Способ определения постоянной времени экспоненциального процесса

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повьшение точности измерения . Устройство, реализующее способ , содержит интегратор 1 с постоянной времени R С, исследуемую цепь 2, вычитакмций блок 3 и блок 4 регистрации . Перед подачей воздействия типа перепада напряжений па исследуемую цепь его интегрируют. Находят величину разности результатов интегрирования воздействия и реакции исследуемой цепи. Постоянную времени I исследуемой цепи определяют ли RC „ - , где Л и - rt. по формуле t - разность напряжений на выходах интегратора и исследуемой цепи; (1 - величина перепада напряжения воздействия . Способ позволяет измерять постоянное напряжение, прямо пропорциональное постоянной времени. 2 ил. (Л N9 ;о со 00 ел Фиг.

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 G 01 R 29/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (21) 3775559/24-21 (22) 25.07.84 (46) 23.03.86. Бюл. Ф 11 (72) Ю.П. Сердюков и Г.Г. Меньшиков (53) 621.317.75 (088.8) (56) Справочник по нелинейным схемам./Под ред. Д. Шейнгольда. М.:

1977, с. 253.

Авторское свидетельство СССР

Ф 2912573, кл. G 01 8 29/02, 1981. (54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ

ВРЕМЕНИ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОГО ПРОЦЕССА (57 )Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности измерения. Устройство, реализующее способ, содержит интегратор 1 с посто"

„„SU„,„1219985 А янной времени R С, исследуемую цепь

2, вычитающий блок 3 и блок 4 регистрации. Перед подачей воздействия типа перепада напряжений па исследуемую цепь его интегрируют. Находят величину разности результатов интегрирования воздействия и реакции исследуемой цепи. Постоянную времеA нн 1 исследуемой цепи определяют

»а0 Rc по формуле Й=, где А0— о разность напряжений на выходах интегратора и исследуемой цепи; 0,— величина перепада напряжения воздействия, Способ позволяет измерять постоянное напряжение, прямо пропорциональное постоянной времени. 2 ил.

20

t- О,Ь е р(t„Д. (5) 1 12199

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения постоянной времени процессов, имеющих экспоненциальную зависимость. 5

В известном способе формируется воздействие типа И. 1(1), где

l(t) — функция Хевисайда, Воздействие подается на устройство, постоянную времени которого необходимо 10 измерить. На его выходе формируется реакция вида:

U = U,(1- e )), (1) которая задерживается на время а6 так что образуется реакция

t -lit

U.„= U(1- е () (2)

Затем находится разность значений первичной (без задержки) и за" держанной реакций в любой момент времени.

Так ее значение в момент времени

t „равно

-Я

U,= и, ((! -е (!- е ), (!!. (3) а в момент времени t аналогичная разность имеет вид:

t <-4t

-t "

U = U ((1 — e )-(1 — q (). (4)

Фиксируемые в моменты времени t„ и t напряжения U„ и 0 используются в дальнейшем при расчете искомой постоянной времени. Кроме того, момент времени t является началом формируемого импульса, заканчивающегося в момент времени 1 . Момент времени t

40 определяется, исходя,из выполнения условия: U „=2U, хотя выполнениеэ данного соотношенйя в общем случае и необязательно.

Обозначив через t„= 1 -1„, най"; дем, что время t связано с постоянной времени посредством соотношения

Из последнего легко получить выражение для расчета постоянной времени экспоненциального процесса, которое имеет вид:

85 2 вычисления постоянной времени сводится к определению некоего интервала времени. Начало и конец этого интервала времени определяется непосредственно через фиксацию соответствующих напряжений.

В случае, если постоянная времени измеряемого процесса мала, то реакция изменяется быстро и фиксация напряжения в соответствующие моменты времени производится с ошибкой.

Измерение же больших постоянных времени приводит к необходимости формирования длинных импульсов (разница между моментами времени t u t велика). Однако, если фиксация напряжений в эти моменты времени производится с ошибкой, обусловленной статической погрешностью устройства сравнения, то моменты начала и.конца формируемого временного интервала определяются неточно. Эта погрешность частично компенсируется необходимостью применения большого интервала времени, однако зависимость постоянной времени от интервала времени t„ сугубо нелинейна и поэтому ожидаемой компенсации погрешности определения начала и конца формируемого временного интервала не происходит.

Цель изобретения — повышение точ-. ности измерения постоянной времени экспоненциального процесса за счет измерения постоянного напряжения, прямо пропорционального постоянной времени.

На фиг. 1 показано устройство, реалирующее предлагаемый способ измерения постоянной времени; на фиг. 2 — график изменения во времени реакции на выходе блока вычитания.

Устройство содержит последовательно соединенные интегратор 1 с постоянной времени R С, исследуемую цепь 2, вычитающий блок 3, на второй вход которого подключен выход интегратора 1, и блок 4 регистрации.

Рассмотрим более детально реализацию предлагаемого способа. Типовое воздействие вида: V.1(т,) после выполнения операции интегрирования интегратором 1 имеет вид (6) Данный способ не обеспечивает необходимую точность, так как процедура

U(t) = 1, /Вс, гле 1/RC — коэффициент передачи интегратора.

Процесс изменения реакции на выходе исследуемой цепи 2 при подаче на его вход воздействия с выхода интегратора 1 и отвечающего выражению (6), описывается так:

При выводе соотношения (7) начальные условия, т.е. U»,„ (0) были приняты нулевыми — U...„ (О) = О.

Далее на выходе блока вычитания формируется разность между значениями реакций на выходах исследуемой цепи 2 и интегратора 1, которая равна

ВС- (-е ) (8)

Учитывая известные параметры воздействия и интегратора после пре образования выражения, находим, что

g Q(t)RC (9)

U,(1- ехр(-t7 )

Выбираем интервал времени наблюдения достаточно большим, таким чтобы член ехр(-t/i) 0. Это легко реализуется при выполнении условия

t » i . Отсюда выражение для искомой оценки постоянной времени имеет вид

g Ч )ВС (10) о

> 219985 гистрации (например, цифровым вольтметром постоянного напряжения).

Таким образом, измерение постоянной экспоненциального процесса сво5 дится к измерению амплитуды напряжения, являющегося разностью реакций интегратора 1 и исследуемой цепи 2.

Измерение напряжения, пропорционального искомой постоянной времени проводится фактически в статическом режиме, так как при выполнении условия

t >)7. величина g U(t) является константой при данных и фиксированных значениях U, и RC. Варьирование величинами U u RC позволяет получить значениеЬ11 таким, которое обеспечивает заданную точность измерений.

Формула изобретения

Способ определения постоянной времени экспоненциального процесса, включающий подачу воздействия типа перепада напряжения на исследуемую цепь, нахождение разности напряжений и определение искомой постоянной времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения постоянной времени путем измерения напряжения, прямо пропорционального постоянной времени, воздействие перед подачей на исследуемую цепь интегрируют, находят величину разности результатов интегрирования воздействия и реакции исследуемой цепи и

35 определяют постоянную времени по формуле

40 где ЯС

45

По истечении времени большим чем несколько Т (его величина легко устанавливается иэ рассмотрения фиг.2, например, он наступает в любой момент времени t, когда напряжение на выходе блока вычитания становится практически постоянным) измеряется величина напряжения на выходе блока

3, которое фиксируется блоком 4 ре6U.RC

11о — постоянная времени интегратора; — величина перепада налряжения воздействия; — разность напряжения на выходах интегратора и исследуемой цепи.

Составитель В. Антохин

Редактор Р. Цицика Техред B.Kapap Корректор Л. Пилипенко . Заказ 1319/53 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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