Способ измерения электрических и неэлектрических параметров

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<>789761

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15. 02. 78 (21) 2580497/18-21 (51)М. Нл.3

6 О1 R 17/02

G 01 R 19/00 с присоединением заявки М (23) Г3риоритет—

Государственный комитет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 2ЗД28 Бюллетень Н9 47

Дата опубликования описания 2 12.80 (53) УДК 621. 317. .725(088.8) (72) Автор изобретения

В. И. Губарь

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

И НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

30

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при реализации различных коммутационных методов преобразования, а также в системах "обе- 5 гающего" контроля и многоканальных измерительных устройствах с временным разделением каналов.

Известен способ измерения электрических н незлектрических параметров, 30 предусматривающий проведение измерительных операций над входным сигналом при разомкнутой и замкнутой цепи обратной связи преобразующего блока, а также при измененном коэффи- )5 циенте обратной связи с последующей обработкой результатов измерения 1) .

Однако в известном способе не используются какие-либо тестовые сигналы, в связи с чем точность измере- 20 ния оказывается невысокой.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ измерения электрических и неэлектрических параметров, основанный на преобразовании н измерении вкодного и тестового сигналов с последующей совместной обработкой результатов измерений P) .

Недостаток известного способа связан с большими динамическими погрешностями измерения, обусловленными переходныМи процессами при переключении входного и тестового сигналов на зажюаах инерционного канала преобразования.

Кель изобретенйя — повьхаение точности измерения при сохранении малого времени реализации измерительного цикла.

Для достижения указанной цели в способе измерения электрических и не-, электрических параметров, основанном на преобразовании и измерении входного и тестового сигналов с последующей совместной обработкой результатов измерений, входной и тестовый сигналы измеряют повторно с задержкой по времени, определяемой видом преобразования, а результаты измерений одноименных сигналов суммируют с весовыми коэффициентами, соответствующими передаточныМ функциям каналов измерения.

На фиг. 1 в качестве устройства, реализующего предлагаемый способ измерения электрических и неэлектрических параметров, изображена функциональная схема вольтметра переменно789761 го напряжения с коррекций погрешностей; на фиг. 2 проведены диаграммы, поясняющие его работу.

Вольтметр содержит переключатели

1 и 2, выходы которых, соответственно, через преобразователи 3 и 4 переменного напряжения в постоянное, также делитель напряжения 5 соединены со входами сумматора 6. Выход сумматора б через вычислительный блок 7 подключен ко входу индикатора 8. Автомат управления 9 своими выходами соединен с управляющими входами вычислительного блока 7 и переключателей 1 и 2, причем с последним соединение осуществлено через блок временной задержки 10.

Входы переключателей 1 и 2 попарно подключены к источнику измеряемого напряжения Х и источнику тестового напряжения Хд.

Вольтметр переменного напряжения, реализующий предлагаемый способ измерения, работает в два такта.

В первом такте переключатель 1 становится в положение I и входное напряжение Х скачком поступает на вход преобразователя 3.

По истечении времени задержки вырабатываемой блоком временной задержки 10, переключатель 2 становится в положение и на вход преобразователя 4 скачком поступит входное напряжение Х.

В преобразователях 3 и 4 возникают переходные процессы. Если инерционные свойства преобразователей 3 и

4 характеризуются одной постоянной времени ь, то возникают переходные процессы, показанные на фиг. 2, где

Y u Y — выходные напряжения преоб1 разователей 3 и 4, соответственно, Y — выходное напряжение сумматора б.

Отсчет входной величины производят по истечении времени t на интерва3 ле дс.

Во втором такте по команде автбмата управления 9 переключатель 1 и с временной задержкой t переключатель

2 (аналогично первому такту) стано-. вятся в положение II. При этом на входах преобразователей 3 и 4 формируется "ступенька" напряжения Хр.

Возникают переходные процессы, аналогичные процессам в первом такте.

Результат измерения неизвестной величины Х получают в данном устройстве по формуле

Ng.+ Мо = Мр ° (.1) где N, М вЂ” цифровые отсчеты результатов преобразования Х и Хе в первый и второй такты соответственно;

Ме — начальная предустановка кода.

Покажем, что в данном устроистве с использованием предложенного спосо6а измерения уменьшается не только статическая погрешность (аддитивная 10 и мультипликативная)., но и динамическая погрешность, вызванная недоходом до установившегося значения.

В первом такте значения величин. „и Jg можно выразить, как

V< = ХК (1-е 5.+Ь Х К; (2) а 4кз, -е ) + bX4К„К>, (3) где К>, К4, К ; — коэффициенты преобразования блоков в соответствии с их номерами;

h,X,hX4 — аддитивные погрешности блоков 3 и 4 соответственно; Ь ®4 — постоянные времени

15 блоков 3 и 4, соответственно.

Полагая, что Z>-- I.4 =, выбирая

К =е "и подставляя в (3) для моменЬ тов времени t 7g сь. получим, что к4е З Х 46 -ЬХ4К.Е (4)

Тогда результат преобразования в первом такте с учетом ..(2) и (4)

-t

g5 1 2 . Ъ 4 о и= = -Y =х(к -м e )+Ax>k>-ьх k4e

» хе "(и,-к ) (s), Таким образом, если в выражении (5) К = К4, т.е. коэффициенты преобразования блоков 3, 4 равны, то отсчет в первом такте не содержит ди, намической погрешности.

Для определения значения величин

Y4i, Yg, Y во втором такте,,можно воспользоваться известной формулой для звеньев первого порядка, учитывающей начальные ненулевые условия при подаче "ступеньки" напряжения.

v(t) = Y - ) б, - g3e, (б) где (,д,v — установившееся и началь40 ное значение величин.

Тогда с учетом (б) по аналогии с первым тактом преобразования отсчет во втором такте будет равен

М =Х,(К - К е )«ьЧ - ьх Х Е « +

Я о Ъ 4 g 3 4

Х е ф4 К ) Х(1 Е ) б (К К4), Таким образом при равенстве

К К4 отсчет М+ не содержит динамйческой погрешности.

50 Результат измерения, подлежащий

:индикации в блоке 8, определим согласно выражению (1) и с учетом (5) и (7), при этом положим, что K3= 1+ у

К4 1 ф4, где ф, файв мультипликатив55 ные погрешности блоков 3, 4. Кроме того, в вычислительный блок 7 введем смещение М Х, (1-е Ф)

Тогда, \

Мр=М -Nit No X (i -е 1+ ЯЗ(Х-Xo)

В/i, 0 -ЬЕ(Х-Хе) (4(4 Зъ)е (Х-ХО)-М /

-X (1-е 3/Ф) ФФ .(ф ф4) (8)

В дальнейшем работа устройства повторяется.

Йэ анализа (8) следует, что в ре65 зультат преобразования не входит ад789761 дитйвная погрешность блоков 3, 4 мультипликативные погрешности $pи ф4, ослаблены, и главное, динамические погрешности блоков 3, 4 (последние два слагаемых) значительно уменьшены, т.к. перемножаются на малые величины.

Устройство выполняется так, чтобы ф = ф4 . Кроме того, легко осуществить Х Ф Х путем подстройки величины

Х> по йервому отсчету величины Х.

Тогда в выражении (8) останется толь- Ю ко первое идеальное слагаемое.

Для незначительного ослабления выходного сигнала Y коэффициент ослабления Кб = е З/ выбирают равным, примерно, 0,1-0,2. !$

На фиг. 2 изображены графики выходных напряжений на выходе блоков 3 (кривая У4 ), на выходе блока 5 (кривая Y ) и на выходе сумматора 6 (кривая У вЂ” толстая линия с горизонталь- @ ными участками ЬХ). Кривая получена путем вычитания иэ ординат кривой

У1 и ординат кривой Q . Характерным для кривой Y является наличие "площадок" на участках g t.

Преобразователи 3, 4 могут быть выполнены и на основе колебательных звеньев. Нетрудно показать, что и в этом случае предложенный способ позволяет получить компенсацию колебательных признаков и значительно снизить суммарное время установления точного показания.

Формула изобретения

Способ измерения электрических и неэлектрических параметров, основанный на преобразовании и измерении входного и тестового сигналов с последующей совместной обработкой результатов измерений, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, входной и тестовый сигналы измеряют повторно с задержкой по времени, определяемой видом преобразования, а результаты измерений одноименных сигналов суммируют с весовыми коэффициентами, соответствующими передаточным функциям каналов измерения.

Источники информации, принятые во внимание при- экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 257631, кл. G 01 R 31/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

М 331321, кл. G 01 R 19/00, 1970.

789761

Подписное

Заказ 9 28 75 Тираж 10 9

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и*Открытий

113035, Москва, Ж-35, Ра ская наб. д. 4 5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель Л. Морозов редакто A. tea î Tex e С. Мигунова Коррзкттоор С. Шекмар