Способ измерения сил магнитоупругим преобразователем

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение при измерении сил магнитоупругими преобразователями, где приложенная к преобразователю сила изменяется постепенно в широких пределах. Цель изобретения - повышение точности измерения. В процессе изменения силы, приложенной к преобразователю, производят дополнительные измерения в моменты времени, когда значение выходного напряжения при одном из двух значений сопротивления нагрузки в выходной цепи совпадает со значением напряжения, измеренного при градуировке при том же сопротивлении. По полученным данным рассчитывают зависимость погрешности от выходного напряжения при другом сопротивлении нагрузки в выходной цепи преобразователя, из которой находят погрешность при измеряемом значении силы, которое определяют из градуировочной характеристики по скорректированному выходному напряжению. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) А2 (5D 4 G 01 L 1/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ВСЕСИЗНАЯ

П1!тЕ,,1;,„, е14МЧ? Сй ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с= -, >. I LJ) !(3 . — 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) 887948 (21) 4267024/24-10 (22) 23.06.87 (46) 30.11.89. Бюл. М 44 (71) Тюменский индустриальный институт им. Ленинского комсомола (72) М.И.Столбун (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11! 887948, кл. С 01 Ь 1/12, 1978. (54) СПОСОБ ИЗ1ЖРЕНИЯ СИЛ МАГНИТОУПРУГИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение при измерении сил магнитоупругими преобразователями, где приложенная к преобразователю сила изменяется постепенно в широких преИзобретение относится к контроль- но-измерительной технике и может найти применение при измерении сил магнитоупругими преобразователями, где приложенная к преобразователю сила изменяется постепенно в широких пределах, например, вагонные, ваго- неточные и автомобильные весы, весы для дозировки сыпучих материалов и т.п. !

Цель изобретения- повышение точности, На фиг, 1 приведены градуировочные характеристики магнитоупругого преобразователя; на фиг. 2 — схема силоиэмерительного устройства, реализующего предложенный способ.

2 делах. Цель изобретения — повышение точности измерения. В процессе изменения силы, приложенной к преобразователю, производят дополнительные измерения в моменты времени, когда значение выходного напряжения при одном из двух значений сопротивления нагрузки в выходной цепи совпадает со значением напряжения, измеренного при градуировке при том же сопротивлении, По полученным данным рассчитывают зависимость погрешности от выходного напряжения при другом сопротивлении нагрузки в выходной цепи преобразователя, из которой находят погрешность при измеряемом значении силы, которое определяют из градуировочной характеристики по скорректированному выходному напряжению. 2 ил.

На фиг. 1 кривые 1, 2 являются градуировочными характеристиками

U„(F), П (Г) магнитоупругого преобразователя, снятыми при двух значениях сопротивления в выходной цепи преобразователя. Характеристика U<(F) получена при большем сопротивлении в выходной цепи преобразователя, а ха:рактеристика U (Р) — при меньшем, Точками 3 и 4 отмечены выходные напряжения UIp U >, измеренные соответственно при большем и меньшем сопротивлениях выходной цепи преобразователя при одном из значений изменяющейся силы F.

Силоизмерительное устройство для реализации способа содержит магнито1525487 упругий преобразователь 5 с намагничивающей 6 и выходной 7 взаимно перпендикулярными обмотками, выпрямители

8 и 9, резисторы 10 и 11, конденсаторы 5

12 и 13, цифровые измерительные приборы 14 и 15, микроЭВМ 16 и каналы

17-20 для передачи измерительной информации и сигналов управления.

Цифровые измерительные приборы 14 и 15 служат для измерения выходных напряжений магнитоупругого преобразователя. Входы этих приборов подключены к резисторам 10 и 11.

Управление цифровыми измерительны 15 ми приборами осуществляется микроЭВМ

16, которая выполняет также все вычислительные операции, предусмотренные процедурой измерения. С помощью выпрямителей 8 и 9 осуществляется по- 20 лярное разделение выходного тока магнитоупругого преобразователя по двум ветвям, в которые включены резисторы

10 и 11 с различным сопротивлением.

Благодаря наличию конденсаторов 25

12 и 13 выходной ток через выпрямитель

8 и 9 протекает в течение небольшой части полупериода, во время которого другой выпрямитель заперт обратным напряжением. Это позволяет рассматри- 30 вать работу магнитоупругого преобразователя с одним из выпрямителей независимо от .его работы с другим выпрямителем.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

Измеряемая сила действует на магнитоупругий преобразователь 5, вы55 ходные напряжения которого зависят от этой силы.

При градуировке силоиэмерительного устройства при каждом фиксируемом зна35

Резистор 10 с конденсатором 12 и резистор 11 с конденсатором 13 поочередно включаются выпрямителями в выходную цепь магнитоупругого преобразователя.

При установившемся процессе средний ток через конденсатор 12 (или 13) равен нулю и ток в выходной цепи определяется сопротивлениями резисторов 10 и 11 ° Такая схема позволяет 45 одновременно измерять выходные напряжения U„, Ug1,или U), U при psyx

4р 1 значениях сопротивления нагрузки, подключенной к выходу магнитоупругого преобразователя. чении действующей на преобразователь силы цифровыми приборами 14 и 15 измеряются напряжения на резисторах

10 и 11. Полученные градуировочные характеристики U((F) и Ug(F) записываются в память микроЭВМ 16, где эта информация хранится.

При рабочем измерении выходные напряжения измеряются теми же приборами 15 и 14 в процессе изменения действующей на преобразователь силы F.

Результаты измерений вводятся в микроЭВМ 16, где вычисляется погрешность

Д „и корректируется результат измерения .

Для определения алгоритма вычисления погрешности пусть одно из значений изменяющейся сипы F при рабочем измерении представлено.на фиг ° 1 отрезком 0>, а,отвечающие ему выходные напряжения О р, U, измеренные при большем и меньшем сопротивлениях выходной цепи соответственно, отмечены точками 3 и 4. При этом же значении

F (равном 0 ), но при градуировке выходные напряжения равны U, U . Абсолютная погрешность магнитоупругого преобразователя, содержащаяся в UIF, обозначена через Д,, а в Uz - через

Д2

На фиг. 1 стрелками показано, как по напряжениям U,, U из градуировочных характеристик ойределяется величина (1>, возникающая вследствие зависимости относительной погрешности от сопротивления выходной цепи. Как видно из фиг. 1, V =14р- ою (1) где U — значение характеристики о

U (F), соответствующее оценке измеряемой силы иэ характеристики 11„(Г) по напряжению U

Зависящие от погрешности участки

ab, йе градуировочных характеристик достаточно малы, чтобы, пренебрегая их нелинейностью, записать

Q =Д-ДK (2)

1 где К вЂ” отношение крутизны градуировочных характеристик, !

525487 6 коэффициенты a, b которой определяют(3) ся из системы

<Ш 2 /<1

К - — - —dU,7dF (9) М

К(1-К) (4) - 4

) о

К (1-К) U22. о2<

К -- — ——

П<2 Пв

30 (8) d„а+ЬП <, Экспериментально установлено, что если магнитная инду ци в сердечнике 5 между отверстиями для намагничивающей обмотки составляет 1,6 Тл и больше, то оценку погрешности мозно вычислить по формуле

Предусматривается вычислять ряд значений d, соответствующих ряду эна15 чеиий силы, при которых при рабочем измерении измеряется ряд значений выходных напряжений 11<, U p . При этом используются градуировочные характери. стики U<(Р), U2(F) представленные в

20 табличном виде.

Из (1) и (4) для вычисления Д получена формула (5) для которой Бо и Е вычисляются из двух следующих выражений:

U« "2< К("<1 «) (7) где U U — ближайшие к U<рсоответственно меньшее и большее значения характеристики U<(F) измеренные при градуировке;

U« - значение U (F) при значении U, (F)> равном U«3 40

02 — значение 0 (Р) при значении U <(F), равном U<2 .

При рабочем измерении значения Д определяются на участке измерений, включающем два-три соседних значения 45 характеристики U<(F), наиболее близких к выходному напряжению, действующему при измеряемом мгновенном значении изменяющейся силы F.

Применяя сглаживание зависимости 50

Д (U

Указанные размеры участка иэмере- 55 ний достаточно малы, чтобы для сглаживания использовать функцию и и ап+Ь U, b<, i=-« и

«2 «

aQV„, +b U„; - V„; Д; где 1,2,...,n — номера измерений напряжений 0<,, U2 в пределах участка измерений (i 1 - начало участка);

О«, — приращение U

Д; — значение погрешности h рассчитанное по результатам

i-ro измерения; — оценка погрешности магни« тоупругого преобразователя после сглаживания зависимости Д (У< );

U — приращение выходного напряh жения в момент измерения мгно венно го s начения cuJIbl Р;

U Up-UU (10) где U< - значение U pпри д1;

Up — значение U

После определения коэффициентов а и Ь, U è Д <, вычисляется скорректированное значение выходного напряжения цс-Ul-bл (1 l ) по которому из градуировочной характеристики U < (F) находится измеряемое значение силы F..

По этому алгоритму в микроЭВ1< 16 вычисляется погрешность измерения.

Дополнительное измерение выходных напряжений U

Ф о р м у л а изобретения

Способ измерения сил магнитоупругим преобразователем ло авт. св.

В 887948, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в процессе измерения силы, приложен7

1525487

Й ной к преобразователю при рабочем измерении, производят дополнительные измерения в моменты времени, когда значение выходного напряжения преобразователя при одном из двух значений сопротивления нагрузки в его выходной цепи совпадает со значением напряжения, измеренного при градуировке при том же сопротивлении, или до- to полнительные измерения делают непрерывно в процессе рабочего измерения через заданные промежутки времени, из полученного множества результатов измерений выходных напряжений выбира- 15 ют наиболее близкие к значениям напряжений, полученных при. градуировке, и по полученным данным рассчитывают зависимость погрешности от выходного напряжения при большем сопротивлении нагрузки в выходной цепи, при этом в обоих случаях находят погрешность при измеряемом значении силы, которое определяют из градуиро.вочной характеристики по скорректиро" . ванному выходному напряжению, равному с ь где U — выходное напряжение при

Г большем сопротивлении на грузки в цепи выходной обмотки при измеряемом значении силы

Ь - погрешность преобразователя.

l525487

Корректор1С. Черни

Заказ 721I/34 Тирам 789 Подписное

BHHKIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Укгород, ул. Гагарина, 101

) Редактор Л. Веселовская

Составитель В.Родин

Техред Л.Сердюкова