Способ измерения физических величин

 

СОК)3 СОВЕ1СКИХ

СОЦИА/1ИС! И 1ЕСКИХ

ГЕi:I IYЬЛИК

<я>, R 19/00

ГОСУДАРСТБЕННОГ ПАТЕНТ1 0I

Е1ЕДОМС1 BQ СССР (ГОСПЛТЕНТ ГССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

iQQ

Д

jul

I Q)

)Ю )> (21) 4936104 21 (22) 12.05.91 (46) 30.06,93. Бюл, M 24 (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им, 60-летия СССР (72) Н, В, boron þáîâ, В.А. Игнатов и

Ф.И,Яновский (56) Авторское свидетельство СССР

М 1394149, кл, G 01 R 19 00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1546916, к,,. и 01 I(19ИО. 1988., (54) СПОСОБ ИЗМЕЙГНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ

ВЕЛИЧИН (57j Использование изобретение относится к измерительной технике и предназначено для иэмсрения эи еских величин при наИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения физических величин при наличии систематической погрешности средства измеоения, Цель изобретения — повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что в способе измерения физических величин, заключающемся в том, что в первом такте измеряют физическую величину X. усиленную (ослабленную) в KI раз, во втором так: е измеряют физическую величину Х, усиленную (ослабленную) в К2 раз, в третьем такте измеряют физическую величину Х, усиленную (ослабленную) в K, + К2 r,àç, в четвертом такте измеряют физическую величину Х и вычисляют значение физической величины по формуле."«U,, 1824589 А1 личии систематической погрешности средства измерения. Сущность изобретения: способ измерения физических величин заключается в том, что в первом такте измеряют физическую величину Х, усиленную (ослабленную) в К! раз, во втором такте измеряют физическую величину Х, усилен-, ную((ослабленную) в К2 раэ, в третьем такте измеряюг физическую величину Х, усиленную, > лабленную) в К1+ К2 раз, в четвертом такте измеряют физическую величину X u вычисляю! истинное значение физической вели-.; ы по формуле X = N.ç+ N4 — N1 — N2, где i, .. N„, ¹. N4 — реэуль!аты измерений в псовом, втором, третьем и четвертом тактах соо!в--:тстванно. 2 ил.

X =- №+ М- N1- Ng, где М1, Nz, №, N4" результаты измерений в первом. в ором, третьем и четвертом тактах соответственно. г!а фи,. 1 приведена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 показан график, иллюстрирующий достигаемый выигрыш по точности измерения.

Устройство содержит блоки 1-3 задания коэффициентов усиления (ослабления) ФБ, ключи 4, 5. 6, 8, 9, блок 7 умножения, средство измерений 10, вычислитель 11. Вход устройства соединен с первым входом блока 7 умножителя и через ключ 9 — с входом средства измер íèé 10. Выходы блоков 1 — 3 задания коэффициентов усиления (ослабления, через ключи 4-6 соответственно соединены с вторым входом блока 7 умножения, выход котсрого через ключ 8 соединен с

1824589 (2) Х- гз йа N<-Nz, Х = Г4з+ N4 - Nт ",4.

50 (3) 55 входом средства измерений 10, выкод которого соединен с входом вычислителя 11, выход которого служит выходом устройства, Блоки 1-3 могут быть объединены в один, образуя например, управляемый делитель напряжения. В этом случае вместо трех ключей 4-6 будет использован только один.

Предлагаемый cvoñîá осуществляется следуюьр м образом.

В первом такте измеряют ФВХ, усиленную (ослабг с. ную) в К раэ, во втором такте измеря ст ФВХ, усиленную (ослабленную) в

Kz раэ. в . ретьетл такте измеряют ФВХ, усиленную(ослабленную) в Kj+ Kz раз. в четвертом такте измеряют ФВХ. Результаты измерений в первом, втором, третьем и четвер ом т )KTBx соответственно равны

Ni = ЬК Х+ д, Nz == ЬК Х+ д, Nz = Ь(К + Кр)Х+ д.

N4-Х+ д, (1) где д — систематическая погрешность СИ;

Ь вЂ” коэффициент, характеризующий действие к ультипликативной систематической погреш ности устройства, осуществляющего усиление (ослабление) ФВХ в заданное число раз. При это л значения погрешностей д, Ь априорно не известны.

Результаты измерений Ni, Nz, Мз,N4 запом, нают. Значение физической величины вы ю:ляют по формуле

I-! айдан н зе по формуле (2) значение физической вя.ивина Х не зависит от величин

Bo(решнос1сй д Ь:

X =- Ь(К; Kz)X д+ Х+д -(bKiX+ä )

-(ЬК2х д) = Х

Таким образом, предложенный способ обеспечивает повышение точности измерений ФВ, Достигаемый выи рыш по точности равен

Х вЂ” Х

Ст = — -- — 100, Х гже Х, X — результаты измерений искомой величины по предложенному и известному способу соответственно, ! рафик, показанный на фиг, 2, иллюстрирует достигаемый выигрыш по точности измерений (для диапазона измерений (О20)8, при условиях д - 0,5 В; Ь = 1,2; Kl 2;

Кз = 3). График построен по данным, приведенным в таблице.

Устройство работает следующим образом..

Измеряемая величина X подается на первый вход блока 7 умножения. Процесс измерений состоит иэ четырех тактов, В первом такте ключи 4 и 8 замкнуты, ключи 5, 6, 9 разомкнуты. Блок 1 задает величину коэффициента К1, величина которого поступает на второй вход блока 7 усножения, на первый вход которого поступает ФВХ, На выходе блока 7 формируется величина К1Х, которая измеряется средством 10. На выходе средства 10 формирует ся реэул ьтат измерения N>. Во втором такте ключи 5 и 8 замкнуты, ключи 4, б и 9 разомкнуты, Блок 2 задает коэффициент Kz, величина которого поступает на второй вход вблока 7 умножения. На выходе блока 7 формируется величина КрХ, которая измеряется средством 10, На выходе последнего формируется результат измерения Nz, В третьем такте ключи 6 и 8 замкнуты, ключи 4, 5 и 9 разомкнуты, Блок 6 задает коэффициент Кз = K> + Kz, величина которого поступает на второй вход блока 7 умножения. На выходе блока 7 формируется величина (K< + Kz)X, которая измеряется средством 10 На выходе последнего формируется результат измерения Nz. В чел вертом такте ключ 9 замкнут, а ключи 4, 5, 6 и 8 разомкнуты. Средство 10 измеряет величину Х, формируя на своем выходе результат измерения N4, Искомое значение физической величины Х вычисляется блоком

11 по формуле

Г! р и м е р 1. Измеряемая величина— напряжение постоянного тока. Блоки 1-3 образуют делитель напряжения, выполненный на основе резисторов, В зависимости от состояния ключей 4-6 на выходе блока 7 формируются величины N>, №, йэ и N4. Измерения выполняются в условиях. при которых возникают погрешности б =- 1,5 В; Ь=0,8. Величины коэффициентов деления выбраны равными K> - 0,2: Kz - 0,4; K> + К2 =

-0,6. Истинное значение измеряемой величины равно Х - 150 В.

На выходе средства 10 формируются результаты измерений для каждого иэ четырех тактов:

Н1=25,5 В: Nz-49,5 В; йз-73,5 В: йл

- 151,5 В.

Искомое значение физической величины, вычисленное блоком 11, равно

Х-150 R.

1824589

5 Здесь

Здесь

Х-210 В.

Выигрыш по точности измерений составляет

I 113 7 — 150 1 100-24,2

150

Х- 255 49,5-113,7В

11,1

®(зи К1Кг - 0,08.

Пример 2. Измеряемая величина—

Напряжение переменного тока, Блоки 1-3 образуют делитель напряжеНЬя, выполненный на резисторах. ИэмереЙйя выполняются в условиях. при которых

Мэникают погрешности д - 2 В. Ь - 1.2, величины коэффициентов деления выбраНЬ равными Ki - 0,3; Кг - 0,5; K> + Кг - 0.8, Истинное значение измеряемой величина рЬвно.На выходе средства 10 формируются результаты измерений для каждого иэ четырех тактов:

Й1- 77,6 В; Мг - 128 В; Мз - 203.6 В; N4«212 В.

Искомое значение физической величины, вычисленное блоком 11, равно

X-Йз+Nd Ni-йг-210 В.

Выигрыш по точности измерений согтавляет 249,6 — 210 100=18.9

210

Х =-. 77,6 128 — 249,6 В

39,8

10 при K K;. = 0,15.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает повышение точности измерений. Способ может быть использован при разработке измерительного комплекса бо15 товых навигационных систем.

Формула изобретения

Способ измерения физических величин, заключающийся в том, что последовательно производят три такта измерения, результа20 ты которых запоминают, причем в первом такте измеряют физическую величину Х, усиленную (ослабленную) в К1 раэ, во втором такте измеряют физическую величину

Х, усиленную(ослабленную) в Кг раз, где Ki

25 и Kz — постоянные коэффициенты, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет исключения систематической погрешности, добавляют четвертый такт измерения, причем в треть30 ем такте измеряют физическую величину, усиленную (ослабленную) в K> + Кг раз, а в четвертом такте измеряют физическую ве35 личину и вычисляют истинное значение физической величины по формуле X = Мз l N4—

N1 - Мг, где N1, йг. йз и N4 — запомненные результаты в первом, втором, третьем и чет40 вертом тактах соответственно.

1824589

20

I0 б 8 I0 12 14 16 I8

Х, В

Фиг. 2

Составитель Л.Попова

Техред М.Моргентал Корректор M,Têà÷

Редактор

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

Заказ 2223 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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