Способ измерения электрических и неэлектрических параметров

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) 3(5ц G 01 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ . КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

З» A I») g p a y ц ц, а464абхё ЫА

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 3573683/18-2 1 (22) 05.04.83 (46) 07 ° 07.84. Бюл. N -25 (72) А.Г. Струнин, А.Л. Кочергин, Б.Д. Колпак и Л.И. Дегтярева (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 621. 317 ° 725 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 331321, кл. G 01 R 19/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3431690/18-21, кл. G 01 R 19/00, 1982. (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ IIAPAMETPOB, основанный на проведении измерений в несколько тактов, в одном из которых фиксируют исследуемый параметр, а в другом, проводимом при однотипных измеренйях однократно, — значение М, образцовой меры, о т л ич а ю шийся тем, что., с целью расширения класса исследуемых параметров, повышения точности и сокращения времени измерения, в третьем такте, проводимом при однотипных измерениях также однократно, фиксируют .значение

А(образцовой меры, отличное от значения М„ а искомую величину Х иссле-. дуемого параметра определяют из соотношения М„М -N N -N,1,ì,-М Я

O х N н е

Ъ 2.

rpe N „N, N — результаты первого, второго и третьего так- С„ товых измерений. а

1101748

Изобретение относится к электрическим измерениям и .предназначено для использования при реализации систем автоматического контроля, например измерителей нелинейных искажений.

Известен способ измерения электрических и неэлектрических параметров, основанный на проведении .четырех последовательных измерений, первое из которых предусматривает фиксацию 10 исследуемого гараметра, второе — исследуемого параметра„умноженного на коэффициент передачи входного звена, третье — исследуемого параметра вместе с образцовой мерой, четвертое — 1 ,исследуемого параметра вместе с образцовой мерой, умноженных на коэф фициент передачи входного звена, суммировании результатов второго и третьего измерений, а также результатов первого и четвертого измерений, вычислении разности между результата.ми первого и второго измерений,. а также разности между найденными ранее суммами, делении одной разности на другую, умножении полученного отношения на истинное значение образцовой меры и определении искомой величины исследуемого параметра по итого вому произведению Я .

Недостатки данного способа связаны со значительными затратами при осуществлении большого числа однотипных измерений, и, кроме того, с низкой точностью и весьма ограничен- З5 ным классом исследуемых параметров.

Значительное время измерительного процесса обусловлено тем, что исследуемый параметр задействован во всех четырех тактах измерения..Дости-40 гаемая точность ограничена скоростью .изменения исследуемого параметра. Для ! пблучения высокой точности измерения необходимо, чтобы изменение исследу емого параметра в течение четырех

45 тактов измерения было достаточно малым. Это условие либо ограничивает класс исследуемых параметров, либо предопределяет существенную динамическую погрешность; измерения. Преду- 50 смотренное данным способом суммирование в третьем и четвертом тактах исследуемого параметра с образцовой мерой, являющейся однородной по физической природе с исследуемым пара- 55 метром, ограничивает как точность измерения, так и класс исследуемых параметров, поскольку не все встречающиеСя на практике физические величины удобно суммировать.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения электрических и неэлектрических параметров (2J, .основанный на проведении четырех последовательных тактов измерения, в одном из которых фиксируют исследуемый пара-. метр, в другом — исследуемый параметр, умноженный на коэффициент передачи входного звена, в остальных двух тактах, проводимых при однотипных измерениях однократно, - соответственно образцовую меру и образцовую меру, умноженную на коэффициент передачи входного звена, и определении искомой величины х исследуемого параметра из соотношения где 1А — значение образцовой меры, N,N>,Ng," — результаты первого, второго, третьего и четвертого тактовых измерений соответственно.

При практическом осуществлении известного способа необходимо, чтобы изменение исследуемого параметра в течение первых двух тактов измерения было пренебрежимо малым. Это обстоятельство, а также необходимость не . всегда возможного и удобного масштабирования исследуемого параметра во втором такте и образцовой меры в . четвертом такте опять же ограничивают класс исследуемых параметров. Другой йедостаток известного способа определяется, как и ранее, невысокой точностью измерения, поскольку погрешность образцовой меры целиком входит в результат измерения исследуемого параметра, а для целого ряда. физичес-. ких величин создать прецизионную меру значительно сложнее, чем точно измерить саму величину. Наконец, еще один недостаток известного способа выражается в значительном времени измерения, складывающемся из относительно большого количества измерительных тактов.

Цель изобретения — расширение класса исследуемых параметров, повышение точности и сокращение времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения элекз »О1 трических и неэлектрических параметров, основанному на проведении измере" ний в несколько тактов, в одном из

I которых фиксируют исследуемый параметр, а в другом, проводимом при однотипных измерениях однократно, значение М4 образцовой меры, в третьем такте, проводимом при одотипных измерениях также однократно, фиксируют,. значение М образцовой меры, отлич- 10 ное от значения М„ а искомую величину X исследуемого параметра определяют из соотношения

Э

Ì, N - М211г К „ М1-М 211 (2)

Х7

И - N где N,, и и М вЂ” результаты первого, второго и третьего тактОвых измерений. 20

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.и предназначенного, в частности, для контроля измерителей нелинейных искажений. 25

Устройство выполнено на базе линии ЭВМ 1, управляющей частотой,и амплитудой генератора 2, а также калибратором 3 коэффициента гармоник и переключателем 4 режима поверки объекта 5 контроля (цифрового измерителя нелинейных искажений).

Способ осуществляют следующим образом.

В первом такте измерения фиксируют

35 измеряемый параметр. Учитывая, что любую,,даже существенно нелинейную характеристику измерительного преобра. зователя можно с требуемой точностью представить с помощью кусочно-линей40 ной аппроксимации отрезками прямых, связь между результатом N,измерения и величйной исследуемого параметра следует представить в виде

% где а и о — .неизвестные коэффициенты, характеризующие преобразователь и зависящие от измеряемой величины в силу нелинейности указанной характе- 50 ристики, а также от воздействия окру. жающей среды (температуры, влажности) и от изменения номиналов элементов преобразователя вследствие старения. . 55

Второй и третий такты измерения являются градуировочными, проводятся при однотипных измерениях однократно

748, 4 и служат для определения параметр. измерительного преобразователя. Во .втором такте фиксируют значение образцовой меры М, . Результат 4 второго измерения связан с параметрами измерительного преобразователя соотношением

N> a lh„t b ° (4)

В третьем такте измерения фиксируют образцовую меру М2, значение которой отлично от значения Ì . Результат Ny третьего измерения можно представить в виде

" 3.= О М, + Ь . (5)

Решая совместно уравнения (3), I (4) и (5), можно получить для х ито- . говое соотношение (2) .

Устройство реализующее предла) гаемый способ работает следующим образом.

При поверке объекта 5 контроля в режиме вольтметра переключатель 4 переводится в положение V и на объект 5 контроля поступает переменное напряжение с выхода генератора 2.

При этом среднеквадратическое значение и частота переменного напряжения являются исследуемыми параметрами. Объект 5 контроля измеряет напряжение и частоту на выходе генератора

2, затем по команде от ЭВМ 1 напряжение, а затем и частота изменяются на 51 и вновь измеряются .объектом 5 контроля. Эти два такта являются градуировочными, проводятся однократно и позволяют определить погрешности меры напряжения и меры частоты, в качестве которых. выступает генератор

2. Далее по программе от ЭВМ 1 проводится изменение напряжения во всем диапазоне частот генератора 2 и осуществляется поверка объекта 5 контроля в режиме измерения напряжения согласно техническим условиям на объект

S контроля.

При каждом измерении значение напряжения и,частоты определяется по приведенному алгоритму, а погрешность объекта 5 контроля определяется как отклонение его показаний от значения измеряемого параметра. Изменение . значения меры на 5 позволяет уменьшить погрешности меры в 20 раз.

1101748

Составитель Л. Морозов

Техред А. Ач Корректор С. Шекмар .

Редактор Ч. Данкулич

Заказ 4758/29 . Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Аналогичным образом проводится .поверка объекта 5 контроля в режиме измерения коэффициента гармоник. Переключатель 4 переводится в положение

"Кг" и на объект 5 контроля поступает 5 сигнал с заданным коэффициентом гар моник с калибратора 3,, управляемого от ЭВМ 1. Так же, как и в предыдущем режиме, проводятся два градуиро вочных измерения значений коэффициен- О та гармоник, отличающихся на 5%, и определяется погрешность меры коэффициента гармоник, в качестве которой выступает калибратор 3. Затем проводится поверка объекта 5 контроля по всем значениям коэффициента гармоник во всем диапазоне частот (согласно техническим условиям на объект 5 контроля).

Значения измеряемого коэффициента гармоник определяются как описано выше, а погрешность объекта 5 контроля находится как отклонение показаний объекта 5 контроля от .значения из.меряемого параметра.

В процессе реализации предлагаемогс способа оказывается возможной непрерывная работа устройства в течении 8 ч без ручных калибровок и уста. новок нулей генератора 2 и калибра- 30 тора 3. При этом градуировочные измерения проводятся раз в два часа, что составляет не более 2% от общего числа измерений.

Анализ соотношения (2) показывает, что итоговый результат измерения не зависит от.коэффициентов а и Ь, т..е. от дрейфа, наклона и нелинейности

/ измерительного преобразователя, а также от изменения указанных величин под воздействием окружающей среды и вслед-. ствие старения элементов, из которых выполнен тот или иной измерительный

:преобразователь. Кроме того, при близких значениях М,и @ погрешность итогового результата измерения от по.грешности меры ослабляется более, чем в /щ,„ 1раз, что позволяет получить результат измерения исследуемого параметра точнее, чем мера„. используемая при измерении. Точность измерения, обеспечиваемая предлагаемым способом, повышается также за счет исключения операций масштабирования,и за счет уменьшения динамической погрешности, обусловленной изменением исследуемого параметра от такта к такту, поскольку исследуе мый параметр задействован в данном случае лишь в одном такте измерения. .Последнее обстоятельство позволяет при проведении ряда однотипных изме;рений в два раза уменьшить временные затраты, так как остальные два такта измерения являются градуировочными и проводятся однократно. Временные затраты сокращаются также благодаря исключению операций масштабирования измеряемого параметра и образцовой меры. Указанное исключение обеспечивает кроме того существенйое расширение класса исследуемых параметров путем введения в него таких параметров физических величин, которые невозможно или неудобно мас-. штабировать или для которых сложно создать прецизионную меру.