Способ определения физических величин

 

Изобретени е позволяет повысить точность измерения различных физических величин. Устройство, реализующее способ, содержит переключатели 1 и 2, источники 3 и 4 измеряемой и тестовой физических величин, источник 9 физической величины, датчик 5 физической величины, вычислительный блок 6, индикатор 7, автомат 8 управления и управляемый делитель 10. Реализация способа позволяет получить код измеряемой физической величины, свободный от мультипликативной и нелинейной погрешностей датчика 5. 1 ил. а 5S (Л с со СП j 00 ел ГчЭ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОфМЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (511 4 G 01 R 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3978774/24-21 (22) 25.11.85 (46) 07.12.87. Бюл.¹ 45 (72) С.Ю.Лапунов (53) 621.3!7.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1078342, кл. G 01 R 17/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 789761, кл. G 01 R 17/02, 1978.

„.ЯК„1357 52 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ

ВЕЛИЧИН (57) Изобретение позволяет повысить точность измерения различных физических величин. Устройство, реализующее способ, содержит переключатели

1 и 2, источники 3 и 4 измеряемой и тестовой физических величин, источник

9 физической величины, датчик 5 физической величины, вычислительный блок

6, индикатор 7„ автомат 8 управления и управляемый делитель 10, Реализация способа позволяет получить код измеряемой физической величины, свободный от мультипликативной и нелинейной погрешностей датчика 5. 1 ил. (3) У = ktx + f(X)), 1

13578

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дЯя измерения различных физических (как электрических, так и неэлектрических) величин в широком диапазоне значений с повышенной точностью.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет исключения погрешности нелинейности. 10

На чертеже приведена структурная схема устройства для реализации способа измерения физических величин.

Устройство содержит переключатели

1 и 2, источник 3 измеряемой физичес- 15 кой величины, источник 4 тестовой физической величины, датчик 5 физической величины, вычислительный блок 6, индикатор 7, автомат 8 управления, дополнительный источник 9 физической величины, управляемый делитель 10, причем источники 3 и 4 соединены с входами переключателя 1, выход которого соединен с первым входом переключателя 2, второй вход переключате- 25 ля 2 через управляемый делитель 10 соединен с.выходом дополнительного источника 9, выход переключателя 2 через последовательно соединенные датчик 5 и вычислительный блок б 30 а соединен с входом индикатора 7, автомат 8 соединен с вычислительным блоком 6, переключателями 1 и 2, дополнительным источником 9 и управляемым делителем 10.

Устройство работает следующим образом.

Автомат 8 управления устанавливает переключатель 2 в положение 11, делитель 10 в положение, при котором

его коэффициент деления равен единице, В этом случае на вход датчика 5 поступают значения измеряемой физичес кой величины с выхода источника 9.

Градуировочная характеристика датчика 45

5 имеет следующий вид:

52 2

2 < 1 гX (2)

По команде автомата 8 управления на вход датчика 5 поступают последовательно с выхода источника 9 К различных значений измеряемой физической величины. На выходе датчика 5 получают 1". значений постоянного напряжения, которые преобразуются аналого-цифровым преобразователем, входящим в состав датчика 5, в значения цифрового кода Х„„X ...,,Х „, Эти коды вводятся в память блока 6. Исходя из соотношения (2),получают 1 уравнений, связывающих значения физической величины на входе датчика 5 со значениями постоянного напряжения

Y = k(X,+à<Х, +...+а Х, к (к<,к р,к

По команде автомата 8 делитель

10 устанавливается в положение, при котором его коэффициент деления равен

1/М. На выходе ис".очника 9 последовательно устанавливаются k значений измеряемой физической величины, а на вход датчика 5 эти значения физической величины поступают уменьшенные в М раз. На выходе датчика 5 имеем к значений постоянного напряжения, которые преобразуются аналого-цифровым преобразователем, входящим в состав датчика 5, в цифровой код X

Х . .. Х„. Данньн: цифровые коды вводятся и хранятся в памяти блока б. Исходя из уравнения (2), имея результаты измерений постоянного напряжения, получают k уравнений вида

= k(X +a,Õ, +.. ° +a Х, );

50 где k — крутизна датчика 5;

Г(Х) — нелинейность градуировочной характеристики датчика 5;

Y — измеряемая физическая величина;

Х вЂ” значение цифрового кода выходного сигнала датчика 5.

Представим нелинейность Г(Х) в виде полинома степени (р+1). (4 с а а а ь а a ° o o а ° a а à a a ° а ,4) у -= k(X +ка Х +...+а X„).

Поделив уравнения системы (3) на соответствующие уравнения системы (4), получают систему из k уравнений с (р+1) неизвестными: М, а,, а ао

1357852

Х,=МХ,+А,(MX, -X )+...+А (1Г, — Х, );.Х., =МХ,+А,(MX -X, )+...+А,(ИХ, -X ); (5) X„=MX„+A1(ГЙ „-Х )+

Решая систему (5), вычислительный блок 6 находит значения коэффициентов

А,,А,...,Ap и хранит их в своей оперативной памяти.

Затем по команде автомата 8 переключатель 2 переводится в положение

?, а переключатель 1 в положение П

При этом на вход датчика 5 поступает тестовая (эталонная) физическая величина Y . .На выходе датчика 5 имеем о постоянное напряжение, которое преоб- о разуется аналого-цифровым преобразователем, входящим в состав датчика

5, в цифровой код Х,, который вводится в память блока 6. Исходя из уравнения (2) Y и Х, связаны следувщими25 соотношением: (8) Определенное значение измеряемой физической величины внводится на индикатор 7.

Таким образом, способ измерения физических величин позволяет получать код измеряемой физической величины свободный от мультипликативной и нелинейной погрешностей датчика 5 °

Формула изобретения

Способ определения физических величин, заключающийся в том, что преобразуют в постоянное напряжение измеряемую У и тестовую Y физические величины, измеряют значения соответствующего постоянного напряжения Х и Х6, отличающийся тем; что, с целью повышения точности измерения, преобразуют k различных значений измеряемой физической величины в соответствующие постоянные напряжения

У измеряют k соответствующих значений постоянного напряжения, запоминают результаты измерений Х,, Х . . °, Х изменяют k значений измеряемой физической величины в М раз (при Г1 = 1), преобразуют измененные значения физической величины в соответствующие постоянные напряжения с последующим измерением соответствующих значений постоянного напряжения, запоминают результаты измерений X,,Õ,...,Х„, а измеряемую физическую величину У определяют из соотношения

+ A Xo + ° + АрХо постоянного напряжения Х,, Х,..., Х, Х,, Х, ..., Х, решая систему уравнений вида

Yî k(X0+A X + ° +А Xо

Используя найденные ранее значения 30 коэффициентов А, - .А, с помощью вычислительного блока 6 из уравнения (6) находят значение крутизны датчика 5 по формуле

Хо (1 + AiXo + ° ° ° + A Х, )

По команде автомата 8 переключатель 1 переводится в положение 1, при котором на вход датчика S посту- 4р пает измеряемая физическая величина

Y. На выходе датчика 5 получают цифровой код Х, которнй вводится в память блока 6. Блок 6, используя опрее. деленнь|е ранее значения крутизны k 45 и коэффициентов полинома нелинейности цатчика 5 A,,...,A, определяет энаI

Y = — o(X+AX + ... +АХ ) о где p c k-1; А,, ..., А — коэффициенты, значения которых определяют, используя ?1 результатов измерений к К

1 чение измеряемой физической величины по формуле

Х + А,Х + ... + А,Х

Х 1 + A X + ° + A Xî

1357852

+ А,(МХ, - Х, ) + ° ° 4 + AÐ(MX, Х ) = MX, Х МХ + А (МХ вЂ” Х ) +,. ° (А (МХ вЂ” Х );

° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° Э 4 ° ° 4 ° ° ° 4 ° 4 ° ° ° ° ° Э Э ° ° ° ° ° 4 ° ° ° ° ° ° ° ° ° Э ° ° ° ° °

Х„= МХ„

Составитель А.Семенчук

Редактор О,Головач Техред М,Дидык Корректор С.Шекмар

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 5993/44

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная.