Способ определения параметров функции преобразования измерительного канала информационно-измерительной системы

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРА1{ЕТРОВ ФУНКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, основанный на регистрации при нулевом входном сигнале выходного сигнала V измерительного канала, соответствующего параметру я функции преобразования, характеризующему точку пересечения первой линейной аппроксимирующей функции с осью -ординат, отличающи йс я тем, что, с целью упрощения и расширения области практического использования , по измерительному каналу пропускают образцовый сигнал с фиксированной величиной 9 , регистрируют на еговыходе значение Ч и определяют наклон Ц функции преобразования на первом линеаризованном участке как У,-Уо/в , пропускают по измерительному каналу необразцовый сигнал, изменяют его величину до получения на выходе значения, равного Y, I добавляют к выставленному необразцовому сигналу образцовый сигнал дJ регистрируют на выходе значение Yo соответствующее их сумме, определяют наклон bj. функ1щи преобразования на втором линеаризованном участке как ,/6 , анало, гично для каждого линеаризованного участка определяют наклон Ь. функции преобразования , где Y.j. и Y - регистрируемые значе§ ния, соответствующие точкам пересе (Л чения (К-1)-й и К-й, «-Й и (К-И)-й линейных аппроксимирующих функций, и при равенстве Ьц Ь. принимают параметр иц, характеризующий точку пересечения К-й линейной аппроксимирующей функции с осью ординат, равным а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (|)4 G 01 R 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ,::

К ABTOPCH0IVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1р (г,. к

О К К-1 к-1 (21) 3638820/24-21 (22) 18.08.83 (46) 15.10.85. Бюл. Ф 38 (72) А.С. Ракушин (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 250485, кл. С 01 С 19/12, 1970.

Авторское свидетельство СССР

9 331321, кл. G 01 R 19/00, 1970. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАИЕТРОВ ФУНКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, основанный на регистрации при нулевом входном сигнале выходного сигнала Ч измерительного канала, соответствующего параметру а Функции преобразования,.характеризующему точку пересечения первой линейной аппроксимирующей: функции с осью ординат,,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения.и расширения области практического использования, по измерительному каналу пропускают образцовый сигнал с фиксированной величиной 6, регистрируют на его выходе значение V u определяют наклон Ь„ функции преобразования на первом линеаризованном

„„SU„„1185280 А участке как Ь,-" g.-Y (g, пропускают . по измерительному каналу необразцовый сигнал, изменяют его величину до получения на выходе значения, равного |,, добавляют к выставленному необразцовому сигналу образцовый сигнал, регистрируют на выходе значение |, соответствующее их сумме, определяют наклон Ь2 функции преобразования на втором линеаризованном участке как Ь = ((„/д, анало гично для какдого К-го линеаризованного участка определяют наклон о„, Функции преобразования какЬ„ф„-У|,ЯО, где у, и Y — регистрируемые значе- Я ния, соответствующие точкам пересечения (K-1)-й и к-й, К-й и (К+1)-й линейных аппроксимирующих функций, и при равенстве Ь » = Ь„ принимают параметр ц„, характеризующий точку а пересечения K-й линейной аппроксимирующей функции с осью ординат, равным а 1, а в случае неравенства

Ъ| „ Ък параметр. ц„определяют из ЯО соотношения Сд

1185280

Изобретение относится к электроизмерительной системе и предназначено для использования в информационно-измерительных системах с измерительными каналами, имеющими существенно нели- 5 нейные функции преобразования.

Цель изобретения — упрощение способа за счет исключения необходимости применения специального высокостабильного метрологически обслуживаемого входного звена и расширение области практического использования в тех информационно-измерительных системах, в которых известные способы не могут быть осуществлены из-за невозможности 15 периодического отключения и подключения диэлектрических параметров к измерительным каналам непосредственно в процессе измерений.

На фиг.1 показаны графики возмож- 20 ной функции преобразования (х) измерительного канала и ее аппроксимирующих функций ((х); на фиг. 2 — структурная схема устройства, реализующего предложенный способ. 25

Линейную функцию, аппроксимирующую функцию преобразования измерительного канала на любом из ее участков, можно записать в виде

Y=4;+4;x > где a„ — параметр линейной аппроксимирующей функции характеризующей точку ее пересечения с осью ординат; 35 ь; — параметр линейной функции, определяющей наклон функции преобразования; — переменная функции, соответствующая значениям выходного 40 сигнала измерительного устройства;

Х вЂ” переменная функции, соответствующая значениям входного сигнала измерительного уст- 45 ройства; — порядковый номер участка функции преобразования, аппроксимированного линейной функцией. 50

Вначале, при нулевом входном сигнале, определяется параметр g функции преобразования измерительного канала, не зависящий от величины входного сигнала, т. е. проводится измерение при 55 нулевом входном сигнале (х= 0): ь о " 1

К входу измерительного канала подключают образцовый входной сигнал фиксированного значения 8 . Проводят. измерение образцового сигнала

"B

Y O1 Ь8 (2)

Принимая функцию преобразования на данном начальном участке диапазона измерения за линейную, иэ соотношения (2) определяют наклон

1 первого линеаризованного участка: ь = —, 14- Y

Затем образцовый сигнал отключают и подключают необразцовый, величину которого изменяют до момента получения на выходе измерительного канала результата Y„ предыдущего измерения:

Y< = + +Ь„х„° (4)

В момент получения результата измерения Y вновь подключают образ1 цовый сигнал 9 и проводят измерение суммы образцового и необразцового сигналов:

Y2=»><+42 (" i B} > (й где >Х2, Ь вЂ” параметры линейной функции, соответствующие новому участку Y

1 2 диапазона измерений (участку АВ на Фиг.1), Рассматривая точку А (Ч„,e ) функции преобразования измерительного канала как точку пересечения (соприкосновения) соседних участков диапазона измерений, результат измерения можно записать, используя параметры >х, 1>, как

Тогда, определив разность последнего и предпоследнего результатов измерения (f„=a +Ъ (х +В} м Ь х -Ь 6, (6) можно определить наклон Ъ следующего линеаризованного участка функции преобразования:

Проводят сравнение величин Ъ„,и

3>.. Яля использованного графического примера 1>, = b . В этом случае, очевидно, б =с ., т.е. первый и второй участки функции преобразования аппроксимируются одной и той же линейной функцией с известными параметрами e{ и Ь„ (или в другом обозначении — a> и Ъ ).

1185280

Отключают образцовый входной сигнал 8 и проводят изменение величины необразцового входного сигнала х до момента получения на выходе измерительного канала результата

Ъ: Y2 аз+ ЬЗ Х2 (8) В момент получения результата измерения вновь подключают образ2. цовый сигнал д и проводят измерение суммы образцового сигнала 9 и необразцового. хг.

3 3 3(г

Ф где а Ь вЂ” параметры линейной функции, соответствующие участку Чг, (3 диапазона измерений (участку

ВС на Фиг.1).

Определяют разность двух последних результатов измерений: (,- (,= ы,.1,(x,+e) -а3-Ь, x,=1,Е. (1 ) 10

40 (12.) (2 - 3+ 43 X2

Решение этой системы относительно неизвестного параметра а находится в виде: 50

Чг-аг хг= Ъ

2 1(г 2) 3 .2

Результат измерения (г, соответствующий точке пересечения двух

Тогда наклон Ъ3 Очередного лине аризованного участка ВС равен

63 (У3 Уг

Проводят сравнение Ьг и 63. В графическом Примере наклон линеаризован- 0 ного участка ВС изменился, т.е.

Ьг Ф Ь3. Значение Ь3 известно из соотношения (11). Остается определить неизвестный параметр 4 линейной функции, аппроксимирующей участок ВС Функции преобразования измерительного канала. Для этого достаточно сторого можно предположить, что результат измерения (точка В функции преобразования) соответствует точке пересечения двух линейных функций. Поэтому для точки В можно записать систему двух уравнений

Чг-цг 2>г

45 линеаризованных участков, и параметры а, Ъ линеаризованного участка

ВС запоминают.

Дальнейшая последовательность операций по определению параметров функции преобразования измерительного канала во всем диапазоне измерений и соответствующие им аналитические выкладки аналогичны ранее рассмотренным.

Устройство для реализации предложенного способа представлено в виде тензометрических весов. Оно содержит грузоподъемную платформу 1 (Фиг.2), образцовый груз 2 с величиной 8 ,электромагниты 3-5, тензометрический ,преобразователь 6 и блок 7 обработ ки результатов измерения. Процесс определения параметров Функции преобразования тензометрических весов проводится в соответствии с ранее указанной последовательностью операций, при этом отключение и подключение образцового груза 2 к грузопадъем ной платформе 1 осуществляется с помощью электромагнита 3, а "нагрузка" платформы 1 выполняется электромагнитами 4 и 5.

Лля определения параметров функции преобразования тензометрических весов вначале проводят измерение при нулевом входном воздействии. При этом электромагниты 4 и 5 отключены, электромагнит 3 включен, образцовый груз 2 не оказывает воздействия на грузоподъемную платформу 1. В результате измерения получают значение и запоминают его.

Отключением электромагнита 3 нагружают грузоподъемную платформу 1 образцовым грузом 2. Проводят второе измерение и получают результат: („a < Ь„9.

Определяют наклон первого линеаризованного участка (41 9

Включением электромагнита 3 снимают образцовую нагрузку с тензометрических весов. Включают электромагниты 4 и 5. При этом грузоподъемная платформа 1 оказывается под воздействием некоторой нагрузки x, величину которой изменяют до момента получе ния на выходе результата измерения, равного . (,.

Изменение величины нагрузки осуществляют путем изменения величины

1185280 токов, протекающих в обмотках электромагнитов 4 и 5. В момент получения результата измерения, равного Ч, отключают электромагнит 3 и, тем самым, дополнительно нагружают платформу 1 образцовым грузом 2. Проводят измерение суммарного воздействия на платформу 1 нагрузкой М„, соответ„ ствующей результату измерения, и

1 образцовым грузом 2: =" C" )

Определяют разность двух последовательных результатов измерений: 2 (1 128

Делят полученную разность на значение 9 образцового груза 2 и сравнивают величины наклона 1„и b соседних участков функции преобразова-, ния. Возможно сравнение разности 20 (Y — Y,) и (У,- Y,).

В случае, если Ь„ 4 62, определяет. ся параметр с1 линейной функции, аппроксимирующей второй участок функции преобразования тензометрических весов.

Затем вновь включают электромагнит

3, снимая образцовую нагрузку 6, и увеличивают ток в электромагнитах 4 и

5, пока на выходе не окажется резуль- ЗО тат измерения, равный (. При достижении выходным сигналом системы значения отключают электромагнит 3 и ь проводят измерение суммарной величины нагрузки, обеспеченной электромагнитами 4 и 5 и образцовым грузом 2. Указанные операции позволяют получить измерительную информацию, необходимую для определения наклона следующего участка функции преобразования и параметров линейной функции., аппроксимирующей этот участок.

Сохраняя порядок и последовательность подключения,и отключения к грузоподъемной платформе образцового груза 2, а также порядок изменения необразцовой нагрузки pf за счет увеличения токов в электромагнитах 4 и 5, проводят кусочно-линейную аппроксимацию последующих участков функции преобразования тензометрических весов во всем диапазоне измерений и запоминают результаты измерений, соответствующие точкам пересечения линеаризованных участков и соответствующие им параметры линейной функции.

Реализация предлагаемого способа существенно упрощает автоматизацию метрологического обслуживания тензометрических весов. Операции включения (отключения) электромагнитов 4 и 5 и изменения величин токов в них могут быть реализованы на практике на основе простых технических решений, При этом функционалы управления всеми автоматическими операциями имеют простой вид и связаны с обработкой выходной информации. Расширение области практического применения способа определяется также возможностью проведения всех операций в реальных условиях эксплуатации на месте установки тензометрических весов.

1185280,х

Составитель Л.11орозов

Техред О.Неце корректор В.Синицкая

Редактор К.Волощук

Ваказ 6360/42

Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, И-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4