устройство оценки действительного значения единицы физической величины цифрового группового эталона

Формула изобретения

Устройство оценки действительного значения единицы физической величины цифрового группового эталона, содержащее функциональный преобразователь, на выходе которого формируется сигнал, соответствующий усредненной сумме результатов соответствующих сличений хранителей цифрового группового эталона и обратного значения априорной оценки суммарной погрешности цифрового группового эталона, отличающееся тем, что в него дополнительно введены n-1 компараторов, 3n+2 сумматоров, 4n+1 регистров, 2n+1 умножителей, n квадраторов, 2n+1 делителей, n степенных преобразователей и два инвертора, причем выходы первых регистров соединены с первыми входами первых делителей соответственно, вторые входы которых соединены с выходом второго регистра, а выходы - со входами степенных преобразователей соответственно, выходы которых соединены с первыми входами первых умножителей, вторые входы которых соединены с выходами третьих регистров соответственно, а выходы - с входами первого сумматора, выход которого соединен со входом первого инвертора, выход которого соединен с n-м входом функционального преобразователя, выход которого соединен с входом второго инвертора, а с первого по n-1-й входы - с выходами компараторов соответственно и первыми входами вторых сумматоров, вторые входы которых соединены с выходом второго инвертора и первым входом 1-го из третьих сумматоров, а выходы - с первыми входами с 2-го по n-й третьих сумматоров, вторые входы третьих сумматоров соединены с выходами четвертых регистров соответственно, а выходы - с первыми входами вторых умножителей соответственно, выходы которых соединены с входами четвертого сумматора, выход которого соединен с первым входом второго делителя, второй вход которого соединен с выходом пятого сумматора, входы которого соединены со вторыми входами вторых умножителей соответственно и выходами третьих делителей соответственно, вторые входы которых соединены с выходом третьего умножителя, входы которого соединены с первыми входами третьих делителей соответственно и выходами квадраторов соответственно, входы которых соединены соответственно с выходами шестых сумматоров, первые входы которых соединены с выходами пятых регистров соответственно, а вторые входы с первыми входами третьих сумматоров соответственно, первые входы компараторов являются первым входом устройства, а вторые входы - остальными входами устройства, выход второго делителя является выходом заявляемого устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в метрологии при создании цифровых групповых эталонов.

Известны различные устройства для определения действительного значения единицы физической величины. Например, устройство [1] для определения среднего значения измеряемой единицы физической величины, содержащее широтно-импульсный модулятор, генератор счетных импульсов, ключ, генератор сигналов выборки, триггер, делители и счетчик. Принцип действия данного устройства основан на аналого-цифровом функциональном преобразовании измеряемой физической величины. На его выходе формируется среднее арифметическое действительного значения единицы физической величины без учета действительного значения единицы физической величины цифрового группового эталона в предшествующие моменты времени.

Недостатком этого устройства является низкая точность оценки действительного значения единицы физической величины.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство [1], определяющее среднее значение измеряемой единицы физической величины на базе функционального преобразователя, содержащего множительный цифроаналоговый преобразователь, регистр, блок управления и аналого-цифровой сумматор. Принцип действия данного устройства основан на быстродействующем аналого-цифровом функциональном преобразовании измеряемой физической величины. На его выходе формируется среднее арифметическое действительного значения единицы физической величины без учета действительного значения единицы физической величины цифрового группового эталона в предшествующие моменты времени.

Недостатком прототипа является низкая точность оценки действительного значения единицы физической величины цифрового группового эталона.

Цель изобретения - повышение точности оценки действительного значения единицы физической величины.

Сущность изобретения состоит в том, что предлагается устройство оценки действительного значения единицы физической величины цифрового группового эталона, содержащее функциональный преобразователь. В отличие от прототипа в него дополнительно введены п-1 компараторов, 3n+2 сумматоров, 4n+1 регистров, 2n+1 умножителей, n квадраторов, 2n+1 делителей, n степенных преобразователей и два инвертора. При этом выходы первых регистров соединены с первыми входами первых делителей соответственно, вторые входы которых соединены с выходом второго регистра, а выходы - с входами степенных преобразователей соответственно, выходы которых соединены с первыми входами первых умножителей, вторые входы которых соединены с выходами третьих регистров соответственно, а выходы - с входами первого сумматора, выход которого соединен с входом первого инвертора, выход которого соединен с n-ым входом функционального преобразователя, выход которого соединен с входом второго инвертора, а с первого по n-1-ый входы - с выходами компараторов соответственно и первыми входами вторых сумматоров, вторые входы которых соединены с выходом второго инвертора и первым входом 1-го из третьих сумматоров, а выходы - с первыми входами с 2-го по n-й третьих сумматоров. Вторые входы третьих сумматоров соединены с выходами четвертых регистров соответственно, а выходы - с первыми входами вторых умножителей соответственно, выходы которых соединены с входами четвертого сумматора, выход которого соединен с первым входом второго делителя, второй вход которого соединен с выходом пятого сумматора, входы которого соединены со вторыми входами вторых умножителей соответственно и выходами третьих делителей соответственно, вторые входы которых соединены с выходом третьего умножителя, входы которого соединены с первыми входами третьих делителей соответственно и выходами квадраторов соответственно, входы которых соединены соответственно с выходами шестых сумматоров, первые входы которых соединены с выходами пятых регистров соответственно, а вторые входы с первыми входами третьих сумматоров соответственно. Первые входы компараторов являются первым входом устройства, а вторые входы - остальными входами устройства. Выход второго делителя является выходом заявляемого устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства и приняты следующие обозначения: 1₁-1_n - первые регистры, 2₁-2_n - первые делители, 3 - второй регистр, 4₁-4_n - степенные преобразователи, 5₁-5_n - первые умножители, 6₁-6_n - третьи регистры, 7 - первый сумматор, 8 - первый инвертор, 9 - функциональный преобразователь, 10 - второй инвертор, 11₁-11_n - компараторы, 12₁-12_n-1 - вторые сумматоры, 13₁-13_n - третьи сумматоры, 14₁-14_n - четвертые регистры, 15₁-15_n - вторые умножители, 16 - четвертый сумматор, 17 - второй делитель, 18 - пятый сумматор, 19₁-19_n - третьи делители, 20 - третьи умножители, 21₁-21_n - квадраторы, 22₁-22_n - шестые сумматоры, 23₁-23_n - пятые регистры.

На фиг. 2 представлен график изменения основной погрешности по частоте цифрового группового эталона и приняты следующие обозначения: кривая 1 - действительное значение; кривая 2 - оценка по алгоритму, реализуемому в предлагаемом устройстве; кривая 3 - оценка по алгоритму, реализуемому в прототипе; прямая 4 - основное предельно допустимое значение.

Сущность изобретения поясняется фиг.1.

Выходы первых регистров 1 соединены с первыми входами первых делителей 2 соответственно. Вторые входы первых делителей 2 соединены с выходом второго регистра 3, а выходы - с входами степенных преобразователей 4 соответственно. Выходы степенных преобразователей 4 соединены с первыми входами первых умножителей 5. Вторые входы первых умножителей 5 соединены с выходами третьих регистров 6 соответственно, а выходы - с входами первого сумматора 7. Выход первого сумматора 7 соединен с входом первого инвертора 8. Выход первого инвертора 8 соединен с n-м входом фукционального преобразователя 9. Выход фукционального преобразователя 9 соединен с входом второго инвертора 10, а с первого по n-1-й входы - с выходами компараторов 11 соответственно и первыми входами вторых сумматоров 12. Вторые входы вторых сумматоров 12 соединены с выходом второго инвертора 10 и первым входом 1-го из третьих сумматоров 13, а выходы - с первыми входами с 2-го по n-й третьих сумматоров 13. Вторые входы третьих сумматоров 13 соединены с выходами четвертых регистров 14 соответственно, а выходы - с первыми входами вторых умножителей 15 соответственно. Выходы вторых умножителей 15 соединены с входами четвертого сумматора 16. Выход четвертого сумматора 16 соединен с первым входом второго делителя 17. Второй вход второго делителя 17 соединен с выходом пятого сумматора 18. Входы пятого сумматора 18 соединены со вторыми входами вторых умножителей 15 соответственно и выходами третьих делителей 19 соответственно. Вторые входы третьих делителей 19 соединены с выходом третьего умножителя 20. Входы третьего умножителя 20 соединены с первыми входами третьих делителей 19 соответственно и выходами квадраторов 21 соответственно. Входы квадраторов 21 соединены соответственно с выходами шестых сумматоров 22. Первые входы шестых сумматоров 22 соединены с выходами пятых регистров 23 соответственно, а вторые входы с первыми входами третьих сумматоров 13 соответственно. Первые входы компараторов 11 соединены с первым входом устройства. Вторые входы компараторов 11 - с остальными входами устройства. Выход второго делителя 17 является выходом заявляемого устройства.

Устройство работает следующим образом.

Перед подачей сигналов на входы предлагаемого устройства от хранителей цифрового группового эталона цифрового группового эталона в регистры 1, 3, 6, 14, 23 записывается априорная информация о параметрах каждого из хранителей цифрового группового эталона в момент времени сличения хранителей цифрового группового эталона с исходным рабочим эталоном t₀: в первые регистры 1 - значения межповерочных интервалов соответствующих хранителей цифрового группового эталона, во второй регистр 3 - значение момента времени проведения внутригрупповых сличений цифрового группового эталона, t₁; в третьи регистры 6 - значения допустимых погрешностей соответствующих хранителей цифрового группового эталона, _d(i); в четвертые регистры 14 - значения единицы физической величины соответствующих хранителей цифрового группового эталона в момент времени t₀, X_i(t₀); в пятые регистры 23 - обратные значения погрешностей соответствующих хранителей цифрового группового эталона в момент времени t₀, -_i(t₀). При поступлении информации с первых регистров 1 и второго регистра 3 на входы первых делителей 2 на их выходах формируются отношения значения момента времени проведения внутригрупповых сличений хранителей цифрового группового эталона к соответствующим значениям межповерочных интервалов хранителей цифрового группового эталона t₁/T_(i). Данные отношения поступают на входы соответствующих степенных преобразователей 4, на выходе которых формируются сигналы, соответствующие квадратному корню из поступивших на вход отношений Сигналы с соответствующих степенных преобразователей 4 и третьих регистров 6 поступают на входы соответствующих первых умножителей 5, на выходе которых формируются значения априорных оценок погрешностей соответствующих хранителей цифрового группового эталона Сигналы с первых умножителей 5 подаются на входы первого сумматора 7, на выходе которого формируется сигал, соответствующий априорной оценке суммарной погрешности цифрового группового эталона Этот сигнал поступает на первый инвертор 8, где он инвертируется, формируя тем самым сигнал, обратный априорной оценке суммарной погрешности цифрового группового эталона

После записи необходимой информации в соответствующие регистры 1, 3, 6, 14, 23 на соответствующие входы компараторов 11 подаются сигналы от хранителей цифрового группового эталона: на первые входы компараторов 11 подается сигнал первого хранителя цифрового группового эталона Х₁, а на вторые входы - сигналы остальных хранителей цифрового группового эталона На выходах компараторов 11 формируются результаты соответствующих сличений хранителей цифрового группового эталона Эти сигналы поступают на первый по n-1-й входы функционального преобразователя 9 и первые входы вторых сумматоров 12. На выходе функционального преобразователя 9 формируется сигнал, соответствующий усредненной сумме результатов соответствующих сличений хранителей цифрового группового эталона и обратного значения априорной оценки суммарной погрешности цифрового группового эталона -^*_Σ, поступающей с выхода первого инвертора 8, Этот сигнал поступает на инвертор 10, где он инвертируется, формируя тем самым значение оценки погрешности первого хранителя цифрового группового эталона Сигнал с выхода инвертора 10 подается на первый вход первого из третьих сумматоров 13, второй вход первого из шестых сумматоров 22 и вторые входы вторых сумматоров 12. На выходе последних формируются сигналы, соответствующие оценкам погрешностей со второго по n-й хранителей цифрового группового эталона Данные сигналы подаются на первые входы со второго по n-й третьих сумматоров 13 и на вторые входы со второго по n-й из шестых сумматоров 22. На вторые входы третьих сумматоров 13 подаются сигналы от четвертых регистров 14, характеризующие значения единицы физической величины соответствующих хранителей цифрового группового эталона в момент времени t₀ X_i(t₀), формируя тем самым на выходе третьих сумматоров 13 действительные значения единицы физической величины соответствующих хранителей цифрового группового эталона X_i = X_i(t₀)+^*_i, которые подаются на первые входы соответствующих вторых умножителей 15. Одновременно с этим на первые входы шестых сумматоров 22 подаются сигналы от пятых регистров 23, характеризующие обратные значения погрешностей соответствующих хранителей цифрового группового эталона в момент времени t₀, -_i(t₀), формируя тем самым на выходах шестых сумматоров 22 сигналы, характеризующие изменение погрешностей соответствующих хранителей цифрового группового эталона за интервал времени [t₀, t₁], ^*_i-_i(t₀). Выходные сигналы соответствующих шестых сумматоров 22 подаются на входы соответствующих квадраторов 21, формирующих на своих выходах сигналы, характеризующие статистические дисперсии погрешностей соответствующих хранителей цифрового группового эталона ²_i = (^*_i-_i(t₀))². Сигналы с соответствующих квадраторов 21 подаются на соответствующие входы третьего умножителя 20 и первые входы соответствующих третьих делителей 19. На выходе третьего умножителя 20 формируется сигнал, характеризующий произведение статистических дисперсий погрешностей хранителей цифрового группового эталона Этот сигнал подается на вторые входы третьих делителей 19, на выходах которых формируются сигналы, характеризующие отношение произведения статистических дисперсий погрешностей хранителей цифрового группового эталона к статистическим дисперсиям погрешностей соответствующих хранителей цифрового группового эталона ²₂²₃...²_n,..., ²₁²₂...²_n-1. Сигналы с выходов соответствующих третьих делителей 19 подаются на соответствующие вторые входы вторых умножителей 15 и входы пятого сумматора 18, на выходе которого формируется сигнал, характеризующий их сумму ²₂²₃...²_n,..., ²₁²₂...²_n-1. На выходах вторых умножителей 15 формируются сигналы, характеризующие соответствующие произведения (X₁)²₂²₃...²_n,..., (X_n)²₁²₂...²_n-1, которые подаются на входы четвертого сумматора 16. На выходе четвертого сумматора 16 формируется сигнал, характеризующий сумму (X₁)²₂²₃...²_n+...+(X_n)²₁²₂...²_n-1. Этот сигнал подается на первый вход второго делителя 17, а на его второй вход подается сигнал от пятого сумматора 18, тем самым формируя на выходе второго делителя 17 сигнал, характеризующий оценку действительного значения единицы физической величины цифрового группового эталона, равную



Для подтверждения возможности осуществления заявляемого изобретения рассмотрим математическое обоснование вычислительного алгоритма, реализуемого устройством оценки действительного значения единицы физической величины цифрового группового эталона.

Рассмотрим следующую математическую модель измерений. Пусть в момент времени t₀ произвели сличение хранителей единицы физической величины цифрового группового эталона с исходным рабочим эталоном и получили следующие погрешности хранителей:



где _i(t₀) - погрешность i-го хранителя цифрового группового эталона в момент времени t₀;

X_i(t₀) - значение единицы физической величины i-го хранителя цифрового группового эталона в момент времени t₀;

Х₀ - значение единицы физической величины исходного рабочего эталона;

n - количество хранителей в цифровом групповом эталоне.

Тогда в момент времени t₁ проводятся сличения хранителей по схеме взаимных сличений. В общем случае, при количестве хранителей, равном n, возможно провести n(n-1)/2 сличений. С учетом (1) запишем уравнения сличений, здесь и в дальнейшем опуская обозначения момента времени t₁



где - соответственно значения погрешностей и значений единицы физической величины i, j-го хранителя цифрового группового эталона в момент времени t₁;

_i(j) - результат сличения в момент времени t₁.

Цифровой групповой эталон может быть сформирован как из равноточных, так и из разноточных средств измерений. Для случая неравноточных измерений введем матрицу весовых коэффициентов взаимных сличений [2]. Элементы этой матрицы (веса соответствующих сличений) определяются из выражения



где _dmin - основная допустимая погрешность самого высокоточного хранителя цифрового группового эталона;

_di, _dj - соответственно основные допустимые погрешности i-го и j-го хранителя, участвующие в соответствующем сличении.

Запишем уравнения (2) с учетом соответствующих весов сличений умножив эти уравнения слева и справа на соответствующие весовые коэффициенты (3)



В системе (4) из n(n-)/2 уравнений линейно инвариантными являются только n-1. Выбрав из (4) n-1 уравнений с большими весовыми коэффициентами, содержащих погрешности каждого хранителя цифрового группового эталона, необходимо дополнить получившуюся систему выражением для суммарной погрешности цифрового группового эталона , добившись тем самым вынужденной инвариантности системы из n уравнений



где _i - погрешность i-го хранителя цифрового группового эталона на момент сличений t₁.

Однако ввиду того, что величины _i невозможно определить без наличия исходного рабочего эталона, оценки погрешностей хранителей ^*_i определим на основе математического аппарата марковских случайных процессов для оценки максимального межповерочного интервала цифрового группового эталона [3].

Предположим, что значения погрешности единиц физических величин _i, i=1, n являются марковскими, описываются гауссовской плотностью вероятностью и следующим дифференциальным уравнением:



Задачу по определению межповерочного интервала Т_n для средств измерений, хранящих единицу физической величины в составе цифрового группового эталона, будем решать на основе уравнения Колмогорова-Фокера-Планка для случайных процессов. Прямое уравнение Колмогорова для n мер запишем в следующем виде:



где W(₁,..., _n, t) - плотность вероятности попадания значений погрешности физической величины в доверительный интервал (-_d; +_d);

K_2n - коэффициент диффузии для цифрового группового эталона.

Решением этого уравнения является функция [3]



где K_2(i) = ²_i - коэффициент диффузии i-го средства измерения цифрового группового эталона.

Для решения поставленной задачи необходимо найти плотность распределения действительного значения погрешности цифрового группового эталона т.е. W( t)



Выражение для W(, t) может быть получено в результате интегрирования промежуточной функции [3]



полученной путем замены переменных в уравнении (6), здесь







J - якобиан преобразования



Общее уравнение для W(,t) примет вид



При заданном доверительном интервале (-_d; +_d) и доверительной вероятности P(-_d; +_d), учитывая выражение (7) и выражение для вероятности попадания значения случайной величины в какой-либо конечный интервал, можно записать



Путем замены переменных приводим подынтегральное выражение в формуле (8) к виду функции ошибок (функции Лапласа), значение которой сведены в таблицы [4]



Общее решение уравнения для определения межповерочного интервала T_n для n средств измерений, входящих в цифровой групповой эталон, в этом случае примет вид



где Ф^-1(P(-_d, _d)) - функция, обратная Ф(P(-_d, _d)).

Решив подобную задачу для единичного средства измерений, получим выражение для межповерочного интервала хранителя цифрового группового эталона



где T_(i) - межповерочный интервал данного хранителя.

Выражение для оценки погрешностей хранителей ^*_i цифрового группового эталона примет вид



где t₁ - момент времени внутригрупповых сличений цифрового группового эталона (год).

Выражение для определения коэффициента диффузии i-го хранителя цифрового группового эталона K_2(i) имеет вид



С учетом (11, 12) выражение для оценки погрешностей хранителей ^*_i цифрового группового эталона примет вид



Таким образом, воспользовавшись (5, 11, 12), определим оценку суммарной погрешности цифрового группового эталона ^*_Σ



С учетом (4) запишем систему из n уравнений в матричном виде

M^* = N, (15)

где

где ^*_i - оценки основной погрешности i-х хранителей цифрового группового эталона,

Матрицу оценок ^* основных погрешностей хранителей цифрового группового эталона в момент времени t₁ находим из уравнения

^* = M^-1N. (16)

Обратная матрица коэффициентов системы М^-1 (16) принимает вид



Оценку значения единицы физической величины цифрового группового эталона по результатам взаимных сличений получим по критерию максимального правдоподобия.

Пусть действительное значение единицы физической величины i-го хранителя в цифровом групповом эталоне X_i подчиняется гауссовскому закону, тогда функция правдоподобия может быть записана в виде



где Х - действительное значение единицы физической величины цифрового группового эталона;

²_i - дисперсия X_i.

В силу независимости погрешностей функция правдоподобия для цифрового группового эталона запишется в виде



Уравнение оптимальной оценки значения единицы физической величины цифрового группового эталона Х* по критерию максимального правдоподобия имеет вид [5]

X*=arg max{p(X₁,...,X_n/X)}.

Запишем уравнение оценивания в общем виде, воспользовавшись необходимыми условиями экстремума



С учетом (17) уравнение оценивания примет вид



откуда



Так как в момент t₁ X_i и ²_i неизвестны, предлагается итоговое уравнение оценивания значения единицы физической величины записать с учетом статистических дисперсий ²_i, характеризующих изменение погрешности хранителей относительно предыдущей поверки X_i(t₀) (1)

X_i = X_i(t₀)+^*_i;

²_i = ²_i = (^*_i-_i(t₀))², (19)

где ²_i - статистическая дисперсия погрешности i-го хранителя цифрового группового эталона.

Согласно (18, 19) выражение для максимально правдоподобной оценки значения единицы физической величины цифрового группового эталона примет вид



Пример.

Имеется цифровой групповой эталон частоты, в состав которого входят пять низкочастотных прецизионных генераторов сигналов Г3-110 с погрешностью установки частоты f=3,010^-7 (f_nom=1[МГц], f_d=0,3[Гц]). По данным предыдущей поверки, проводимой в момент времени t₀ и осуществляемой по исходным мерам (стандарт частоты и времени Ч1-74), абсолютные погрешности хранителей данного цифрового группового эталона имеют следующие значения: ₁(t₀)=0 [Гц], ₂(t₀)=0,1 [Гц], ₃(t₀)=0 [Гц], ₄(t₀)=-0,1 [Гц], ₅(t₀)=0,2 [Гц]. Поскольку все хранители данного цифрового группового эталона одного класса точности, то весовые коэффициенты взаимных сличений одинаковы и равны После проведения взаимных сличений хранителей получены следующие значения абсолютных разностей частот ₁₍₂₎=0 [Гц], ₁₍₃₎=-0,5 [Гц] , ₁₍₄₎= -0,6 [Гц], ₁₍₅₎=0 [Гц]. Учитывая, что f_d=0,3 [Гц], доверительная вероятность P(-_d, _d) = 0,997 и межповерочный интервал для каждого генератора Т_i= 1 год, коэффициенты диффузии для каждого хранителя цифрового группового эталона согласно (12) будут равны K_(i)=0,01 [Гц²/год], Сличения производятся через полгода со дня последней поверки (t₁= 0,5), из (11) получим значения оценок погрешностей хранителей ^*_i=0,21 [Гц], Оценка суммарной погрешности цифрового группового эталона по (14) равна ^*_Σ= 1,05 [Гц] . Вынуждено инвариантная система с учетом этой оценки примет вид



Решив систему, получим оценки основных погрешностей цифрового группового эталона: ^*₁= 0,43 [Гц], ^*₂=0,43 [Гц], ^*₃=0,07 [Гц], ^*₄=-0,17 [Гц], ^*₅=0,43 [Гц]. Статистические дисперсии хранителей согласно (19) равны соответственно ²₁= 0,185 [Гц²] , ²₂=0,109 [Гц²], ²₃=4,910^-3 [Гц²], ²₄=4,910³ [Гц²], ²₅= 0,053 [Гц²] . Из (20) находим значение оценки единицы частоты, хранимой цифровым групповым эталоном f*=999999,854 [Гц] (f^*=1,4610^-7).

Для апробации разработанного устройства проводился натурный эксперимент по исследованию воспроизводимости единицы частоты цифровым групповым эталоном, групповой хранитель которого сформирован на базе четырех аттестованных стандартов частоты и времени Ч1-74 [6]. Достоверность оценок действительных значений основной погрешности по частоте определялась на основе сопоставления оценок, полученных по представленному выше алгоритму и оценок, полученных по методу средних арифметических значений, реализуемому прототипом, с действительными значениями этого параметра, которые в свою очередь были получены в результате сличения хранителей цифрового группового эталона с исходным рабочим эталоном частоты, в качестве которого использовался водородный стандарт частоты Ч1-75.

На фиг.2 представлен график годового изменения действительного значения основной относительной погрешности по частоте цифрового группового эталона, определенного на основе сличений с водородным стандартом Ч1-75 (кривая 1), оценок этой погрешности, полученных по алгоритму, реализуемому в предлагаемом устройстве (кривая 2), и оценок, определенных по методу среднего арифметического значения измеряемой величины, реализуемому в прототипе (кривая 3), относительно основной предельно допустимой погрешности по частоте стандартов Ч1-74 (прямая 4).

В результате проведенного натурного эксперимента установлено, что погрешность оценки действительного значения единицы частоты цифрового группового эталона, полученной по методу средних арифметических значений, реализуемому прототипом, на интервале времени 1 год составила в среднем 1,510^-10, что в два с половиной раза меньше предельно допустимой погрешности по частоте стандартов Ч1-74 (f= 3,5610^-10). Погрешность оценки действительного значения единицы частоты цифрового группового эталона, полученной по алгоритму, реализуемому в предлагаемом устройстве, составила в среднем 4,610^-11, что в семь раз меньше предельно допустимой погрешности и в три раза точнее оценки, полученной по методу, реализуемому прототипом. Результаты численного моделирования показали, что методическая погрешность, возникающая при использовании в цифровом групповом эталоне как равноточных, так и разноточных хранителей, на порядок меньше допустимой.

Таким образом, предлагаемое устройство может быть выполнено с использованием современной элементной базы - аналого-цифровых преобразователей, логических элементов - и по сравнению с прототипом обладает большей точностью оценки действительного значения единицы физической величины цифрового группового эталона.

Источники информации

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

2. Безуглов Д.А., Поморцев П.М.// Измерительная техника. - 2001. - 1, - с.3.

3. Безуглов Д.А., Поморцев П.М. // Измерительная техника. - 1998. - 11, - с.3.

4. ГОСТ 8.207-76. ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения.

5. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Высш. шк., 1998. 576 с.

6. Безуглов Д.А., Поморцев П.М. RU 2173856 С1, 10.7.2000.