Способ определения параметров инерционности датчиков физических величин и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения параметров инерционности (постоянных времени) датчиков различных физических величин, например температуры, давления и т.д. На первом временном интервале дифференциаторы 3 и 4 производят непрерывное измерение скоростей изменения показаний датчиков 1 и 2, помещенных в идентичные условия физической среды, в вычитателе 6 осуществляется их сравнение. Если на выбранном временном интервале сохраняется равенство этих скоростей (установившийся режим с постоянной скоростью изменения входного воздействия) через нуль-орган 8, реле 9 времени с перезапуском и элемент ИЛИ с запретом 10 запускается формирователь 11 импульсов, от которого срабатывают аналоговые ключи 13-15, RS-триггер 23, и начинает работать схема измерений. Первым блоком 16 деления определяется разность А г параметров инерционности обоих датчиков, которая запоминается в элементе 17 памяти. При этом умножитель 18, сумматор 19 и второй блок 21 деления формируют сигнал, пропорциональный постоянной времени п первого датчика, а второй сумматор 20 - сигнал, пропорциональный постоянной времени т% второго датчика. На втором временном интервале сравнения скоростей изменения показаний датчиков осуществляет компаратор 22. При их неравенстве, когда разность скоростей превышает установленный порог, через элемент И 24 и формирователь 25 дается разрешение на запись полученных результатов в блоки 26 и 27 регистрации, после чего срабатывает RS-триггер 23 и схема измерений возвращается в исходное состояние . Точность измерений и достоверность полученных результатов повышаются за счет того, что измерение параметров инерционности датчиков приводят непосредственно в процессе реально й работы датчиков в заданных условиях. 2 с.гтгцф-лы. 1 ил. сл о. ел о ы ho ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (ll) (я)э 6 01 0 21/00

ГОСУДАРСТВЕН1ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4670974/10 (22) 29.12.88 (46) 15,06.91..Бюл. М 22 (72) В.В.Дубовский (53) 53.087.61 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 632916, кл. G 01 К 15/00, 1978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИНЕРЦИОННОСТИ ДАТЧИКОВ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к и риборостроению и может быть использовано для определения параметров инерционности(постоянных времени) датчиков различных физических величин, например температуры, давления и т.д. Hs первом временном интервале дифференциаторы 3 и 4 производят непрерывное измерение скоростей изменения показаний датчиков 1 и 2, помещенных в идентичные условия физической среды,в вычитателе 6 осуществляется их сравнение.

Если на выбранном временном интервале сохраняется равенство этих скоростей (установившийся режим с постоянной скоростью изменения входного воздействия) через нуль-орган 8, реле 9 времени с перезапуском и элемент ИЛИ с запретом 10 запускается формирователь 11 импульсов, от которого срабатывают аналоговые ключи

13 — 15, RS-триггер 23, и начинает работать схема измерений. Первым блоком 16 деления определяется разность Лг параметров инерционности обоих датчиков, которая запоминается в элементе 17 памяти. При этом умножитель 18, сумматор 19 и второй блок

21 деления формируют сигнал, пропорциональный постоянной времени 1 первого датчика, а второй сумматор 20- сигнал. пропорциональный постоянной времени т2 второго датчика. На втором временном интервале сравнения скоростей изменения показаний датчиков осуществляет компаратор

22. При их неравенстве, когда разность скоростей превышает установленный порог, через элемент И 24 и формирователь 25 дается разрешение на запись полученных результатов в блоки 26 и 27 регистрации, после чего срабатывает RS-триггер 23 и схема измерений возвращается в исходное состояние. Точность измерений и достоверность полученных результатов повышаются за счет того, что измеренйе параметров инерционности датчиков прбводят непосредственно в процессе реальной работы датчиков в заданных условиях. 2 с.щф-лы, 1 ил.

1656325

40

50

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения параметров инерционности (постоянных времени) датчиков различных физических величин, например датчиков температуры, давления и т.д, в соответствующей измерительной аппаратуре.

Цель изобретения — повышение точности измерений и увеличение достоверности полученных результатов за счет проведения измерений в реальных условиях применения датчиков.

На чертеже представлена структурная схема устройства, с помощью. которого осуществляют предлагаемый способ.

Устройство содержит первый и второй датчики 1 и 2 физических величин с заведомо различными показателями инерционности, выходами подключенные к входам первого 3 и второго 4 дифференциаторов, а также к входам первого аычитателя 5. Устройство содержит также второй вычитатель

6, первый 7 и второй 8 нуль-органы, реле 9 времени с перезапуском, элемент ИЛИ С

ЗАПРЕТОМ 10, первый формирователь 11 импульсов, инвертор 12, три аналоговых ключа 13, 14 и 15, первый блок 16 деления, элемент 17 памяти, блок 18 умножения, первыйй 19 и второй 20 сумматоры, второй блок

21 деления, компаратор 22, RS-триггер 23, элемент И 24, второй формирователь 25 импульсов, первый 26 и второй 27 блоки регистрации.

Выходы первого и второгодифференциаторов 3 и 4 соединены с входами второго аычитателя 6, выходом связанного через последовательно включенные второй нуль-ор-ган 8 и реле 9 времени с перезапуском, с входом "Запрет" элемента ИЛИ С ЗАПРЕТОМ 10, к информационному входу которого подсоединен через первый нуль-орган 7 выход первого дифференциатора 3. Выход элемента ИЛИ С ЗАПРЕТОМ 10 через первый формирователь 11 импульсов подключен к S-входу RS-триггера 23 и к управляющим входам первого 13, второго 14 и третьего 15 аналоговых ключей, информационные входы которых соединены сооТВВТстаенно с выходом второго дифференциатора 4, с выходом через инвертор 12 первоro вычитателя 5 и с выходом первого блока

16 деления. Выходы аналоговых ключей 13—

15 соединены соответственно с первым и вторым входами первого блока 16 деления и с входом элемента 17 памяти, выход которого через последовательно включенные блок 18 умножения, первый сумматор 19 и второй блок 21 деления связан с информационным входом первого блока 26 регистрации, а через второй сумматор 20 — с

25 информационным входом второго блока 27 регистрации.

Управляющие входы обоих блоков регистрации и R-вход RS-триггера 23 подключены к выходу второго формирователя 25 импульсов, входом соединенного с выходом элемента И 24, к входам которого подсоединены выход RS-триггера 23 и выход компаратора 22, входом связанного с выходом второго вычитателя 6. Второй вход блока 18 умножения соединен с выходом второго дифференциатора 4, второй вход первого сумматора 19 — с выходом nepsoro вычитателя 5, второй вход второго блока 21 деления — с выходом второго вычитателя 6, а выход второго блока.21 деления — с вторым входом второго сумматора 20.

Техническая сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Если в реальных условиях режима эксплуатации датчика (или близкого к нему специально созданного измерительного режима) выделить достаточно продолжительный интервал времени с постоянным линейным изменением скорости входного воздействия, т.е, при x(t) - а = const, то для показаний у(т) датчика справедливо выражение у(т) = x(t) — а г, (1) где t — параметр инерционности (постоянная времени) данного датчика, Для двух датчиков с заведомо различной инерционностью ti тг, помещенных в идентичные условия физической среды, на основании выражения (1) получим у1(т) — уг(т) = (гг — tt) а, (2) кроме того, из равенства (1) следует

y t(t) = yz(t) = х(т) = а (3)

Совместное решение уравнений (2) и (3)дает

Ьt=rz — ti = (4) где v (t) — уг(т) — разность показаний датчиков в установившемся режиме; у(т) = х(т) = а — скорость изменения показаний любого из датчиков, равная в установившемся режиме скорости изменения входного воздействия на датчики; поэтому возникает задача выявления достаточно продолжительных интервалов времени,,соответствующих установившемуся режиму с постоянной скоростью изменения входного воздействия. Само входное воздействие обычно недоступно для непосредственного измерения его скорости изменения, а требуемая продолжительность установившегося режима зависит от неизвестных (их еще предстоит определить) параметров инерционности датчиков, что связано с за1656325

Ан + Л « н ивЂ

Лчн и второго датчика по формуле

<2 = <1+ +<

Устройство, с помощью которого осуществляют предлагаемый способ, работает следующим образом.

На первом этапе с помощью первого и второго дифференциаторов 3 и 4 и второго вычитателя 6 осуществляют непрерывное измерение и сопоставление скоростей изменения показаний датчиков 1 и 2. При равенстве этих скоростей срабатывает второй нуль-орган 8 и запускает реле 9 времени с перезапуском, Если в пределах установленной выдержки времени этого реле равенство скоростей нарушается, то элементы 8 и 9 возвращаются в исходное состояние. Если равенство скоростей сохраняется в течение заданного интервала времени (которое выбирается эмпирически, с учетом свойств входного воздействия на датчики), установленного в реле 9 времени, последнее срабатывает и сигнал поступает на информационный вход элемента ИЛИ С ЗАПРЕТОМ

10. Если при этом скорости изменения показаний датчиков отличны ат нуля, на выходе первого нуль-органа 7 отсутствует сигнал запрета длл элемента 10, сигнал с выхода реле 9 времени проходит через элемент 10 и запускает первый формирователь ","- импульсов, от которого срабатывает RS- риггер и все три аналоговых ключа 13, 14 „ ; 5. о первом блоке 16 деления при этом определяется разность показателей инерционности датчиков в соответствии с формулой (4), которая запоминается в элементе 17 памяти.

На втором этапе сопоставление скоростей изменения показаний датчиков выполняет кампаратар 22. Как только разность скоростей превысит установленный порог, выходной сигнал компаратара 22 через элемент И 24 запускает второй формирователь

25 импульсов, выходной импульс которого возвращает в исходное состояние RS-триггер 23 и дает разрешение на регистрацию сигналов с информационных входов первого и второго блоков 26 и 27 регистрации. На входе блока 26 при этом присутствует сигнал, пропорциональный показателю инерционности (постоянной времени) первого датчика 1, сформированный в соответствли с фЬрмулой (9) элементами 18, 19 и 21. На входе второго блока 27 регистрации сигнал пропорционален постоянной времени второго датчика 2, этот сигнал формируется вторым сумматором 20 в соответствии с формулой (10). После завершения измере15

5С ний устройство находится в исходном состоянии.

Предлагаемый способ, осуществляемый с помощью описанного выше реализующего устройства, позволяет повысить точность определения параметров инерционности датчиков различных физических величин, а также увеличить достоверность полученных результатов за счет проведения измерений параметров инерционности датчиков непосредственно в процессе работы этих датчиков в реальных физических условиях их применения, Формула изобретения

1. Способ определения параметров инерционности датчиков физических ве; лчин, при котором два датчика с заведамб

Различной инерционностью помещают в идентичные услав я физической среды, измеряют разность их показаний и скорость изменения -nvõ показаний и па расчетным формулам вычисляют параметры инерционности аболл датчиков, о, л и ч a:ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения достоверности полученных результатов, датчики помещают в реальную физическую среду, в процессе измерения выделяют nepBb:!1 временной ин«ераал с постоянной, отличной ат нуля и одинаковой p «R обоих $8T 1éKo сКоро стью ус изменения их показаний, в течение этага временного интервала измеряют скорость vyct M разность Аус«показаний первого и второго датчиков, вычисляют разность

Ьг параметров инерционности первого 1 и второго т2 датчиков па формуле Л к = t2 — р =

= Аус«/vyc«. после чего, продолжая процесс измерений, выделяют второй временной интервал с неравными одна другой скоростями изменения показаний обоих датчиков, в произвольный момент времени второго временного интервала одновременно измеряют разность Ан показаний второго и первого датчиков, разность ЬЧн скоростей изменения показаний первого и второго датчиков, а также скорость Ч„изменения показаний второго датчика, после чего определяют параметры инерционности обоих датчиков по формулам

Ан + Лг чн

C1 = « н

T2=T1+ Л7, 2. Устройство для определения параметров инерционности датчиков физических величин, содержащее клеммы подключения двух датчиков с заведома различной инерционностью, подключенные к входам первого и второго дифференциатарав, выходами связанных с входами первого вычи1656325

Составитель А.Луканин

Редактор М.Келемеш Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Заказ 2044 Тираж 326 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 тателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения достоверности полученных результатов, в него введены второй вычитатель, два нуль-органа, реле времени с перезапуском, элемент ИЛИ С ЗАПРЕТОМ; два формирователя импульсов, инвертор, три аналоговых, ключа, элемент памяти, два блока деления, компаратор, блок умножения, два сумматора, RS-триггер, элемент И и два блока регистрации, выход первого дифференциатора связан через первый нуль-орган с входом "Запрет" элемента ИЛИ С ЗАПРЕТ0М к информационному входу которого подсоединен через последовательно включенные второй нуль-орган и реле времени с перезапуском выход второго вычитателя, к первому и второму входам которого подключены соответственно выходы первого и второго дифференциаторов, выход элемента ИЛИ С ЗАПРЕТОМ через первый формирователь импульсов соединен с S-входом

RS-триггера и с управляющими входами первого, второго и третьего аналоговых ключей, информационные входы которых . соединены соответственно с выходом второго дифференциатора, с выходом через инвертор первого вычитателя и с выходом первого блока деления, а выходы этих ключей соединены соответственно с первым и вто5 рым входами первого блока деления и с входом элемента памяти, выход которого через последовательно включенные блок умножения, первый сумматор и второй блок деления подлючен к информационному вхо10 ду первого блока регистрации, а через второй сумматор — к информационному входу второго блока регистрации, при этом управляющие входы обоих блоков регистрации и

R-вход RS-триггера подключены к выходу

15 второго формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И, к входам которого подсоединены выход RS.триггера и выход компаратора, входом связанного с выходом второго вычитателя, к

20 вторым входам блока умножения, первого сумматора, второго блока деления и второго сумматора подключены выходы соответственно второго дифференциатора, первого вычитателя, второго вычитателя и второго

25 блока деления.