Способ уравновешивания тока компенсации в измерителях физических величин

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистиииеских

Республик

«i> 970237 (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.04.81 (21) 3287987/18-21

Р11М К з с присоединением заявки ¹

G 01 R 17/Об

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 301082. Бюллетень ¹40

Дата опубликования описания30.10.82 (33) УДК б21.317. .727.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

ВАС.@РЩ Д,, Р I Д .

ГЕХНИ"!. - %

В.В.Варенышев, Г.П.Елфимов, Н.A.Кочетова и г 110

БИБЛИО1 :(71) Заявитель

4 (541 СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ТОКА КОМПЕНСАЦИИ

В ИЗМЕРИТЕЛЯХ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в измерительных устройствах компенсационного типа, а также в преобразователях аналог — код, основанных на выработке эталонного значения тока, уравновешивающего ток компенсации.

Известен способ формирования результата для измерительных устройств, работающих в условиях наложения высокого уровня помех, которые используют принцип частотно-импульсной модуляции, где нуль-орган порогового устройства срабатывает при достижении значения интеграла от тока компенсации в цепи обратной связи значения заданной величины. Обычно это реализуется путем введения конденсатора в цепь обратной связи (1 ).

Недостатком способа является ограничение диапа зона измере ний, определяемого максимально допустимой частотой следования импульсов уравновешивания, зависящей от быстродействия элементов формирователя, которые оказывают на высоких частотах существенное влияние на форму импульса тока уравновешивания. Искажение формы в свою очередь приводит к соответственнонгу искажению результата измерения, так как площадь импульса (интеграл тока во времени) впределяет вес или цену младшего разряда при его подсчете.

Наиболее близкигл к изобретению является способ формирования результата измерения, реализованный в устройстве, в которогл результат измерения формируется как сумма импульсов, вырабатываемых частотным нуль-органом, а результат; подсчета является управляющим сигналом для преобразователя код — аналог, который формирует сигнад -обратной связи (23.

Недостатком приведенного способа является ограниченная разрешающая способность результата измерения при обеспечении необходимой достоверности отсчета в условиях наложения на измеряемую величину помех, обуслав— ливаемая принципом орга низации обра тной связи.

Цель изобретения - повышение

:точности отсчета результата измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе уравновешивания тока компенсаций в измерителях физи970237 ческих величии, основанном на формировании эталонного значения тока, соответствующего сумме импульсов, вырабатываемых частотным нуль-органом для уравновешивания тока компенсации, ток компенсации интегрируют и

bio достижении текущего значения ин,теграла величины порога срабатыва ния, формируют импульс уравновешивающего тока, противоположного по знаку току компенсации, а количест- 10 во импульсов тока уравновешивания подсчитывают и через интервалы времен полученную сумму в пределах заданной величины обнуляют, а значение этой суммы, превышающее эту величину, суммируют со значением такого превышения, полученного за предыдущие интервалы времени, при этом полученный результат преобразуют в ток, пропорциональный этому результату, и, суммируя его с импульсным током уравновешивания, получают общий ток уравновешивания, а -результат измерения формируют как алгебраическую сумму двух диапазонов — точного и грубого отсчетов, где значение точного отсчета определяют как значение суммы количества импульсов тока уравновешивания на момент ее обнуления, а значение диапазона грубого отсчета определяют как значение су. лбы полученной после переноса суммы импульсов, превы-. шающую заданную (обнуляемук часть) с остатком от значения этой части, полученную в предыдущий интервал . З5" времени.

На чертеже показана блок-схема измерительного устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит чувствитель- 4Р ный элемент 1 измерительного устройства, датчик 2 положения, усилитель 3, катушка обратной связи

4, интегратор 5 (конденсатор ), пороговый элемент б с формировате- 45 лем импульсов тока уравновешивания, сумматор 7 точного отсчета, формирователь 8 интервалов времени и опорной частоты для формиро вания тока уравновешивания,, сумматор 9 грубого отсчета, преобразователь код — ток 10, сумматор 11 тока уравновешивания, формирователь 12 (сумматор ) результата измерения.

Ток уравновешивания тока компенсации, который интегрируется вместе с током компенсации, при реализации способа получается как сумма импульсов тока уравновешивания с током уравновешивания, вырабатываемым преобразователем код — ток, на вход, которо- 0 го поступает значение суммй превышений свыше n -ro разряда сумм, получаемых за каждый из интервалов времени.

Окончательный результат измерения фОрмируется как алгебраическая сумма $5 двух отсчетов с обновлением значения через каждый интервал.

Отличительной особенностью способа уравновешивания тока компенсации в измерителях физических величин является представление результата как среднеинтегральной величины за отрезок времени nt, обуславливаемый использованием интегрирующего конденсатора, что обеспечивает необходимую

его достоверность, а также высокую разрешающую способность, так как начение цены младшего разряда при аданном диапазоне измерения определяется значением максимальной частоты следования, которая ограничена лишь значениеммаксю ально допустимой величины суммы, получаемых за интервал времени а и может быть ограничена в разумных пределах, обеспечивающих достоверную точность формирования формы импульсов тока уравновешивания, которая зависит от реального быстродействия элементов, его формирующих.

В случае превышения величины физического воздействия (тока компенсации ) значения точного диапазона отсчета частота следования превышает значение максимальной частоты, которому соответствует и разрядов при подсчете количества импульсов за время ь1.

При подсчете количества импульсов тока уравновешивания за принятый интервал времени первые и. разрядов, соответствующие максимальной частоте, при заполнении целиком поступают в результат точного отсчета, а сумма превышения (начиная с и+ 1-ro разряда поступает на сумматор грубого отсчета, обеспечивающего в последующие интервалы времени выработку дополнительного тока уравновешивания через преобразователь код ток величиной, соответствующей весовому значению соответствующих разрядов сумматора, являющегося продолжением счетчика (сумматора) точного диапазона измерения. На вход интегратора поступает суммарное значение тока уравновешивания — импульсного и ступенчатого (вырабатываемого по показаниям грубого отсчета), что обеспечивает уравновешивание тока компенсации в шираком диапазоне измерений, существенно превышающем диапазон измерений, обеспечиваемый импульсным (частотным ) способом уравновешивания при необходимой разрешающей способности результата измерения.

Таким образом, предлагаемый способ, обеспечивающий воэможность построения измерительных чсто Фств с улучшенными основными техническими характеристиками, позволяет использовать их в новых направлениях, 970237 например, в датчиках угловых скоростей в прецизионных системах.

Формула изобретения

Способ уравновешивания тока компенсации в измерителях физических величин, основанный на формировании эталонного значения тока, соответствующего сумме импульсов, вырабатываемых частотным нуль-органсм для уравновешивания тока коытенсации, о .т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности отсчета результата измерения, ток компенации интегрируют и по достижении екущего значения интеграла величины порога срабатывания, формируют импульс уравновешивающего тока, противоположного по знаку току компенсации, количество импульсов тока уравновешивания подсчитывают и через заданные интервалы времени полученную сумму в пределах заданной величины обнуляют, а значение этой суммы, превышающее эту величину, сую ируют со значением такого превышения, полученного эа предыдушие. интервалы времени, при этом полученный результат преобразуют в ток, пропорциональный этому результату, и, суммируя его с импульсным током уравновешивания, получают .общий ток уравновешивания, а результат измерения формируют как алгебраическую сумму двух диапазонов точного и грубого отсчетов, где значение точного отсчета определяlO ют. как значение суммы количества импульсов тока уравновешивания на момент ее обнуления, а значение диапазона грубого отсчета определяют как значение суммы, полученной

45 после переноса суммы импульсов, превышающую заданную (обнуляемую часть) с остатком от значения этой части, полученную в предыдущий интервал времени.

7п Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Варанов Л.А. и др. Конденсаторные преобразователи в автомати- ке и системах управления. Вибл. по

25 .ав. вып. 328, M. "Энергия", 19б9.

2. Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками.

Л.. О.. "Энергия", 1970, с. 397-400.