Устройство для измерениялинейных перемещений
О П И С А Н И Е )794357
ИЗОЬРетИНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.11.78 (21) 2690685/18-28 с присоединением заявки— (23) Приорнтет— (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (51) М.,Кл.з G 01 В 7/02
Тосударствеииый комитет
:cccp по делам изобретеиий ц открытий (53) УДК 531.717 (088.8) (45) Дата опубликования описания 22.01.81 (72) Авторы изобретения
В. К. Чертыковцев и Г. H. Яговкин
t, Ф
Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева
1.. (71) 3 а яв и тель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ
ПЕРЕМЕЩЕН И Й
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения различных физических величин, например вибраций, давления, уровня и т. д., представленных в виде линейных перемещений.
Известно устройство для измерения перемещений, содержащее дифференциальный преобразователь и блок обработки сигнала преобразователя fl).
Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению, является устройство для измерения линейных перемещений, содержащее дифференциальный первичный преобразователь с двумя выходами и блок обработки сигналов преобразователя 12).
В основу работы известного устройства положен метод повышения точности измерения путем исключения нестабильных коэффициентов а, ... а„функции преобразования, описываемой в общем случае полиномом вида у=а0+а х+...+а,х".
Недостатком прототипа является невысокая точность измерения, обусловленная невозможностью исключения нестабильных коэффициентов при степенях полинома выше второй.
Цель изобретения состоит в повышении точности измерения для преобразователей с функцией преобразования, описываемой
IIoëèномом л-ой степени.
Эта цель достигается за счет того, что устройство снабжено последовательно соединенными блоком алгебраического сложения и (n — 2) блоками понижения степени полинома, блок обработки сигналов преобразователя выполнен в виде последовательно соединенных схемы задания эталонного сигнала, узла вычитания и узла деления, блок алгебоаического сложения соединен с выходами дифференциального первичного преобразователя, а выход последнего блока понижения степени соединен с вторыми входами узлов вычитания и деления. Каждый блок понижения степечи полинома выполнен в виде двух схем задания эталон20 ных сигналов разных знаков и узла вычитания, подключенного к выходам схем задания эталонного сигнала.
На фиг. 1 показана блок-схема устройства преобразователя, функция преобразо25 вания которого описывается полиномом четной степени, например второй; на фиг.
2 — блок-схема устройства для преобразователя с функцией преобразования, описываемой полиномом нечетной степени, наЗ0 пример третьей.
794357 у е + у 2 — — 2ао+ 2а2х . (7) 20
У- g4= РаОх (9) у,— g2 = 2а;х. (2) g 5= 8a 20(х-. ; 0) . (10) д 5 — (у 3 — g )= 8а20.
g3 — — 2ае (х+ О). (у .: — y )О (° о) У5 -(У3 — У.|Е (у,— У2) . О
УЗ (gl У2) (Е5) Устройство по фиг. 1 содержит блок 1 алгебраического сложения и блок 2 обработки сигналов преобразователя, в состав которого входит схема 8 задания эталонного сиг à.ëà,,узел 4 вычитания и узел 5 деления. Выход блока 1 алгебраического сложения соединен со вторыми входами узлов
4, 5 вычитания и деления и входом схемы
8 задания эталонного сигнала. Выход схемы 8 соединен с первым входом узла 4 вычитания, выход которого соединен с первым входом узла 5 деления, котопый является выходом устройства.
Ко входам блока 1 алгебраического сложения подключены выходы дифференциального первичного преобразователя б.
Устройство по фиг. 2 содер?кит вклеоченный между блоком 1 алгебраического сложения и блоком 2 обработки сигналов преоо?азователя блок 7 по.еее.кения cT"пепи
I!OJ" JlFIOiA B. 3TOT б IOI4 CO3CP?! 8 и задания эталоне4ых сигналов рази ех знаков и узел 10 Вы еитаееия. Устройство на фиг. 1 работает следующим образо л. На вход блока 1 алгебраического сложения с выхода дифференциального преобразователя б поступают два сигнала уе и д2, описываемые полиномом четной степени, напримср, второго порядка уе = ао+ аех+ а2х у,=а,+-а,(— х)+а,(— х), (1) где х — измеряемая величина, ap, al, a2— елоэффициснтье функции преобразования, зависящие от изменения температуры окружающей соеды, старения элементов схемы и т. д., т. е. нестабильно. Сигнал на выхо де блока 1 алгебраического сложения будет соответствовать выражению В схеме 8 задания эталонного сигнала в сигнал, описываемый уравнением (2), вводится стабильная постоянная составляющая О., которая по своей физической сущности соответствует измеряемому параметру х, в данном случае — перемещениео, в результате этого на выходе схемы 8 получаем сигнал д3. На выходе блока 4 вычитания получим сигнал равный у3 — (gl — у2) = 2a!0, (4) Сигналы, описываемые выражениями (2) и (4), поступают на вход узла 5 деления, на выходе которого получим вычислен-! Ioe значение измеряемого параметра х. Как видно из выражения (5), на точность измерения х уже не оказывают влияния нестабильные коэффициенты ар, ае, а2 функции преобразования, Описываемое устройство по фиг. 2 работает следующим образом. На вход блока 1 алгебраического сложения с выхода дифференциального преобразователя поступают два сигналя у е и 10 g 2, описываемые полиномом нечетной степ"н.е, например, третьего порядка y, = a„-+ a l:- + a2- + a.: g 2 =аО+а1(— х) +а21 — х)2 — а" (— х)3 (о) В этом случае сигнал на выходе алгебраического блока 1 будет описываться выражением: Этот сигнал поступает па входы схем 8 и 9, на выходе которых иолуч",!o-, сигналы д.- и g4i COOTBPTCTIlCHIIO: у 3 = 2ао+2а2(х+О) д 4 — — 2ао+ 2а2 (х — О ) . (8),:ocëå вычитания этих сигналов в узле 10 вычитания 30 с;:п:; л, описываемый уравнснием (9), поcI;.еаст в сх"му 8 блока обработки сигна. î". В схс ле 8 задания эталонного сигнала =iio"о блока к исходному vçмерясмому па,с; .тру х добавляется стабильная постосостзвляющая О, которая, по своей 1;п-.i i..=cl:o!I природе соответствует парамет40 х. В результате этого на выходе схемы I!o,7ччае3е сигнал д 5. i иг. ал на выходе узла 4 вычитания блока 2 обработки сигналов описывастся выпажеIII I CМ: По oTI!ошению сигналов, поступающих в уз л 5 блока 2 обработки сигналов, опреде,7F ется вычисленное значение измеряемого параметра х в виде В выра?кение (12), которое по своему 50 виду идентично (5), не вошли нестабильные коэффициенты ао ... а3, следовательно, они не оказывают влияния на точность измерения параметра х с помощью преобразователя, функция преобразования которого опи65 сывается полиномом третьей степени. 794357 Фор,мула изобретения Фиг.2 Составитель И. Юрьева Техред В. Серякова Редактор И. Гохфельд Корректор И. Осиповская Заказ 1754/61 Изд. № 135 Тираж 672 Подписное НПО ПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» Если функция преобразования описывается полиномом еще более высокой степени, например, четвертой, то в структурную схему устройства по фиг. 1 вводится блок 7 понижения степени. Если функция преобразования описывается полиномом пятой степени, то в структурную схему устройства по фиг. 2 вводится второй блок 7 понижения степени и т. д. Во всех случаях выходная величина х после соответствующей обработки сигналов первичного преобразователя описывается линейным уравнением типа (5) или (12) . 1. Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее дифференциальный первичный преобразователь с двумя выходами и блок обработки сигналов преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения для преобразователей с функцией преобразования, описываемой полиномом и-OH степени, оно снабжено последовательно соединенными блоком алгебраического сложсния и (n — 2) блоками понижения степени .олинома, блок обработки сигналов преобразователя выполнен в виде последовательно соединенных схем задания эталон5 ного сигнала, узла вычитания и узла деления, блок алгебраического сложения соединен с выходами дифференциального первичного преобразователя, а выход последнего блока понижения степени соединен с 1р вторыми входами узлов вычитания и делеHHSI, 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый блок понижения степени полинома выполнен в виде двух схем 15 задания эталонных сигналов разных знаков и узла вычитания, подключенного к выходам схем задания эталонного сигнала. Источники информации, принятые во 20 внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР AЪ 38б233, кл. G 01 В 7/14, 1970. 2. Бломберг Э. М. и др. Измерительноинфовмационные системы перемещений вы25 сокой точности. Приборы и системы управлс:шя, . и б, 1976, с. 23 (прототип).
