Способ измерения физических величин

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в составе информационно-измерительных каналов автоматизированных систем управления для технологических процессов и испытательных комплексов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа - достигается пу.тем использования однородных тестов и связанного с этим расширения области применения . Предложенный способ позволяет исключить внешний аддитивный тест, что исключает необходимость использования дополнительных источников энергии и является существенным преимуществом при измерении неэлектрических величин и мощных электрических сигналов . Методика выполнения измерений,- реализуемая в способе, и связанные с этим математические расчеты приводятся в описании изобретения. i СЛ 00 ю ч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ i Fli ( з аз I з

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТКРЫТИЙ (21) 3949261/24-21 (22) 05.09.85 (46) 30.07.87.,Бюл. 11б 28 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.П.Авдеев, Г..А.Бегишев, Е,Л.Суханов, T.Ì.Äàíèåëÿí, В.В;Парпаров, В.В.Митин и В.А.Столяр (53) 621.317.7(088.8) (56) Японский патент 11 53-31618, кл. G 01 Р 7/00, 1978.

Бромберг Э.М., Куликовский К.Л.

Тестовые методы повышения точности измерений. М.: Энергия; 1978, с. 4649, рис. 2-3. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть

ÄÄSUÄÄ 1327016 А1 использовано в составе информационно-измерительных каналов автоматизи- рованных систем управления для технологических процессов и испытательных комплексов. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа — достигается путем использования однородных тестов и связанно. го с этим расширения области применения. Предложенный способ позволяет исключить внешний адцитивный тест, что исключает необходимость использования дополнительных источников энергии и является существенным преимуществом при измерении неэлектрических величин и мощных электрических сигна- а лов. Методика выполнения измерений,:, @ реализуемая в способе, и связаннце с этим математические расчеты приво дятся в описании изобретения.

1 1327016 2

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано в составе информационно-измерительных каналов автоматизированных систем управления технологических процессов и испытательных комплексов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа за счет использования однородных тестов и связанного с этим расшире ния области применения способа. В частности, изобретение позволяет исключить внешний аддитивный тест,,т,е. исключает необходимость использования дополнительных источников энергии, что очень важно при измерении неэлектрических величин и мощных электрических сигналов, Предлагаемый способ основан на проведении измерений в несколько тактов, в первом из которых посредством измерительного устройства измеряют физическую величину Х, а во втором, третьем и четвертом тактах измеряют посредством-измерительного устройства масштабированные величи;ны К„Х, К Х и К Х с коэффициентами масштабирования К„,. К и К соответственно, в пятом такте измеряют посредством образцового измерительного устройства масштабированную величину К1Х с коэффициентом масштабирования К, причем коэффициенты масштабирования удовлетворяют соотношениям вида: К, +К =1; К +К 4=К-!, а искомое .значение фйзической величины определяют по формуле

k «2Zi Z? y2 у у где Х искомое значение физической величины Х; результат измерения физической величины; у2 э yS э у4, у — результаты измерений составляющих физической величины

Х во втором, третьем, четвертом и пятом тактах соответственно.

На чертеже изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения.

Устройство содержит первый ключ

1, второй ключ 2, первый разделяющий блок 3, третий ключ 4, четвертый ключ 5, пятый ключ 6, второй разделяющий блок 7, шестой ключ 8, седьмой

50 ключ 9, образцовое измерительное устройство 10, рабочее измерительное устройство 11„ вычислительное устройство 12.

На чертеже приняты следующие обозначения:

Х вЂ” измеряемая физическая величина;

Х =K X и Х,=К X — первая и вторая

4 1 У 1 составляющие измеряемой физической величины, соответственно, где К и

К, — коэффициенты масштабирования величины Х причем К +K =l, м

Х„=К Х и XA=К Х вЂ” большая и малая дополнительные составляющие основной составляющей XA измеряемой величины соответственно, где К и К вЂ” коэффициенты масштабирования велйчины Х, причем К +К =К„; у, — у — Результаты измерения;

I/

Х вЂ” искомое значение физической величины.

Первая и. вторая основные составляющие XA и Х> измеряемой физической величины Х, а по аналогии и ополним тельные малая Х и большая Xд составA ляющие, получаются посредством разделяющих блоков 3 и 7 соответственно.

Для реализации такого рода разделяющих блоков могут быть использованы делители напряжения и тока, обводные . трубопроводы с управляемыми дросселями расходов газообразных и жидких сред, двухемкостные весовые воронки с управляемыми силовым разделением емкостей с набранным в них материалом, грузоподъемные установки для подачи на весы раздельно и совместно каких-то масс и т.д.

Разделение физической величины на составляющие может быть грубым, т.е. отсутствует требование разделения на заранее заданные по величине составляющие. Однако при реализации разделяющих блоков следует стремиться к тому, чтобы получаемые две основные составляющие были примерно одинаковыми, например первая составляющая — в диапазоне 40-60% а вторая — 60-40% соответственно от значения измеряемой физической величины. Малая же дополнительная составляющая примерно равна 2,55% от самой измеряемой величины.

Согласование погрешностей рабочего и образцового измерительных устройств должно осуществляться исходя из соотношения величины Х с исходМ ной величиной Х. Например, при при1327016

4 в основе алгоритма работы вычислительного устройства 12 лежит решение системы уравнений: у, =а+,Ь Х; у =а+Ь Х„; г у =а+Ь Х, у =а+Ь Х ;

Ф м Л у =Х„ у=а+ЬХ, веденных процентных соотношениях составляющих измеряемой величины погрешность образцового измерительного устройства 10 должна быть в 105

20 раз меньше, чем погрешность рабочего измерительного устройства 11.

Процесс измерения состоит из пяти тактов. В первом такте первый ключ 1 замкнут, а второй 2, третий

4, четвертый 5, пятый 6, шестой 8 и седьмой 9 ключи разомкнуты и на вход рабочего измерительного устройства

11 подается непосредственно сама измеряемая величина Х, в результате чего получают измерение у, Во вто1 ром такте замкнуты второй 2 и четвертый 5 ключи, а первый 1, третий

4, пятый 6, шестой 8 и седьмой 9 ключи разомкнуты. В этом случае на вход рабочего измерительного устройства ll подается первая основная составляющая ХА и на выходе имеем у

В третьем такте измерения замкнуты второй 2 и третий 4 ключи, а первый

1, четвертый 5, пятый 6, шестой 8 и седьмой 9 ключи разомкнуты. В этом случае на вход рабочего измерительного устройства ll подается вторая основная составляющая ХБ и получаем результат измерения у . В четвертом такте измерения замкнуты второй 2 пятый 6 и шестой 8 ключи, а первый

1, третий 4, четвертый 5 и седьмой

9 ключи разомкнуты. В этом случае на вход рабочего измерительного устройства 11 подается большая дополнительная составляющая Х и получаем ре6

А зультат измерения у . В пятом такте измерения замкнуты второй 2, пятый

6 и седьмой 9 ключи, а первый l,тре40 тий 4, четвертый 5, шестой 8 ключи разомкнуты. В этом случае на вход образцового измерительного устройства 10 подается малая дополм 45 нительная составляющая Х и получаем

1 результат измерения у . В связи с тем, что измерение у производится высокоточным образцовым измерительным устройством 10, можно записать и м у =ХА, т.е. ошибкой этого измерения можно пренебречь по сравнению с ошибкой рабочего измерительного устройства Il.

При градуировочной характеристике рабочего измерительного устройства 11 вида л

При этом искомое значение Х измеряемой величины Х определяется вычислительным устройством 12 исходя из следующего алгоритма:.

Формула изобретения

Способ измерения физических вели,чин, основанный на проведении измерений в несколько тактов, в первом иэ которых посредством измерительного устройства измеряют физическую величину Х, а во втором — масштабированную величину К Х с коэффициентом масштабирования К„, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей способа за счет использования однородных тестов и связанного с этим расширения области применения способа,в третьем и четвертом тактах измеряют посредством измерительного устройства масштабированные величины КгХ и K X с коэффициентами масштабирования Кг и К соответственно, а в пятом такте измеряют посредством образцового измерительного устройства масштабированную величину k X с коэффициентом масштабирования К, причем коэффициенты масштабирования удовлетворяют соотношениям вида: K +Кг=l;

K>+K4=K, а искомое значение физической величины определяют по формуле

2у, у у

У Уг л где Х вЂ” искомое значение физической величины Х; у — результат измерения физи"

1 ческой величины; уг уЗ у, у — результаты измерений составляющих физической величины Х во втором, третьем, четвертом и пятом та1стах соответственно.

1327016

Составитель .В.Скоморохов

Редактор М.Петрова Техред B.Кадар Корректор В.Бутяга

Заказ 3384/41

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,ул; Проектная, 4