Способ измерения физических величин

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, основанный на идентичном электрическом преобразовании измеряемой и опорной величин, делении функции преобразования измеряемой величины на компенсационный электрический сигнал и оценке значения измеряемой величины по значению частного от.указанного деления, о т л и ч а- . ю-Hi и и с я тем, что, с целью расширения-области практического использования за счет обеспечения линейной зависимости меясду результатами измерения и истинными значениями измеряемой величины, компенсационный электрический сигнал получают путем суммирования функции преобразования опорной величины с единичным весовым коэффициентом и функции преобразования измеряемой величины с долевым д весовым коэффициентом, значение кото-s рого выбирают пропорциональйым сте (Л С пени нелинейности функции преобразования измеряемой величина, а знак совпадающим со знаком отклонения от линейной характеристики преобразования .

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

PECllVSËÈК

1 к

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОС ДМ СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (21) 2651939/18-21 (22) 24.07.78 (46) 15.12.83. Бюл. Р 46 (72) Н. A. Давыдов, Н. С. Михальчук и А. В. Пак (71) Ордена Трудового Красного Знамени специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения

Научно-технического объединения .

AH СССР (53) 621.317 ° 7(088.8) (56) 1. Волгин Л. И. Линейные электрические преобразователи для измерительных приборов и систем. М., "Советское радио", 1971, с. 29, рис. 1.

9,а.

2. Авторское свидетельство СССР

В 268745, кл. 6 01 и 25/18, 1953 (прототип).

-(54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ

ВЕЛИЧИН, основанный на идентичном электрическом преобразовании измеряемой и опорной величин, делении фун,SU„„1 1055 А

3(59 G 01 R 15 10 G 01 R 19/10 кцни преобразования измеряемой величины на компенсационный электрический сигнал и оценке значения измеряемой величины по значению частного от.указанного деления, о т л и ч а- . ю-шийся тем, что, с целью расширения-области практического исггользования за счет обеспечения линейной зависимости между результатами измерения и истинными значениями измеряемой величины, компенсационный электрический сигнал получают путем суммирования функции преобразования опорной величины с единичным весовым коэффициентом и функции преобразования измеряемой величины с долевым весовым коэффициентом, значение кото-Рр рого выбирают пропорциональйым степени нелинейности функции преобразования измеряемой величины, а энаксовпадающим со знаком отклонения от линейной характеристики преобразова-ния.

1061055

Изобретение относится к электрическим измерениям электрических и неэлектрических величин и предназначено для использования при реализации различного рода контрольно-изме» рительной аппаратуры, например газоаналитических приборов.

Известен способ измерения физических величин, предусматривающий электрическое преобразование, измеряемой величины, формирование коррек, 10 тирующего сигнала с абсолютным значением, равным нелинейной составляющей Функции преобразования измеряемой величины,. но с противоположным знаком, суммирование функции преоб- 15 разования измеряемой величины с корректирующим сигналом и оценку значения измеряемой величины по значению полученной суммы P1) .

Недостаток известного способа свя 20 зан с наличием мультипликативной -.о-. ставляющей на разности измерения от различных факторов (например, колебаний температуры и давления окружающей среды), влияющих на процесс электрического преобразования измеря емой величины.

Наиболее близким к изобретению является способ измерения физических величин, заключающийся в идентичном электрическом преобразовании измеря» емой и опорной величин, деления .Функции преобразования измеряемой величины на компенсационный электрический сигнал, представляющий собой функцию преобразования опорной величины, и оценка значения измеряемой величины по значению частного от указанного деления f2) .

Указанный способ благодаря осуществлению операции деления позволя 40 ет исключить мультипликативную составляющую погрешности измерения.

Однако его недостаток определяется ограниченной областью практического использования, обусловленной невоз- 45 можностью применения при построении автоматизированных систем контроля и управления вследствие нелинейной в большинстве случаев проходной характеристики реализующего способ из 50 мерительного устройства.

Цель изобретения — расширение об ласти практического использования подобного способа за счет обеспечения линейной зависимости между результатами измерения и истинными значениями измеряемой величины.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения физических величин, основанном на 60 идентичном электрическом преобразовании измеряемой и опорной величин, делении функции преобразования измеряемой величины на компенсационный электрический сигнал я оценке значе ния измеряемой величины по значению частного от укаэанного деления, ком. пенсационный электрический сигнал получают путем суммирования функции преобразования опорной величины с единичным весовым коэффициентом и функции преобразования измеряемой величины с долевым весом коэффициентом, значение которого выбирают пропорциональным степени нелинейности функции преобразования измеряемой величины, а знак — совпадающих со знаком отклонения от линейной характеристики преобразования.

На фиг. 1 представлена общая структура устройства, реализующего предлагаемый способ измерения физических величин, на фиг. 2 а-Ь показаны временные диаграммы сигналов на выходах отдельных функциональных узлов, иллюстрирующие его работу.

В состав устройства входят идентичные электрические преобразователи

1 (фиг. 1) измеряемой величины и 2 епорной величины, блок 3 суммирования, входы которого соединены с выхо. дами преобразователей 1 и 2 соответственно с долевым (k < 1) и единичным весовыми коэффициентами, блок 4 делеййя, входы которого подключены к выходам преобразователя 1 измеряемой величины и блока 3 суммирования.

Измеряемая величина Х поступает на вход преобразователя 1 и преобразуется в нем в рабочий электрический сигнал 0;((фиг. 2, à, b). Одновремен но преобразователь 2 осуществляет преобразование опорной величины е в опорный электрический сигнал 0е, В блоке 3 суммирования производится сложение сигналов 0 и Ug. с весовыми коэффициентами: Ue + kUg. Блок

4 деления воспринимает сигнал Uy в качестве делимого, а сигнал U +

+ kUg - в качестве делителя. Выходной сигнал блока 4 вследствие исполь. зования идентичных преобразователей

1 и 2 практически не содержит мулвтипликативной составляющей погрешности измерения от колебаний темпера1 туры и давления окружающей среды, напряжения питания преобразователей

1 и 2, а также других факторов °

Если проходная характеристика . преобразователя 1 имеет вид выпуклой кривой (фиг, 2а),, т.е. чувствительность падает при .увеличении измеряемой величины Х, то коэффициент К выбирается отрицательным. В этом случае кривая U< +40„имеет падакщий характер.

Если проходная характеристика преобразователя 1 имеет вид вогнутой кривой (фиг. 2,Ь), т.е. его чувствительность возраста М при увеличении. измеряемой величины Х, то коэффициент М выбирается положительным.

„1061055 к Х,8

Хо

Х Хе

Хр Х

<Рие 2

BHHHHH Заказ 10033/47 Тираж 710 Подписное!

Филиал ППП- "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

В этом случае кривая Uq +.kU< имеет нарастающий характер.

Отличительный подход к формирова= нию делимого, поступающего в блок 4 деления, обеспечивает получение ли.нейной зависимости 08м» (Х) между результатами измерения и истинными значениями измеряемой величины (фиг. 2,8 ). При этом величина и знак коэффицйента определяются в соот-. ветствии с выражением.

Оа(и».г(х - Х ) - U» (Х - Х ))

7 х

Х, Хд а

/ где О - выходной сигнал преобразок вателя 1 при значении изме« 15 ряемой величины, равном Х,, U» - выходной сигнал преобразо-.

2 вателя 1 при значении измеряемой величины, равном Х, Хв - значение измеРЯемой величи« 20 ны., соответствующее началу диапазона измерения.

Таким образом, для настройки уст ройства требуется воспроизведение измеряемой величины только в трех точках диапазона измерения Х - Х, что значительно ускоряет и удешевляет процесс настройки, особенно для таких областей использования, как газоаналитическое приборостроение, где для воспроизведения любой точки требуется приготовление и аттестация соответствующей газовой смеси в баллоне.

Остаточная нелинейность зависимос ти между результатами измерения и истинными значениями измеряемой величины при реализации предлагаемого способа не превышает 1,2% от диапазона измерения при исходном отклоне. нии от линейной характеристики до

25 » °

Возможность получения унифицированного выходного сигнала предопределяет широкую область практического ис-.пользования предлагаемого способа, в частности в системах автома тиче кого контроля и управления,