Динамический способ линеаризации характеристик преобразователей

 

(11)! 002817

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.11.81 (21) 3355987/18-28 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 В 7 06

Гееударетеекьа квинтет

Опубликовано 07.03.83- Бюллетень .М 9

Дата опубликования описания 07.03.83 (53) УД К 621.317. .39:531 717 (088.8) пе делам иэобретеиий и юткрытий

В. Г. Брандорф, В. Л. Котляров и Л. В. /)льшевская т

Львовский ордена Ленина политехническими вистах,.им"."Ленйие ого

"", ":.,э f e.": комсомола и Львовский лесотехническ " стай" (72) Авторы изобретения (7 I ) Заявители (54) ДИНАМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к электрическим измерениям незлектрических величин и может быть использовано при измерении толщины крупногабаритных объектов преобразователями, контактирующими с поверхностью объекта контроля. 5

Известен динамический способ линеаризации характеристик преобразователей, заключающийся в том, что заранее измеренный сигнал преобразователя и известный опорный сигнал измеряют, начиная .с заданного момента времени, по зкспоненциальному закону с разными постоянными времени, причем первый из них — до заданного значения, и фиксируют интервал времени между моментом возбуждения переходного процесса и моментом доIS стижения заданного уровня (1).

В известном способе преобразование осуществляют на начальном участке экспоненты.

Входной величиной преобразователя может быть любой физический параметр, воздействующий на индуктивный, емкостной или резистивный датчики, линейно преобразуемый в интервал времени. Однако, если между измеряемым

2 физическим параметром и варьируемым параметром преобразователя. будет нелинейная зависимость, то окажется нелинейной и зависимость между измеряемым физическим параметром и интервалом времени, что является недостатком известного способа. Кроаэе того, в ряде случаев удобно использовать не интервал времени, а аналоговый выходной сигнал в виде напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является динамический способ линеаризации характеристик нреобразователей, заключающийся в том, что осуществляют функциональное преобразование выходного напряжения преобразователя путем формирования опорного напряжения, изменяющегося по экспоненциальному закону с постоянной времени (2).

Недостаток известного способа состоит в низкой точности йреобразования, вызванной нестабильностью соотношения между постоянными времени экспоненциально падающих сигналов.

1002817

Цель изобретения — повышение точности и при линеариэации характеристик вида Ч = 1/S

l где S — измеряемая величина.

Цель достигается тем, что согласно динамическому способу линеаризации характеристик преобразователей фиксируют моменты равенства экспоненциально падающего опорного напряжения выходному напряжению преобразователя и заданному пороговому напряжению, измеряют интервал Т времени между этими моментами фиксации, повторно формируют от заданного опорного уровня экспоненциально падающее напряжение с той же постоянной времени и фиксируют величину этого напряжения через интервал Т/и времени от 15 начала его формирования.

На фиг. 1 представлена временная диаграмма, поясняющая динамический способ линеаризации характеристик преобразователей: а— цикл экспоненциально падающего опорного э0 напряжения, б — процесс измерения и отсчета времени; на фиг. 2 — блок-схема устройства, реализующего описанный способ.

Устройство содержит нуль-органы 1, 2 и 3, выходы которых подключены к входам бло ка 4 управления, а первые входы соединены с источниками соответственно входного напряжения преобразователя UBX, порогового Uä и опорного Uoнапряжений, Ко вторым входам нуль-органов 1, 2 и 3 подключена RC-цепь, со-З0 стоящая из резистора 5 и конденсатора 6, которая через ключ 7 подключена к источнику опорного напряжения Uo + Л0. Резистор 5 через ключ 8 и конденсатор 6 заэемлен. К входу интегратора 9 подключены через рези35 стор 10 и ключ 11 источник отрицательного опорного напряжения -U o, через резистор 12 и ключ 13 — источник положительного опорного напряжения +U а также первый выход нуль-органа 14, второй выход которого соеди.40 нен с входом блока 4 управления, а вход — с выходом интегратора 9. Все управляющие входы ключей 7, 8, 11 и 13 соединены с выходами блока 14 управления, к управляющим входам которого подключены источники сигналов "Пуск" и "Сброс" для запуска устройства

1и приведения его в исходное состояние. !

Динамический способ линеаризации характеристик преобразователей осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии ключ 7 замкнут; ключи 8, 11 и 13 разомкнуты. Напряжение на конденсаторе 6 равно Uo + BU, нуль-орган 14 поддерживает на выходе интегратора 9 напряжение, близкое к нулю. Блок 4 управления обеспечивает следующую пос;едовательность действий элементов устройства: замыкается ключ 8, размыкается ключ 7, напряжение на конденсаторе 6 начинает экспоненциально падать с постоянной времени 3 = RC. Нуль-орган 1 фиксирует момент равенства экспоненциально падающего напряжения входному напря» жению преобразователя Uä„, при этом замыкается ключ 11, и напряжение на выходе интегратора 9 начинает линейно расти в результате заряда конденсатора интегратора постоянными током (момент t> на фиг. 1). Нульорган 2 фиксирует момент равенства экспоненциально падающего напряжения пороговому напряжению Uпор при этом ключи 8 и 11 размыкаются, а ключ 7 замыкается (момент ! t на фиг, 1). В результате этого напряжение на конденсаторе 6 начинает расти к уровню 0о + ИЗ, а напряжение на выходе интегратора 9 с момента tz остается неизменным, Нуль-орган 3 фиксирует момент равенства зкспоненциально растущего напряжения уровню

Uo при этом ключ 7 размыкается, ключи

8 и 13 замыкаются (момент t на фиг. 1) в результате чего на конденсаторе 6 повторно запускается экспоненциально падающее опорное напряжение от постоянного опорного начального уровня 0о конденсатор интегратора

9 начинает разряжаться постоянным током .обратного знака, в связи с чем напряжение на выходе интегратора 9 начинает уменьшаться с постоянной. скоростью, Когда напряжение на выходе интегратора 9 достигает нулевого уровня, срабатывает нуль-орган 14 и ключи 8, 13 размыкаются. В этот момент (момент t4 на фиг. 1) по значению напряжения на конденсаторе б определяют значение измеренной величины. Напряжение на конденсаторе б 0в, будет

К

U вых 0 pip — — KS

SX а/и где K = Uo Опор, и = К /К1

К, К вЂ” соответственно коэффициенты преобразования времени в физическую величину и наоборот;

S — измеряемая величина, например толщина.

Таким образом, по величине напряжения

0вь,„„зафиксированного в момент времени

Т,/и при втором формировании экспоненциально падающего опорного напряжения, определяют изменяемую величину S, связанную

1 нелинеинои зависимостью U = — — с вх и выходным напряжением U рассматриваемого преобразователя.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность линейных преобразований путем исклю чения погрешности нестабильности постоянной времени экспоненциально падающего опорного напряжения.

Динамический способ линеаризации характеристик преобразователей, заключающийся в том, что осуществляют функциональное преобразование выходного напряжения преобразователя путем формирования опорного напряжения, изменяющегося по экспоненциаль ному закону с постоянной времени, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повыше- 10 ния точности при линеаризации. характеристик и а вида Ч = 1/$, где S — измеряемая величина, фиксируют моменты равенства экспоненциально падающего опорного напряжения выходно5

Формула изобретения

1002817 6 му напряжению преобразователя и заданному пороговому напряжению, измеряют интервал

Т времени между этими моментами фиксации повторно формируют от заданного опорного уровня экспоненциально падающее напряжение с той же постояшюй времени и фиксируют величину этого напряжения через интервал Т/и времени от начала его формирования;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Измерения, контроль, автоматизация, И 4, 1978, с. 55-56.

2. Авторское свидетельство СССР N 7815; кл. G 01 В 7/06, 1979 (прототип).

1002817

4Урог ЛК "4

Рли Г

Составитель Н, Бирюкова

Техред М.Тенер

Редактор К. Волощук

Корректор Ю. Макаренко

Заказ 1528/18

Тираж 600

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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