Способ измерения электрических и неэлектрических величин

 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частностиок снособам измерения электрических и неэлектрических величин, и может быть использовано в автоматических системах измерения и контроля. Целью изобретения является расширение диапазона измерения и повьшение точности при проведении многократных одно.типных измерений за счет введения нелинейной аппроксимации функции преобразования . Устройство, реализующее способ измерения электрических и неэлектрических величин, содержит измеряемый объект 1, платформа 2, 3, -: электромагниты 4, 5, жесткий рычаг 6 с коэффициентом передачи, равным единице , жерткий рычаг 7 с коэффициентом передачи К, блок 8 управления, массоизмерительный датчик 9 с нелинейной характеристикой преобразования , вторичный электрический линейный измерительный преобразователь 10, вычислительный блок 11, одинаковые i по величине эталонные грузы 12 и 13. Способ предусматривает проведение че (Л тырех последовательных измерений, причем при четвертом измерении измеряют сумму значений измеряемой величины X и значение образцовой меры М, умноженное на коэффициент передачи входного звена, и по формуле определяют искомое значение величины X. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,З0„„1269038 А1 (51)4 G 01 R 19 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3851270/24-21 (22) 28.01.85 (46) 07.11.86. Бюл. Ф 41 (71) Киевское производственное объединение "Киевтрактородетальп (72) В.Г. Левон и А.А. Чугай (53) 621.317.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 785769, кл. G 01 R 19/00.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1041942, кл. G 01 R 19/00. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

И НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН (57) Изобретение относится к области измерительной техники, в частностиск способам измерения электрических и неэлектрических величин, и может быть использовано в автоматических системах измерения и контроля. Целью изобретения является расширение диапазона измерения и повышение точности при проведении многократных одно.— типных измерений за счет введения нелинейной аппроксимации функции преобразования. Устройство, реализующее способ измерения электрических и неэлектрических величин, содержит измеряемый объект 1, платформа 2, 3, электромагниты 4, 5, жесткий рычаг 6 с коэффициентом передачи, равным единице, жесткий рычаг 7 с коэффициентом передачи К, блок 8 управления, массоизмерительный датчик 9 с нелинеиной характеристикой преобразования, вторичный электрический линейный измерительный преобразователь !О, вычислительный блок 11, одинаковые по величине эталонные грузы 12 и 13. щ

И

Способ предусматривает проведение четырех последовательных измерений, причем при четвертом измерении измеряют сумму значений измеряемой величины Х и значение образцовой меры ф

М, умноженное на коэффициент передачи входного звена, и по формуле определяют искомое значение величины

Х. 1 ил.

126

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения электрических и неэлектрических величин, и может быть использовано в автоматических системах измерения и контроля.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений и повышение точности при проведении многократных однотипных измерений за счет введения нелинейной аппроксимации функции преобразования.

На чертеже представлена схема уст" ройства, реализующего способ измерения электрических и неэлектрических величин. !

Весь цикл измерений состоит из четырех тактов. Измерения проводятся измерительным преобразователем, описываемым нелинейной функцией вида у =аХ +ЪХ + с, (1) где .1 — исследуемый параметр;

g,b,с — неизвестные коэффициенты, характеризующие измерительный преобразователь, зависящие от различных факторов (например, дрейфа нуля, их изменения при воздействии температуры и старения элементов, из которых выполнен измерительный преобразователь).

В первом такте фиксируют значения исследуемой величины X вместе со значением образцовой:меры М . 1?езультат измерения у (Х+М) связан со значением исследуемой величины Х следующим соотношением:

У (Х+М) = а(Х+М) + Ъ(Х+М) +с,. (2)

Второе и третье измерения градуировочные, предназначенные для определения параметров измерительного пре:образователя. Их проводят однократно в процессе подготовки к проведению многократных однотипных измерений (например, взвешивания совокупности движущихся объектов). Во.втором такте в качестве тестового воздействия выбирают значение образцовой меры М .

При этом результат второго измерения у М) записывается в виде у(М) = dM + ЬM+0, (3)

В третьем такте в качестве тестового воздействия выбирают значение образцовой меры M умноженное на коэффициент передачи входного звена

К. При этом результат . у (KMI оказывается связанным с параметрами изме9038 2 рительного преобразователя следующим соотношением: у(КМ)-. оК М + Ь)Л + с. (4)

В четвертом такте формируют тестовое воздействие путем суммирования значения исследуемой величины X u значения образцовой меры М, умноженного на коэффициент передачи входного звена К. Результат четвертого из1Î мерения у (Х+КМ) оказывается связанным с исследуемым параметром следующим соотношением у(Х+КМ)= а(Х+И1) +Ь(Х+КМ) + Я

15 Путем решения пслученной системы уравнений определяют значение исследуемой величины Y из следующего вы-. ражения (6) у Р+М) -у (КМ ) -у М) +у (Х+КМ)

Х (1-К) М

2О у 1Х+М ) -у (, КМ) +у (М } -y (X+ KM )

Анализ выражения 6) показывает, что результат измерения исследуемого параметра У не зависит от коэффициентов а, Ь,с,т.е. не зависит от дрейфа нуля, нелинейности характеристики измерительного преобразователя, а также от их изменения при воздействии температуры окружаюшей среды и старения элементов, из которых выЗО полнен измерительный преобразователь.

При измерении электрических и неэлектрических параметров, суммирование и масштабное преобразование которых может быть выполнено с высокой точностью в случае нелинейной функции преобразования, предлагаемый способ позволяет существенно повысить точность измерений, поскольку значительно уменьшается погрешность аппрокси4О мации нелинейной характеристики используемого измерительного преобразователя.

Устройство, реализующее предлагае45 мый способ, проводит измерение веса движущихся или неподвижных объектов и содержит измеряемый объект .1, платформы 2 и 3, электромагниты 4 и 5, жесткий рычаг 6 с коэффициентом пе50 редачи, равным единице, жесткий рычаг 7 с коэффициентом передачи К, блок 8 управления, массоизмерительный датчик 9 с нелинейной характеристикой преобразования, вторичный элек55 трический гинейный измерительный преобразователь 10, вычислительный блок 11 и одинаковые по величине эталонные грузы 12 и 13.

1269

ВНИИПИ Заказ 6029/46 Тираж 728

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений при отсутствии объекта 1 на платформс 2 блок

8 управления включает электромагнит

4. При этом вес платформы 2 Р» увеличивается на величину Р, эталонного груза 12. Характеристика преобразования датчика 9 описывается нелинейной функцией вида 10

N = а, Х à У+а,, (7) где Х вЂ” входная величина;

Q„o,,à — неизвестные коэффициенты аппроксимации характеристики датчика 9. 15

В силу уравнения; (7) результат измерения Н выражается следующим

Соотношением:

N =à,.(Рпп КРп э+Р ) +а . (P„„ + где Рп„ вЂ” вес платформы 3.

Блок 8 управления отключает электромагнит 4 и включает электромагнит

5, увеличивая тем самым вес платформы 3 на величину P эталонного груза 13. Результат измерения Иэ запишем в виде

N а, (Р„„+КР„„, +КР„1 + a, (Р,„, + ЗО

На платформу 2 устанавливают объ ект 1, вес P которого необходимо измерить. Он может быть подвижным, либо неподвижным в процессе измерений.

Результат измерения 8< выражается следующим соотношением:

Н4 а (Рх +Р», КР +КР ) +а(Р„ +

Блок 8 управления отключает электромагнит 5 и включает электромагнит

4. При этом вес платформы 3 уменьшается на величину Рэг, а платформы 2 45 увеличивается на эту же величину.

Результат измерения М< запишем в виде

N, =а, (Р„+Р„„, +КР„„, +P„) +а,(Р„+

038 4

В вычислительном блоке 11 решается система уравнений (8), (9), (10), (l1) относительно:неизвестного веса.

Р„

И Ni, Ыъ+ И4

И -N+N — N () эт

1 J 2 4 (1 2)

В предлагаемом устройстве погрешность суммирования Р, +Р„ и Р„ +

+КР, отсутствует, а коэффициент К определяют по соотношению плеч жесткого рычага 7, линейные размеры которого могут быть измерены с высокой точностью. Точность измерения неизвестного веса f> существенно повышается.

Формула изобретения

Способ измерения электрических и неэлектрических величин, основанный на проведении четырех последовательных измерений, первое из которых предусматривает измерение суммы значений измеряемой величины Х и образцовой меры М, второе и третье измерения предусматривают измерение значения образцовой меры М и значения образцовой меры М, умноженного на коэффициент передачи входного звена

К соответственно, при этом второе и третье измерения осуществляют однократно при проведении однотипных многократных измерений, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерения, при четвертом измерении измеряют сумму значений измеряемой величины Х и значения образцовой меры М, умноженного на коэффициент передачи входного звена К, при этом искомое значение величины Х определяют по формуле

Х у (х+и - (ки) -y (и) + (х+ки) у(Х+М) -y(KM)+y(М) -у(Х+КМ) (1-К) Mi где у(Х+М), y(M), у(КИ), у(Х+КМ) — результаты первого, второго, .третьего и четвертого измерений.