Способ измерения электрических и неэлектрических величин

 

Изобретение относится к измерительной технике и преимущественно может быть использовано при реализации информационно-измерительных систем. Цель изобретения - повышение точности путем более короткого временного интервала выполнения последовательных тактов измерения, меньшего влияния нелинейности реальной функции преобразования, повышения точности формирования меры Θ. СПОСОБ СОСТОИТ В ТОМ, ЧТО ИЗМЕРЯЮТ ИССЛЕДУЕМЫЙ ПАРАМЕТР, ЗАТЕМ ИЗМЕРЯЮТ ИССЛЕДУЕМЫЙ ПАРАМЕТР ВМЕСТЕ С ОБРАЗЦОВОЙ МЕРОЙ Θ, выбирают образцовую меру Θ 0, значение которой находится в области изменения исследуемого параметра, сравнивают исследуемый параметр с выбранным значением меры и с момента совпадения значения меры Θ 0 и исследуемого параметра к входу измерительного блока периодически подключают источник необразцового сигнала фиксированной величины, измеряют исследуемый параметр вместе с необразцовым сигналом, запоминают значение выходного сигнала, соответствующее результатам измерения, и число подключений источника необразцового сигнала, отключают необразцовый сигнал, продолжают измерения исследуемого параметра, при этом все последующие операции, после первого подключения источника необразцового сигнала, выполняют в момент появления на выходе измерительного блока выходного сигнала, равного по значению ранее запомненным сигналам при измерении параметра вместе с образцовым сигналом, затем к выходу измерительного блока подключают образцовую меру Θ 0, запоминают значения выходных сигналов измерительного устройства в момент подключения меры и в момент измерения параметра вместе с мерой, отключают меру, выражают полученные значения выходных сигналов в размерности единиц фиксированного значения необразцового сигнала, определяют их разность, приравнивают ее известному значению образцовой меры Θ и находят значение необразцового сигнала фиксированной величины в установленных для параметров единицах измерения, а действительные значения исследуемого параметра определяют по формуле. 1 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (я)5 G 01 R 19 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4448727/24-21 (22) 27.06. 88 (46) 23 . 09. 90. Бюл. 35 (72) А.С. Ракушин и С.Е. Каранденков (53) 621.317.725 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1126885, кл. G 01 R 19/00, 1982. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

И НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН (57) Изобретение относится к измерительной технике и преимущественно может быть использовано при реализации информационно-измерительных систем. Цель изобретения — повышение точности путем более короткого временного интервала выполнения последовательных тактов измерения, меньшего влияния нелинейности реальной функции преобразования, повьппения точности формирования меры 8. Способ состоит в том, что измеряют исследуемый параметр, затем измеряют исследуемый параметр вместе с образцовой мерой

9, выбирают образцовую меру 8цп, значение которой находится в области изменения исследуемого параметра, сравнивают исследуемый параметр с выбранным значением меры и с момента совпадения значения меры 9 и исследуемогп параметра к входу измерительного блока периодически подключают источ. ник необразцового сигнала фиксированИзобретение относится к измерительной технике и преимущественно может быть использовано при реализации информационно-измерительных систем.

„.Я0„„1594436 А 1

2 ной величины, измеряют исследуемый параметр вместе с,необразцовым сигналом, запоминают значение выходного сигнала, соответствующее разультатам измерения, и число подключений источника необразцового сигнала, о-.ключают необраэцовый сигнал, продолжают измерения исследуемого параметра, при этом все последующие операции, после первого подключения источника необразцового сигнала, выполняют в момент появления на выходе измерительного блока выходного сигнала, равного по значению ранее запомненным сигналам при . измерении параметра вместе с образцовым сигналом, затем к выходу изме- а рительного блока подключают образцовую меру 8, запоминают значения выходных сигналов измерительного устройстна н момент подключения мерю и е момент измерения параметров вместе с мерой, отключают меру, выражают полу" ченные знчения выходных сигналов в размерности единиц фиксированного значения необразцового сигнала, определяют их разность, приравнивают ее известному значению образцовои меры 8 и на- 4 ходят значение необразцового сигнала ФМ фиксированной величины в установлен- фФ ных для параметров единицах измерения, ф а действительные значения исследуемоrо параметра определяют по формуле. ил.

Цель изобретения — повышение точности путем более короткого временного интервала выполнения посдедовательных тактов измерения, меньшего влия3594436 ния нелинейности реальной функции преобразования, повьппенно11 точности формирования меры 8.

На чертеже изображена схема устрой5 ства, реализующего способ.

Устройство содержит однозначную образцовую меру 1 (значением 9 ), образцовую меру 2 (значением 8 ), источник 3 необразцового сигнала фиксиро- 1П ванной величины, измерительный блок 4, блок 5 обработки и управления, блок 6 сравнения значения исследуемого па-рйметра с мерой 9, сумматор 7, управляемые ключевые элементы 8 и 9. )$

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Измеряемый параметр Х ч:ерез сумматор 7 подается к выходу измерительного блока 4, преобразующего его в выходной сигнал Y- Одновременно измеряемый сигнал поступает на блок 6 сравнения, где сравнивается со значе—

НЙем 8„ меры 2.

Выбор значения 0 меры 2 осуществ- 2g ляется следующим образом„ Анализируется рабочая область измерения исслеI дуемого параметра Х и характер изменения показаний измерительного блока

4 при подключении к нему исследуемого Зп параметра Х вЂ” "скачкообразный" или

1 I,11 постепенный. При скачкообразном изменении показаний зн аченне 8, выб ирае тся близким к границе рабочей области иэ«eHeI1!m исследуемого параметра. При

Постепенном изменении показаний измерительного блока (постепенный выход на рабочий режим измерений) значение 6 может быть любым, включая а

Ф нулевое значение. В качестве меры (, tt ll может быть использована реперная точка исследуемого процесса, в этом случае устройство, реализующее способ, Вместо блока 6 сравнения должно содержать датчик, реагирующий на дости-

11 жение исследуемым параметром реперной" точки (например, в полупроводниковых элементах при определенной темПературе в области криогенных значе-. ний достигается явление сверхпроводимости, которое может быть использовано в качестве признака, характери11 зующего определенную "реперную точку температуры).

В момент совпадения значения 8„

55 меры 2 и значения исследуемого параметра Х к входу измерительного блока

4 через ключевой элеменI 9 подключают источник 3 необразцового сигнала

<риксиров11нно11 величины. Изыеряют сумму..значвн 1й Хо параметра и R. Необразцового с11Г11ала От источника 3, запоминают но1тученный на вь!ходе рез-ультат Y It, 1, Означает результат. свя1 занный с Операциями с необразцовым сиГналом » затеM Отключают истОчник

3 необразцового сигнала и продолжают измерения параметра Х, Значения Y Р д (при измерении Х = I.." ) и Y. II харак—

tf теризуют границы линеаризованного участка ф ;нкции преобразования измерительного блока :. и запо1»1чнсются в блоке 5 Обрадо ;. .;и управлен .и1 который управп11ет рабсто-" ключевых элементов 8 и 9. При цостичении иссле дуемым пар.-.. етром значения, состветст1 вующего вькодному скгналу 7, блок

5 замыкает ".111оченой элемент 9 и на выходе иенеpHI » л" 11ОГО блока. поду - азО 1 реэульта 1 1 <) G I opt-!11 зяпом&1аа тся .в блоке 5 I. Iка .естье новой Гв;нины линеаризоаанного у-:аст»!B= - ате1» блок

5 размыка::-.т кт11чевой элем - Hт 9, отключая исто .;:нь11; 3 необ;.азцового сигнала.

В да11ь;1ейюем„в процессе изм.:-нения исследуемого пар метра Х, Госледовательност... o«epB. ий = необразцов1м сигнало1»1,, H ап за1злен::ьж HB. линеариз B цию реал1,ной,11ун1п-,ии пр Образ Ования измерит- льно1 О ус": р r1 . cTHB сохраняет аналогичнаlH IToj! II,! QK, При э том кажд 1Й из полученных результатов измерения

Y такой, что Y(,<Ó. 6У, и в

1- k 1 Ic, 11 блоке 5 Об :. аабот1<:и,выражается в размерности ед1 ниц фиксированного значения необразцового сигнала, Для этого находятся разности Y — Y II н Y — Y Ь» % и их отношение„которое складывается с порядковым номером Ь: под1слючения истОчника нвобразцОБ ОГО си1 нала тогда! где 8 — зна-:ение необразцового сигнала o i>:crotInHKB 31 выражении представляе 1 сОбОЙ едини цу измерения.

Перевсд значений Х,- исследуемого параметр-.. в установленную для них размерность осуществляется после измерения сдного из зна:ений Х пара3 метра соеместно с Образцовой мерой 1 значения 6. Для этого блок 5 ";азыкает ключевэй элемент 8 и подключает

1594436

k, n- число подключений источника необразцового сигнала;

Y; — значение выходного сигнала при измерении i-го значения параметра (Y (У. < Y );

4

У, Y — значения выходных сигналов, ЪФ1 соответствующие измерениям параметра вместе с необразцовым сигналом при его k-.ì (k + 1)-м подключениях;

К вЂ” значение необразцового сигнала фиксированной величины в установленных единицах изме- 15 рения.

Для реализации способа не требуется разработка специальных технических средств, особенно при его использовании в информационно-измерительной . g0 технике. Функции блока 5 могут выполняться 3ВМ или децентрализованными микропроцессорами, входящими в состав

ИИС. Реализация источника 3 необразцового сигнала зависит от контретных 25 свойств исследуемого параметра, при этом реализуемость определяется самой возможностью измерения параметра и возможностью создания меры соответствующей физической величины. 30

Данный способ измерения обеспечивает инвариантность результатов измерения к стабильности параметров реальной функции преобразования. а

Упрощение технической реализации осуществляется за:.счет более простых требований (условий), выполнение которых обеспечивает независимость результата измерения от параметров 40 функции преобразования измерительного устройства: исследуемый параметр должен быть неизменным в течение только двух (а не ч тырех) тактов измерений, результаты только двух тактовых измерений (измерение параметра и измерение параметра совместно с фиксированным значением необразцового сигнала) должны принадлежать линейному участку функции преобразования измерительного устройства, т.е. только значение необразцового сигнала определяет длину участка функции преобразования, подлежащего линейной аппроксимации; необходимы две однозначS5 ные меры 8 и 8, а не набор мер; исследуемый параметр может не отключаться от измерительного устройства в процессе реализации способ а.

Данный способ перед промышленным применением требует выбора (создания) однозначных мер д и 9, источника необразцового сигнала фиксированной величины и сумматора с учетом информации об особенностях процессов изменения исследуемого параматра, целей измерения и сравнительной .оценки продолжительности непрерывных измерений и временной стабильности влиявших факторов в реальных условиях.

Формула изобретения

Способ измерения электрических и неэлектрических величин, состоящий в том, что измеряют исследуемый параметр, затем измеряют исследуемый параметр вместе с образцовой мерой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, выбирают образцовую меру, значение которой находится в области исследуемого параметра, сравнивают исследуемый параметр с выбранным значением меры и с момента совпадения значения меры и исследуемого параметра к входу измерительного блока периодически подключают источник необразцового сигнала фиксированной величины, измеряют исследуемый параметр вместе с необразцовым сигналом, запоминают значения выходного сигнала, соответствующие результатам измерения, и число nîäключений источника необразцового сигнала, отключают источник необразцового сигнала, затем все последующие, после первого, подключения источника необразцового сигнала измерения исследуемого параметра выполняют в момент появления выходного сигнала, равного по величине значению ранее запомненных при измерении исследуемого параметра вместе с необразцовым сигналом, далее к входу измерительного блока подключают образцовую меру,,запоминают значения выходных сигналов из-, мерительного блока в момент подключения меры и в момент измерения исследуемого параметра вместе с мерой, отключают меру, выражают полученные значения выходных сигналов в размерности единиц фиксированного значения необразцового сигнала, определяют их разность, приравнивают.ее известному значению образцовой меры и находят значение необразцового сигнала фиксированной величины в уста30

5 159443 образцовую меру 1 через сумматор 7 совместно с параметром Х к входу из-1

) мерительного блока 4, При этом в бло" ке 5 запоминается значение Y выходного сигнала, соответствующее значению Х параметра в момент подключе3 ния меры, и значение У выходного сигнала, соответствующее сумме значений Х + 8 параме ера и меры 1, 10

Момент подключения меры 1 относительно начала процесса измерений определяется значимостью тех или иных участков диапазона изменений пара- метра по отношению к конкретной цели измерений, так как высокая точность определения действительных значений параметра достигается в способе после выполнения операций, . связанных с образцовой мерой 1. До этого момента все измеренные значения параметра выражаются в размерности единиц необразцового сигнала, т.е. известны приближенно, но эта приближенность является достаточной для определения мо- д5 мента подключения меры I. .Это объясняется тем, что, как правило, в реальном масштабе времени выполняются измерения, связанные непосредственно с процессами управления (контроля) .

Для процессов управления (контроля) в диапазоне на>людаемого изменения параметра всегда можно выделить участки, представ тающие собой наиболее важное (критическое) значение для

35 целей контроля (управления), т. е, операции с образцовой мерой 1 должны выполняться раньше, чем значение исследуемого параметра, а также сумма параметра и меры достигнет значимых зон 4 изменения параметра. В измерительных системах (например, тедеметрические системы) наблюдения эа изменением параметра в целях изучения какого †ли процесса обычно не связаны с обработкой и использованием измерительной информации в реальном масштабе вре— мени, поэтому момен| подключения меры можно выбирать гроиэвольно„

Если свойства физической величины, параметр которой измеряется, позволяют вычитать физическую меру из па— раметра, тогда в блоке 5 обработки действительное значение необразцового сигнала может быть получено сразу же после операции подключения меры 1 к измерительному устройству. В противном случае измерение параметра сов местно с мерой 1 вызовет появление на

Х.==Х+(1,+ УУе") 4 уг «су. <уг

j o YC Ye k 1 е1 1 (с|.|

Х. -О=Х+(и+," ") L; У,-.У. УЕ

У +Y n /О n++ сии ев

Затем определяется их разность и находят значение С необразцового сигнала в установленной для параметра раэмерности у| -уГ>, у|В -уЕл ) тогда текущие значения параметра Х определяются в бло ке 5 в в иде (Y; — Уе|, )

У -Уе

1|... текущее значение исследуемого параметра; значение меры 2;

Х g+

Где Х.

6 6 выходе измерительного блока 4 такого значения Y.> сигнала, которое может быть выражено в размерности единиц необразцового сигнала только после достижения параметром соответствующей ,области значений. Величина такого

"скачка" и соответствующее ему время, необходимое для передачи единиц установленной размерности от меры 1 к измеренным значениям параметра, зависи.: от скорости изменения параметра и; от значений 9 меры 1 и 2 необразцового сигнала. Например, при 6 (E результат измерения в установленных для него единицах измерения можно получить сразу после подключения меры 1 (в 1 амках линеаризированного участza aY è Yg«).

Прй всех возможных вариантах подключения меры 1 на выходе измеретельного блока 4 в конечном итоге будут зарегистрированы: два значения выходного сигнала — У, соответствующее значению Х параметра в момент подключения меры, и Y., соответствующее результату измерения суммы значений Х + 9 параметра и меры 1.

Учитывая, что в процессе измерений число подключений источника 3 необразцового сигнала фиксируется для каждого нового линеариэированного участка функции преобразования, в блоке 5 обработки выражают полученные значения Y. и У> < выходного сигнала в разJ мерности едйниц 1: необразцового сигнала

= x0+ (k

О где у, 1

Составитель Е. Кущ

Редактор С. Пекарь Техред M.Ходанич Корректор О. Ципле

Заказ 2825 Тираж 558 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101.1594436 новленных для параметра единицах измерения, а действительные значения исследуемого параметра Х; определяют по формуле

5 ус уе +1 k э н ач ение и араме тр а, соответствующее значению меры 6, число.. подключений источника необразцового сигнала; значение. выходного сиг- 15 нала при измерении i-го значения параметра, при этом Уу 4У 6Y g б1

Y<, Yg — значения выходных сиг1с налов, соответствующих измерениям исследуемого параметра вместе с необразцовым сигналом фиксированной величины при его k-и и (k + 1)-м под ключ ен ия х 9

f — значение необразцового сигнала фиксированной величины в установленных для параметра единицах измерения.