Приложение А (обязательное). Метод определения параметров блока электронной обработки

Приложение А
(обязательное)

Метод определения параметров блока электронной обработки

А.1 Сущность метода

А.1.1 Данный метод позволяет определить коэффициенты преобразования каналов БЭО, среднее значение коэффициента преобразования БЭО, шум канала БЭО, среднее значение шума БЭО (далее - шум БЭО), а также устанавливает требования к БЭО по преобразованию сигналов каналами БЭО и коэффициенту межканального прохождения каналов БЭО.

А.1.2 За коэффициент преобразования канала БЭО принимают электрический сигнал в вольтах, соответствующий одному биту аналого-цифрового преобразования (АЦП) данного канала.

А.1.3 За среднее значение коэффициента преобразования принимают среднее арифметическое значений коэффициента преобразования БЭО по каналам.

А.1.4 За разброс коэффициента преобразования принимают СКО коэффициентов преобразования каналов БЭО.

А.1.5 За смещение сигнала по каналам БЭО принимают сигнал в отчетах АЦП при отсутствии входного сигнала.

А.1.6 За коэффициент межканального прохождения принимают отношение сигнала, измеренного на канале, на который сигнал не подается, к сигналу на канале, на который сигнал подается.

А.2 Средства измерений и вспомогательное оборудование

А.2.1 Требования к СИ и вспомогательному оборудованию - по 4.1.2.1.

А.2.2 Конструкция контактных устройств для подключения БЭО к измерительной цепи должна обеспечивать надежность электрического контакта без механических повреждений выводов и исключать влияние их на результаты измерений.

А.3 Подготовка к измерениям коэффициента преобразования каналов БЭО, среднего значения коэффициента преобразования БЭО

А.3.1 Измерение следует проводить на рабочем месте или измерительной установке, структурная схема которой приведена на рисунке А.1.

1 - регулируемый источник постоянного напряжения; 2 - согласующий усилитель; 3 - вольтметр; 4 - коммутатор; 5 - БЭО; 6 - ПК; 7 - ПО

Рисунок А.1

А.3.2 На схеме рабочего места или установки, приведенной на рисунке А.1, позиции 1 и 2 могут быть объединены.

А.3.3 Рекомендуется измерения проводить на ПК с ПО (позиции 6 и 7 на рисунке А.1) установки/стенда, в составе которого впоследствии будет работать исследуемое БЭО (позиция 5).

А.3.4 При измерении БЭО с разрядностью (или эквивалентной разрядностью) АЦП 12 бит рекомендуется использование вольтметра с погрешностью измерения напряжения, не превышающей 0,07 %, для АЦП 14 бит - до 0,02 %, для АЦП 16 бит - до 0,007 %, для АЦП 18 бит - до 0,002 %.

А.3.5 Внутреннее сопротивление коммутатора должно быть не менее чем в 10 ⁶ раз меньше сопротивления каналов измеряемого БЭО. Если это условие не выполняется, то вольтметр при проведении измерения необходимо подключать к каждому каналу БЭО. Допускается входное сопротивление БЭО получать расчетным путем на основе анализа входных цепей БЭО.

А.3.6 Допускается проведение измерений без коммутатора, в этом случае коммутацию сигнала необходимо осуществлять вручную.

А.3.7 Устанавливают коммутатор в положение, в котором на все входы БЭО подается одинаковое напряжение.

А.3.8 Путем регулировки напряжения на входе БЭО с помощью источника постоянного напряжения обеспечивают минимальные показания по всем каналам БЭО, определяют показания по каждому каналу (S _H1, S _H2, ..., S _HN) и нижнюю границу фиксируемого напряжения U ₁. За показания по каналам БЭО (здесь и далее в пунктах А.3 - А.5 приложения) принимают среднее арифметическое значение показаний, полученных по каждому каналу по не менее чем 256 полученным значениям.

А.3.9 Путем регулировки напряжения на входе БЭО с помощью источника постоянного напряжения обеспечивают максимальные показания по всем каналам БЭО, определяют показания по каждому каналу (S _B1, S _B2, ..., S _BN) и верхнюю границу фиксируемого напряжения U ₂.

А.3.10 При определении показаний по каждому каналу (S _H и S _B) используют не менее 256 значений измерений.

А.3.11 Отклонение показаний S _H1, S _H2, ..., S _HN от их среднего значения не должно превышать 2 ед. счета АЦП для БЭО с разрядностью 12 бит и 5 ед. счета АЦП - для БЭО с большей разрядностью, если иные значения не указаны в документации на БЭО/стенд или в другом документе, регламентирующем требования к БЭО.

A.3.12 Отклонение показаний S _B1, S _B2, ..., S _BN от их среднего значения не должно превышать 5 ед. счета АЦП для БЭО с разрядностью 12 бит и 20 ед. счета АЦП - для БЭО с большей разрядностью, если иные значения не указаны в документации на БЭО/стенд или в другом документе, регламентирующем требования к БЭО.

А.3.13 Проводят регулировку БЭО для обеспечения выполнения A.3.5. Регулировку допускается проводить как путем подстройки/замены элементов БЭО, так и путем изменения настроек с помощью ПО.

А.4 Проведение измерений коэффициента преобразования каналов БЭО, среднего значения коэффициента преобразования БЭО

А.4.1 Выполняют действия по A.3.8 и A.3.9 и определяют границы фиксируемых напряжений U ₁ и U ₂.

А.4.2 Вычисляют диапазон напряжений БЭО U по формуле

.

(А.1)

А.4.3 С помощью регулируемого источника постоянного напряжения последовательно устанавливают значения напряжения на входе БЭО в соответствии с рекомендациями, приведенными в таблице А.1.

Таблица А.1

Номер измерения (i) *	Требуемое значение напряжения на вольтметре (U треб.n) **
1	U 1 + 0,05U
2	U 1 + 0,05U + 0,1 U
i	U 1 + 0,05U + 0,1 U(i - 1)
10	U 1 + 0,95U
* Число измерений может быть увеличено или уменьшено, при этом все подаваемые напряжения должны быть в переделах граничных напряжений. ** Погрешность установки требуемого значения напряжения не должна превышать  0,025U. В расчетах используют фактические значения напряжения, снятые с вольтметра. Округление значений напряжений допускается в пределах погрешности измерения вольтметра.

А.4.4 Зафиксировать значения напряжений, фактически подаваемые на БЭО, U _n и показания БЭО по каждому каналу S _Ni при напряжении U _i.

А.5 Обработка результатов измерений преобразования каналов БЭО, среднего значения коэффициента преобразования БЭО

А.5.1 Вычисляют коэффициенты преобразования каналов БЭО по формуле

,

(А.2)

где K _N - коэффициент преобразования N канала БЭО;

- подаваемое напряжение на БЭО;

- показания БЭО по каналу N при напряжении U _i;

n - число значений напряжений при проведении измерений по А.4.3, А.4.4.

А.5.2 Вычисляют среднее значение коэффициента преобразования БЭО по формуле

,

(А.3)

где М - число каналов.

А.5.3 Вычисляют разброс коэффициентов преобразования каналов БЭО по формуле

,

(А.4)

где М - число каналов.

А.5.4 Вычисляют коэффициент корреляции сигналов для каналов БЭО по формуле

,

(А.5)

где - среднее значение напряжений U _i, подаваемых на каналы БЭО;

- среднее значение показаний БЭО по N каналам.

Коэффициент корреляции каналов БЭО должен быть не менее 0,98, если иное значение не указано в документации на БЭО/стенд или в другом документе, регламентирующем требования к БЭО.

А.5.5 Относительную неопределенность измерения коэффициентов преобразования каналов БЭО вычисляют по формуле

,

(A.6)

где - относительная погрешность измерения вольтметра, при условии равномерного закона распределения погрешности.

А.5.6 Относительную неопределенность измерения среднего значения коэффициента преобразования БЭО вычисляют по формуле

,

(А.7)

где - среднее значение относительной неопределенности измерения коэффициентов преобразования каналов БЭО.

А.6 Подготовка к измерениям шумов каналов БЭО, среднего значения шума БЭО, разброса шума БЭО

А.6.1 В случае использования установки выполняют подготовку к измерениям по 4.1.3.3.

А.6.2 Измерение следует проводить на рабочем месте или измерительной установке, структурная схема которой приведена на рисунке А.2.

1 - эквивалентная нагрузка; 2 - БЭО; 3 - ПК; 4 - ПО

Рисунок А.2

А.6.3 Эквивалентная нагрузка должна имитировать работу выходных каскадов подключаемых ФПУ. Допускается проведение измерений без подключения эквивалентной нагрузки.

А.7 Проведение измерений шумов каналов БЭО, среднего значения шума БЭО, разброса шума БЭО

А.7.1 Снимают не менее 1024 отклика по каждому каналу БЭО и вычисляют значение шума каналов N _{N БЭО} по формуле

,

(А.8)

где - k-й отсчет БЭО по каналу N;

K - число отчетов;

- среднее значение откликов БЭО по каналу N, вычисляемое по формуле

.

(А.9)

Для контроля БЭО допускается проведение измерения шума БЭО в соответствии с 4.1 без подключения измеряемого ФПУ.

А.8 Обработка результатов измерений шумов каналов БЭО, среднего значения шума БЭО, разброса шума БЭО

А.8.1 Среднее значение шума БЭО вычисляют по формуле

,

(А.10)

где М - число каналов.

А.8.2 Разброс значений шума по каналам БЭО вычисляют по формуле

.

(А.11)

А.8.3 Относительную неопределенность шума БЭО по каналам вычисляют по формуле

.

(А.12)

А.8.4 Относительную неопределенность среднего значения шума БЭО вычисляют по формуле

.

(А.13)

А.9 Подготовка к измерениям коэффициента межканального прохождения каналов БЭО

А.9.1 Данный коэффициент нормируется для БЭО с числом аналоговых измерительных каналов более одного.

А.9.2 В случае использования установки выполняют подготовку к измерениям по 4.1.3.3.

А.9.3 Измерение следует проводить на рабочем месте или измерительной установке, структурная схема которой приведена на рисунке А.3.

1 - генератор; 2 - согласующий усилитель; 3 - коммутатор; 4 - БЭО; 5 - ПК; 6 - ПО

Рисунок А.3

А.9.4 Допускается проведение измерений без согласующего усилителя.

А.9.5 Проверяют коэффициент межканального прохождения коммутатора (при необходимости). Для этого вместо БЭО подключить измерительный прибор (рекомендуется вольтметр или осциллограф). Устанавливают коммутатор в режим подачи сигнала на 1 канал и измеряют сигналы на всех каналах. Коммутатор считают пригодным для проведения измерений коэффициента межканального прохождения каналов БЭО, если отношение сигналов с остальных каналов коммутатора к сигналу первого канала менее .

А.10 Проведение измерений и обработка результатов шумов каналов БЭО, среднего значения шума БЭО, разброса шума БЭО

А.10.1 Устанавливают коммутатор в режим, при котором на БЭО сигнал не подается. Снимают не менее 1024 отклика по каждому каналу БЭО и вычисляют среднее значение отклика для каждого канала S1 _n.

А.10.2 Устанавливают коммутатор в режим подачи сигнала на канал 1 БЭО.

А.10.3 Подают сигнал на БЭО с генератора. Частота сигнала должна отличаться от тактовой частоты выходных сигналов БЭО не более чем на  20 %, сигнал с генератора должен обеспечивать значение отклика с канала 1 БЭО в диапазоне от 0,2 до 0,8 от максимального для БЭО.

А.10.4 Измеряют среднее значение отклика n канала БЭО S2 _1,n не менее чем по 1024 отклику.

А.10.5 Вычисляют сигнал n канала по формуле

.

(А.14)

А.10.6 Вычисляют отношение сигнала канала n БЭО к значению отклика канала 1 БЭО. Данное отношение должно быть менее 10 ^-3, если иное не указано в документации на БЭО/стенд или в другом документе, регламентирующем требования к БЭО или проведению измерений.

А.10.7 Повторяют действия по А.10.2 - А.10.6 при подаче сигналов на все каналы.

А.10.8 БЭО считают пригодным для проведения измерений ФПУ, если требование, указанное в А.10.6, выполняется для всех каналов БЭО.