Устройство для определения постоянных времени датчиков физических величин

 

Изобретение касается технических измерений и позволяет повысить точность определения постоянных времени датчиков физических величин и расширить область применения устройства. При измерении постоянных времени исследуемые датчики 1 и 2 включаются дифференциально, а к выходу одного из датчиков последовательно подключаются первая 4 и вторая 5 модели датчиков с однотипными передаточными характеристиками . В процессе воздействия нестационарного возмущения на входы датчиков блоки 6 и 7 настройки соответствующих моделей с помощью экстремального регулирования сводят к минимуму разность выходных сигналов датчиков и их моделей. По величине сигнала , компенсирующего динамическое рассогласование сигналов датчиков 1 и 2 и их моделей 4 и 5, определяют постоянные времени датчиков, которые регистрируются первым 15 и вторым 16 регистрирующими блоками. 1 ил. г (Л о Јь СО со о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Д1) С 01 К 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

rIO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4689455/10 (22) 04.05.89 (46) 15.05.91. Вюл. N-" 18 (72) В.В.Дубовский (53) 536.53(088.8) (54) устРойство Для опРеДеления поСТОЯННЫХ ВРЕМЕНИ ДАТЧИКОВ ФИЗИЧЕСКИХ

ВЕЛИЧИН (57) Изобретение касается технических измерений и позволяет повысить точность определения постоянных времени датчиков физических величин и расширить область применения устройства.

При измерении постоянных времени исследуемые датчики 1 и 2 включаются дифференциально, а к выходу одного из

„SU„„1649308 А 1

2 датчиков последовательно подключаются первая 4 и вторая 5 модели датчиков с однотипными передаточными характеристиками. В процессе воздействия нестационарного возмущения на входы датчиков блоки 6 и 7 настройки соответствующих моделей с помощью экстремального регулирования сводят к минимуму разность выходных сигналов датчиков и их моделей. По величине сигнала, компенсирующего динамическое рассогласование сигналов датчиков 1 и 2 и их моделей 4 и 5, определяют постоянные времени датчиков, которые . регистрируются первым 1$ и вторым 16 регистрирующими блоками. 1 ил, 1649308

Изобретение относится к техническим измерениям, в частности к устрой1 ствам для определения показателей инерции датчиков из(,еняющихся физи.ческих величин непосредственно в условиях их применения.

Цель изобретения — повышение точности определепия постоянных времени датчиков и расширение области применения устройства.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство для определения постоянных времени дат(иков физических величин содержит первый и второй датчики 1 и 2, блок 3 измерения разности выходных сигналов датчиков, первую и вторую модели 4 и 5 датчиков, блоки 6 и 7 настройки первой и второй моделей 4 и 5 датчиков соответственно, первый и ",торой переключатели 8 и 9, первый и второй инверторы 10 и 11, блок 12 логики, блок

13 вычисления обратной величины сумматор 14, первый и второй регистрирующие блоки 15 и 16, усилитель 17 с регулируемым коэффициентом передачи, интегратор 18 в цепи отрицательной обратной связи усилителя 17, нуль-органы 19 и 20, формирователи 21 и 22 разнополярных импульсов, логический элемент ИСКЛ!ОЧА10ЩЕЕ ИЛИ 23, счетный .триггер 24, преобразователь 25.интервала времени в напряжение, блок 26 определения экстремума, блок 27 вычитания, блок 28 определения модуля, блок 29 определения экстремума, сум матор 30, счетный триггер 31 с управлением положительной полярностью, счетный триггер 32 с управлением отрицательной полярностью логический элемент И 33, исполнительный орган

34 {типа триггера-защелки).

На входы датчиков 1 и 2, имеющих соответственно. следующие передаточные функции:

1 1

W (P) = — — -- W (P) = — —-(1+т, P 2 1+Т2 P где Т(,Т< — искомые постоянные времени (коэффициенты передачи без снижения общности приняты равными единице), воздействует одно и то же произвольное нестационарное возмущение Х().

Передаточная функция от этого возмущения до разности сигналов Yg(t)—

Y<(t) па выходе блока 3 измерения разности выходных сигналов датчиков равна (Т(-Т g) Р

5 (!+7 Р) (1+Тд Р) Передаточная функция первой модели 4 датчиков равна!

О К4W (P)= — ——

Ф К

1

1+ -- Р

1+Т, - P где К вЂ” настраиваемый коэффициент

Ф ! 5 передачи усилителя 17 с регулируемым коэффициентом передачи;

К5 Р (1+т, Р) (1+т Р)

Работа устройства основана на сходстве передаточпь(х функций Уз(Р) и

-W6(P) и происходит в три этапа.

На первом этапе согласуются с помощью блока 12 логики сопоставляемые

40 сигналы Y (t) и разность PYа()7<()), так как в зависимости от со" отношения неизвестных постоянных времени Т и разность PY<(t)-Y<(t)g или ин по отношению к

45 сигналу Yg(t) или не инвертируется °

Блок 12 логики работает следующим образом.

Фазовые характеристики передаточ"0 ных функций W (Р) и W (P) могут от3 личаться одна от другой во всем частотном диапазоне (т.е. при любой частоте основной гармоники) не борС

И лее, чем на вЂ, . Это означает, что по окончании переходных процессов, связанных с включением устройства, на выходе сумматора 30 появляются импульсы, чередование полярности ко1

Т =

К+

Р— передаточная функция интегратора 18 в цепи отрицательной обратной связи усилителя 17.

Передаточная функция второй модели

5 датчиков равна коэффициенту К 5 передачи усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, т. е. W з(Р) =К .

Передаточная функция от X(t) до

30 сигнала Y (t) на входе модели .5;"имеет вид

16493

20

30

40

5 торых может иметь два варианта. В первом случае появляются интервалы времени с одновременным включением счетных триггеров 31 и 32, что приводит к срабатыванию через элемент

И 33 исполните)пьного органа 34, перебрасывающего переключатели 8 и 9.

Первый из них включает инвертор

10 равности сигналов P>Z(t)-Y„(t)g, которая при эт ом преобразуется в разность PY <(t) Yt(t)g, а передаточная функция И (Р) соответственно становится равной (Т2-Т ) P

ЗИиВЕР1 (1+Т1 P) (1+Т ° P)

Переключатель 9 включает инвертор

11 и тем самым приводит устройство в соответствие с новым выражением для передаточной функции 4 (Р), т.,е. с Ч „ е (Р,, Во втором случае исполнительнйй орган не срабатывает, и устройство остается в исходном состоянии, На втором этапе определяется постоянная времени второго датчика Т °

Для этого с помощью блока 6 произг<— дится настройка первой модели и датчиков посредством установления син.фазности сопоставляемых сигналов

Y z (t) и pY >(t) -Y, (t)) . Из сравнения передаточнйх функцйй 4 (Р) и W<(P) следует, что фазовый сдвиг между указанными сигналами может быть устранен подстройкой коэффициента передачи регулируемого усилителя,17 до

1 значения равного

Т2

На этом этапе устройство работает следующим образом, Коэффициент передачи второй модели датчиков К устанавливают постоянным и отличйым от нуля, например, 1 равным единице. При Т = = ФТ сопо К ставляемые сигналы Y>(t) v(Y2(t)Y, () будут сдвинуты во времени, причем в зависимости от соотношения

Т i и Т опережающим может быть любой из этих сигналов. На выходе элемента

ИСК)ПОЧЫОШЕЕ ИЛИ 23, появляются пары импульсов одинаковой полярности, вызывающие включение счетного триггера в течение интервала времени, равного сдвигу между сопоставляемыми сигналами. Преобразователь интервала времени в напряжение формирует напряжение, ОЯ

6 пропорциональное сдвигу, которое ьшнимизируется блоком 26 определе ния экстремума путем годстройки первой модели 4, т.е. коэффициента передачи К усилителя 17. Минимум этого

1 .напряжения достигается при К = ——

Т

При этом импульсы на выходах

Т формирователей 21 и 22 разнополярных импульсов будут во времени совпадать и через элемент ИСКЛН)ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23 не пройдут. Полученное значение К фиксируется, а обратная ему величина на выходе блока 13 вычисления обратной величины, равная постоянной вре- мени T2 BToporo датчика регистриру» ется первым регистрирующим блоком 15.

На третьем этапе при определении постоянной времени Т первого датчика фиксируется полученный коэффициент передачи усилителя 17, равный К, =

1 и производится подстройка коТ эффициента К передачи второй модели

5 датчиков дo значения, равного разности (Т, -Т ) .

Устройство на этом этапе работает следунщиы образом.

Сигнал на выходе блока 27 вычитания равен разности синфазных сигналов, Y (t) и (Y<(t)-) . () ).1 и его уровень зависит от степени расхождения между значениями К и разности (Т<-T ) (см. передаточные функции

W (P) и Wg(P)). Модуль выходного сигнала блока 27 вычитания минимизируется блоком 29 определения экстремума путем подстройки коэффициена передачи второй модели К дс значения, равного (Т1 -Т2), При этом достигается минимум входного сигнала блока

29 определения экстремума, равный нулю. Полученное значение К суммируется (с соответствующим знаком) в сумматоре 14 с найденным ранее значением Т . Искомая постоянная Т„ ре гистрируется вторым регистрирующим блоком 16.

В данном устройстве не используются какие-либо конструктивные паФ раметры датчиков.Для определения постоянных времени используются лишь входные сигналы датчиков. В предлагаемом устройстве отсутствуют операции одновременного измерения нескольких величин, а влияние случайных помех сглаживается использованием экстремальных регуляторов. Устройство при1649308 менимо к датчикам любых физических величин, независимо от их конструктивных особенностей.

Составитель В.Ярыч

Техред М.Морсеитал

Корректор Л. П шипенко

Редактор С.Лисина

Заказ 2857 Тираж 377 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издат. льский комбинат "Патент", г.ужгород,, ул. Гагарина, 101

Формула изобретения

1. Устройство для определения постоянных времени датчиков физических величин, содержащее первый и второй датчики с различными постоянными времени, подключенные выходами к бло-ку измерения разности выходных сигналов датчиков, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные первая и вторая модели одного из датчиков, причем первая модель подключена к выходу первого датчика, блок настройки пер-вой модели, блок вычисления обратной величины и первый регистрирующий блок, последовательно соединенные первый переключатель, подключенный входом к выходу блока измерения разности выходных сигналов датчиков, первый инпертор, блок настройки второй модели, второй переключатель, второй инвертор, сумматор и второй регистрирующий блок, блок логики, подключенный первым и вторым входами соответственно, к второму и третьему выходам блока настройки первой модели, а выходом — к управляющему входу перво. го переключателя, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора.и подключен к второму входу

35 блока настройки первой модели, первый вход которого подключен к второму входу блока настройки второй модели, а выход — к второму входу первой модели датчика, второй вход второй модели датчика соединен с входом второго переключателя, управляющий вход которого подключен к выходу блока логики, а второй выход подключен к входу сумматора, вторым выходом подключенного к выходу б ЕоКВ BE>lчисления обратной величины.

2, Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок настройки первой модели содержит последовательно соединенные первый нуль-орган, входом соединенный с первым входом блока настройки первой модели, первый формирователь раэиополярных импульсов, логический элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, счетный триггер, преобразователь интервала времени в напряжение и блок определения экстремума, соединенный выходом с выходом блока настройки первой модели, второй вход которого через последовательно соединенные второй нуль-орган и второй формирователь разнополярных импульсов подключен к второму входу логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с вторым и третьим выходами блока настройки первой модели, 3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл н ч а ю щ е е с я тем, что блок. "-E, настройки второй модели содержит последовательно. сбединенные блок вычитания, первым и вторым входами подключенный к соответствующим входам блока настройки второй модели, блок определения модуля и блок определе1 ния экстремума, подключенный выходом к выходу блока настройки второй модели.

4, Устройство по пп. 1-3, о т— л.и ч а ю щ е е с я тем, что блок логики содержит последовательно соединениые сумматор, входами подключенный к соответствуюцим входам блока логики, счетный триггер с управлением положительной полярностью, логический элемент И и исполнительный орган, выходом подключенный к выходу блока логики, счетный триггер с управлением отрицательной полярно-. стью, включенный между выходом сумматора и вторым входом логического элемента И.