the tension meter influencing setting means as well as those for passage The means used for the setpoint / actual value comparison, e.g. from a with a Reference voltage applied to the comparator or from a digital comparator a downstream digital-to-analog converter exist, are omitted.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt: Sig. 1 das Schaltungsprinzip eines nach der Erfindung ausgebil deten, eichbaren Pegelmessers und Pig. 2 eine Weiterbildung der Schaltung nach Fig. 1.The invention is illustrated below with reference to the drawing, preferred embodiments explained in more detail. It shows: Sig. 1 the circuit principle one according to the invention trained, calibratable level meter and Pig. 2 one Further development of the circuit according to FIG. 1.

In Fig. 1 ist der Schaltungseingang 1 in der ausgezogenen Stellung eines Umschalters S1 mit dem Eingang eines Spannungsmessers 2 verbunden, der eine der Amplitude einer eingangsseitig anliegenden Spannung U entsprechende Gleichspannung Ul abgibt. diese wird in einem healog-Digital-Wandler 3 in einen digitalen Spamiungswert U2 umgesetzt. U2 gelangt in der ausgezogenen Stellung eines Umschalters S2 an den ersten Eingang El eines Rechenwerks 4, das über einen zweiten Eingang E2 einen digitalen Bezugsspannungswert UB zugeführt erhält Das Rechenwerk 4 bildet nun den auf UB bezogenen, in dB angegebenen Pegelwert von U2 und damit von U gemäß der Beziehung Der ermittelte Zahlenwert für p wird dann einer Anzeigevorrichtung 5 zugeführt und in dieser digital angezeigt.In Fig. 1, the circuit input 1 is connected in the extended position of a changeover switch S1 to the input of a voltmeter 2, which outputs a DC voltage U1 corresponding to the amplitude of a voltage U applied to the input side. this is converted into a digital spam value U2 in a healog digital converter 3. In the pulled-out position of a switch S2, U2 reaches the first input El of an arithmetic unit 4, which receives a digital reference voltage value UB via a second input E2.The arithmetic unit 4 now generates the level value of U2 and thus of U, which is related to UB and specified in dB according to the relationship The numerical value determined for p is then fed to a display device 5 and digitally displayed in it.

Der Bezugsspannungswert U3 ist einem digitalen Speicher 6 eingegeben, dessen Ausgang an den Eingang E2 des Rechenwerks 4 geführt ist. Im Falle einer Absolutpegelmessung entspricht U3 dem aufgrund von internationalen Vereinbarungen festgelegten Spannungswert U0 = 0,775 V, der dem absoluten Nullpegel entspricht, sofern die Verstärkung der Spannung U dem Sollwert entspricht. Dabei erfolgt eine korrekte Anzeige des absoluten Pegelwertes p der Spannung U.The reference voltage value U3 is entered into a digital memory 6, the output of which is led to the input E2 of the arithmetic unit 4. In the case of an absolute level measurement U3 corresponds to the voltage value determined on the basis of international agreements U0 = 0.775 V, which corresponds to the absolute zero level, provided that the amplification of the Voltage U corresponds to the setpoint. The absolute value is displayed correctly Level value p of the voltage U.

Treten jedoch auf Kennwerteschwankungen der Schaltung zurEckgehende Anzeigefehler auf, die durch eine Verstärkungsänderung im spannungsmesser 2 ausgeglichen werden können, so wird eine diesen Fehler ausgleichende Eichung des Pegelmessers in folgender Weise erhalten: Man legt den Schalter S1 in die gestrichelte Lage um, in der er den Eingang des Spannungsmessers 2 mit einem Eichspannungsgenerator 7 verbindet, der eine Eichspamiung der Größe U0 erzeugt. Aufgrund der genannten Fehlereinflüsse ergibt sich am Ausgang des Arialog-1)igital-Wandlers 3 ein Spannungswert UO t s der vom Sollwert Uo abweicht. Es genügt hierbei, U0' ueber den in die gestrichelte Lage gebrachten Umschalter 52 in den Speicher 6 als neuen Bezugsspannungswert UB einzugeben und den zuvor gespeicherten Wert gleichzeitig zu löschen. Danit ist der Pegelmesser automatisch so geeicht, daß wieder ein korrekter Absolutpegelwert p von U angezeigt wird, sobald man die Umschalter S1 und S2 in ihre ausgezogenen Stellungen bringt.However, if there are fluctuations in the characteristic values of the circuit, declining Display errors that are compensated for by a change in gain in voltmeter 2 can become one of these Calibration to compensate for errors of the level meter in the following way: Put the switch S1 in the dashed line Location around in which he has the input of the voltmeter 2 with a calibration voltage generator 7 connects, which generates a calibration spam of size U0. Because of the said Error influences result in a voltage value at the output of the Arialog-1) digital converter 3 UO t s that deviates from the setpoint Uo. It is sufficient here to put U0 'over the in the dashed line Positioned changeover switch 52 in the memory 6 as a new reference voltage value UB and at the same time delete the previously saved value. Danit is the one Level meter automatically calibrated so that a correct absolute level value p is displayed by U as soon as the switches S1 and S2 are in their extended positions brings.

Will man eine Relativpegelmessung durchfüren, bei der zu jeder Spannung U e.n Relativpegelwert Pr ermittelt wird, um den sie sich von einer insbesondere einstellbaren Referenzspannung Ur unterscheidet, so wird zur Eichung des Pegelmessers der Umschalter S1 in der ausgezogenen Lage belassen, die Referenzspannung Ur anstelle der zu messenden Spannung U an den Eingang 1 geschaltet und der über 2 und 3 aus TJr abgeleitete, digitalisierte Spannungswert, der unter Umständen durch die genannte Kennwerte schwankung der Schaltung wieder verfälscht sein kann, in der gestrichelt gezeichneten Stellung des Umschalters S2 als Bezugsspannungswert UB in den Speicher 6 eingegeben, wobei der zuvor gespeicherte Wert gleichzeitig gelöscht wird. Für den Fall, daß keine Kennwerteschwankungen vorliegen, ergibt sich-hierbei für UB ein Wert, der Ur entspricht, während U3 beim Auftreten der genannten Fehlereinw flüsse einen Wert Ur' annimmt, der diese Einflüsse bei der Ermittlung der Relativpegelwerte Pr automatisch berücksichtigt, sofern der Umschalter S2 wieder in die gestrichelte Lage umgelegt und anstelle der Referenzspannung Ur die Spannung U an den Eingang 1 angeschaltet wird.If you want to carry out a relative level measurement for each voltage U e.n relative level value Pr is determined by which it differs from a particular adjustable reference voltage Ur is used to calibrate the level meter leave the switch S1 in the extended position, the reference voltage Ur instead the voltage U to be measured is switched to input 1 and that via 2 and 3 is switched off TJr derived, digitized voltage value, which may be determined by the specified Characteristic fluctuation of the circuit can again be falsified in the dashed line position of the switch S2 as reference voltage value UB in the memory 6 is entered, whereby the previously saved value is deleted at the same time. For the case that there are no fluctuations in the characteristic values results here for UB a value that corresponds to Ur, while U3 occurs when the specified error weight occurs flows a value Ur 'assumes that these influences when determining the relative level values Pr automatically taken into account, provided that the switch S2 is back to the dashed line Position shifted and instead of the reference voltage Ur the voltage U at the input 1 is switched on.

In Fig. 2 ist eine Weiterbildung der Schaltung nach Fig. 1 dar- gestellt, die eine einfache Umschaltung des eichbaren Pegelmessers von einer Absolutpegelmessung auf eine Relativpegelmessung erlaubt. Neben den bereits anhand von Zig. 1 beschriebenen Schaltungsteilen 1 bis 7 sind hier zwei synebron arbeitende Umsohalter S3 und S4 vorgesehen, die jeweils drei Schaltstellungen einnehmen können. Der Umschalter S3 verbindet in den Schaltstellungen I und II den Schaltungseingang 1 jeweils mit dem Eingang des Spannungsmessers 2, während er In der Schaltstellung III den Eichspannungsgenerator 7 an den Eingang von 2 anschaltet. Der Umschalter S4 schaltet andererseits in den Schaltstellungen I und III den Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 3 an den Eingang des zu s digitalen Speichers 6, während er in der Schaltstellung II den Ausgang von 3 mit dem ersten Eingang E1 des Rechenwerks 4 verbindet.FIG. 2 shows a further development of the circuit according to FIG. posed, a simple switchover of the calibratable level meter from an absolute level measurement on a relative level measurement allowed. In addition to the already based on Zig. 1 described Circuit parts 1 to 7 are two synebron-working Umsohalter S3 and S4 provided, each of which can take three switch positions. The switch S3 connects the circuit input 1 with the in each case in the switch positions I and II Input of voltmeter 2, while in switch position III the calibration voltage generator 7 connects to the input of 2. The changeover switch S4, on the other hand, switches to Switching positions I and III the output of the analog-digital converter 3 to the input of the to s digital memory 6, while in switch position II the output of 3 with the first input E1 of the arithmetic unit 4 connects.

In den Schaltstellungen I von S3 und 54 kann dann der Pegelmesser durch Anlegen einer Referenzspannung Ur an den Eingang 1 in der bereits anhand von Fig. 1 beschriebenen Weise für die Relativpegelmessung geeicht werden, in den Schaltstellungen III von S3 und S4 für die Absolutpegelmessung. In den Schalt stellungen II erfolgt dann jeweils die Pegelbewertung einer bei 1 angelegten Spannung U, und zwar nach einer vorausgehenden Eichung in der Stellung I eine Messung des Relativpegels Pr von U, nach einer vorausgehenden Eichung in der Stellung III eine Messung des Absolutpegels p.In the switch positions I of S3 and 54, the level meter can then by applying a reference voltage Ur to input 1 in the already based on Fig. 1 are calibrated for the relative level measurement in the switch positions III of S3 and S4 for the absolute level measurement. In the switching positions II takes place then in each case the level evaluation of a voltage U applied at 1, namely according to a previous calibration in position I a measurement of the relative level Pr from U, after a previous calibration in position III, a measurement of the absolute level p.

4 Patentansprüche § 2 Figuren L e e r s e i t e4 claims § 2 figures L e r s e i t e

Claims (4)

P a t e n t a n S ) r ii c h e 9 Schaltungsanordnung zum Eichen eines digitalen Pegelmessers, der aus einem mit der zu messenden Spannung beaufschlagten Spannungsmesser, einem nachgeschalteten Analog-iigital-Wa-ndier, einem Rechenwerk zur logarithmischen Bewertung jedes gemessenen und digitalisierten Spannungswertes unter Berückscihtigung eines in einen digitalen Speicher eingegebenen Bezugsspannungswertes und einer Anzeigvorrichtung besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t , daß der digitale Speicher (6) innerhalb einer Eichphase, in der eine Bezugsspannung (U05 Ur) an den Eingang (1) des Pegelmessers angeschaltet ist, it de Ausgang des Analog-Digital-Wandler (3) verbindbar ist und das der hierbei in den Speicher (6) eingegebene digitali.sierte Spannungswert der logarithmischen Bewertlmg a'.ls digItaler Bezugsspannungswert (UB) zugrunde gelegt ist. P a t e n t a n S) r ii c h e 9 Circuit arrangement for calibrating a digital level meter from which the voltage to be measured is applied Voltmeter, a downstream analog-digital wallier, an arithmetic unit for logarithmic evaluation of each measured and digitized voltage value taking into account a reference voltage value entered in a digital memory and a display device, which is not shown, that the digital memory (6) within a calibration phase in which a reference voltage (U05 Ur) is connected to the input (1) of the level meter, it is the output of the Analog-to-digital converter (3) can be connected and that the here in the memory (6) entered digitalized voltage value of the logarithmic evaluation as digital Reference voltage value (UB) is used as a basis. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Bezugsspannung zur Eichung des Pegelmessers für eine Absolutpegelmessung einem vorgeget bienen, genormten Spannungswert (UO) für den absoluten Nullpegel entspricht 2. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the reference voltage for calibrating the level meter for a Absolute level measurement of a given, standardized voltage value (UO) for the corresponds to absolute zero level 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Bezugsspannung zur Eichung des Pegelmessers für eine Relativpegelmessung gegenüber einer Referenzspannung (Ur) aus dieser selbst besteht.3. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that the reference voltage for calibrating the level meter for a relative level measurement compared to a reference voltage (Ur) from this itself consists. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß synchron betätigbare Umschalter (S3, S4) vorgesehen sind, über die während einer Eichphase die Bezugsspannung (U0, Ur) unter gleichzeitiger Abschaltung der zu messenden Spannung (U) an den Eingang des Spannungsmessers (2) schaltbar ist und zugleich der Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (3) mit dem Eingang des digitalen Speichers (6) verbindbar ist un.d andererseits während einer nachfolgenden Meßphase die zu messende Spannung (U) unter gleichzeitiger Abschaltung der Bezugsspannung (UO, Ur) an den Eingang des Spannungsmessers (2) anschaltbar ist und zugleich der Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (3) mit dem Rechenwerk (4) verbindbar ist. 4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, d a -d u r c h g e k e n n n n z e i c h n e t that synchronously operated changeover switches (S3, S4) are provided over which the reference voltage (U0, Ur) falls below during a calibration phase simultaneous disconnection of the voltage to be measured (U) at the input of the voltmeter (2) is switchable and at the same time the Output of the analog-to-digital converter (3) can be connected to the input of the digital memory (6) and on the other hand during a subsequent measuring phase the voltage to be measured (U) with simultaneous Switching off the reference voltage (UO, Ur) at the input of the voltmeter (2) can be switched on and at the same time the output of the analog-digital converter (3) with the Arithmetic unit (4) can be connected.