ESTIMATION OF THE ERROR OF ANALOG-TO-DIGITAL CONVERSION IN INFORMATION AND MEASUREMENT SYSTEMS
Authors: Курносов Р.Ю. 
Published: October 2024

Основное направление развития измерений в современной производственной практике определяется широким применением все более сложных информационно-измерительных и управляющих систем. В связи с этим возрастают требования к качеству и, прежде всего, метрологической надежности измерительных каналов этих систем и составляющих блоков, которая определяется состоянием метрологических характеристик исследуемых измерительных средств и в первую очередь значениями их погрешности. В статье рассматривается проведение оценки погрешности блока аналого-цифрового преобразователя в структуре информационно-измерительных систем. Для решения поставленной задачи применяется метод метрологического анализа процедуры аналого-цифрового преобразования, основанный на формировании аналитического описания исследуемых метрологических характеристик. Этот метод базируется на применении базы априорной информации, представленной в виде уравнений измерений и математических моделей объектов, условий и измерительных средств. Проведение метрологического анализа дает возможность сформировать формализованное описание процедуры аналого-цифрового преобразования исходя из функционального назначения рассматриваемого блока и определения этапов соответствующих последовательных преобразований: дискретизация, квантование и масштабирование. Полученные в результате проведенных расчетов параметры дают возможность сформировать необходимую базу данных для реализации алгоритма имитационного моделирования искомых вероятностных характеристик погрешности процедуры аналого-цифрового преобразования. Таким образом, использование приемов метрологического анализа позволяющего на основе составления уравнения измерений получить расчетные зависимости для оценки погрешностей измерительной процедуры аналого-цифрового преобразования дает возможность оценить точность проектируемого блока аналого-цифрового преобразования в структуре информационно-измерительных систем.
The main direction of measurement development in modern industrial practice is determined by the widespread use of increasingly complex information-measuring and control systems. In this regard, the increasing demands on quality and, above all, the metrological reliability of the measuring channels of these systems and components, which is determined by the condition of metrological characteristics of measuring first values of their error. The article deals with the estimation of the error of the analog-to-digital Converter unit in the structure of information and measurement systems. To solve this problem, the method of metrological analysis of the analog-to-digital conversion procedure is used, based on the formation of an analytical description of the metrological characteristics under study. This method is based on the use of a base of a priori information presented in the form of measurement equations and mathematical models of objects, conditions, and measuring instruments. Metrological analysis makes it possible to form a formalized description of the analog-to-digital conversion procedure based on the functional purpose of the block under consideration and determining the stages of the corresponding sequential transformations: sampling, quantization, and scaling. The parameters obtained as a result of the calculations make it possible to form the necessary database for implementing the simulation algorithm for the desired probabilistic error characteristics of the analog-to-digital conversion procedure. Thus, the use of metrological analysis techniques that allow us to obtain calculated dependences for estimating errors in the measurement procedure of analog-to-digital conversion based on the calculation of the measurement equation makes it possible to evaluate the accuracy of the designed analog-to-digital conversion unit in the structure of information and measurement systems.