Способ аналогового измерения изменяющихся во времени физических величин и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iu983557 (6l ) Дополнительное к авт. с вид-ву (51)М. Кл. (22)Заявлено 13.10.8О (21) 2/92038/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

С О1 К 1УОО

3Ьеударетмнный коинтвт

СССР

Опубликовано 23.12.82. Бюллетень М 47

Дата опубликования опнсани» 23. 12.;82 пв делан изобретений и открытий (53) УД К621 ° 31 У. .7(088.8) 1

1 т

:. ; 1

"1 (72), Авторы изобретения

А.И. Кузьмин и В.А. Бакластова,. (71) Заявитель (54) СПОСОБ АНАЛОГОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ

ВО ВРЕИЕНИ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для аналогового измерения изменяющихся во времени физических, преимущественно электрических, величин.

Известен способ аналогового измерения физических величин, при котором измеряемая величина сравнивается. с эталонной, а о значении измеряемой величины судят по эталонной величине и разности между измеряемой и эталонной величинами, и устройство для его осуществления, содержащее источник. эталонного напряжения, образцовый де" литель и коммутационную схему, в нем каждый канал измерителя последовательно отключается от источника сигнала и подключается к калибратору с помоцью шагового искателя l j.

Недостаток измерителя состоит в низкой динамической точности измере" ний.

Известен также способ аналогового измерения изменяюцихся во времени фи зических величин, основанный на методе замещения, который заключается в поочередной записи основного эта- ° ,лонного и регистрируемого сигналов и определении регистрируемой величины по основной эталонной величине и отношению записанных сигналов, и устройство для его реализации, содержащее усилитель, к входу которого через аттенюаторы подключены источники измеряемого и основного эталонного сиг.налов, к выходу усилителя подключен

- аналоговый регистратор, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока запуска, ко второму и тре" тьему выходам блока запуска подключены управляющие входы источников эталонного и измеряемого сигналов f2).

Однако и этот измеритель имеет нею достаточно высокую динамическую точность измерений.

Целью изобретения является повышение динамической точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу аналогового измерения изменяющихся во времени физических величин, основанному íà поочередной записи основного эталонного ю и регистрируемого сигналов и определении регистрируемой величины по основной эталонной величине и отношению значений записанных сигналов, выбирают дополнительную эталонную величину, ® изменяющуюся во времени аналогично измеряемой и противоположную ей по

° фазе, складывают эту величину с измеряемой, а результат измерений определяют как сумму регистрируемой и дополнительной эталонной величин.

При этом устройство для осуществления способа, содержащее усилитель. к входу которого подключены выходы двух аттенюаторов, соединенных свои- 2р ми входами соответственно с выходами источников измеряемого и основного эталонного сигналов, к выходу уаилителя подключен измерительный вход аналогового регистратора, управляю- 2s щий вход которого соединен с первым выходом блока запуска, к второму выходу этого блока подключен управляющий вход основного эталонного источника, а к третьему - управляющий эз вход источника измеряемого сигнала, снабжено дополнительным эталонным источником, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока запуска, а выход — с выходом основз5 ного эталонного источника.

На фиг. I приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — диаграмма регистрации измеряемого экспоненциального сигнала.

Устройство содержит усилитель 1, к выходу которого подключен измерительный вход аналогового регистратора 2 . К входу усилителя 1 через аттенюатор 3 подключен выход источни45 ка 4 измеряемого сигнала, а через аттенюатор 5 - выходы основного 6 и дополнительного 7 эталонных источников.

Управляющий вход аналогового регистратора 2 соединен с первым выходом

50 блока 8 запуска, к второму выходу этого блока подключен управляющий вход основного эталонного источника 6, а к третьему - управляющие входы дополнительного эталонного источника 7 и источника 4 измеряемого сиг55 нала.

Способ осуществляют следующим образом.

7,, При поступлении с блока 8 запуска в момент времени - „(йиг. 2) управляющего си гнала в ключается меха ни зм протяжки аналогового регистратора 2.

Затем в момент времени 4, включается основной эталонный источйик 6, сигнал 9 с которого через аттенюатор 5 и усилитель 1 поступает на регистратор 2. После окончания сигнала 9 в течение времени t -t+ регистрируются нулевые значенйя. В момент времени t блок 8 запуска одновременно включает источник 4 измеряемого напряжения и дополнительный эталонный источник 7. Сигналы 10 и ll источников 4 и 7 совпадают по форме и противоположны по фазе (йиг. 2, пунктир) .

Эти сигналя алгебраически суммируются на входе усилителя l, а результат сложения (сигнал 12 регистрируется блоком 2. Сигналы 12 и 9 должны быть соизмеримы по амплитуде. Относительная величина этих сигналов устанавливается аттенюаторами 3 и . Поскольку основной и дополнительный эталонные источники 6 и 7 подключаются к усилителю 1 через общий аттенюатор 5, то их напряжения должны быть близкими или равными по величине. Измеряемая величина (например, электрическое напряжение) определяется выражением и м= "p + эскоп (1) где ll - Регистрируемое напряжение ., Ц вЂ” напряжение дополнительного эталонного источника.

В частном случае при измерении импульса экспоненциальной формы измеряемое напряжение в момент времени определяется выражением

ЦОСн 6 p6 eAOpb

0 — +Q р (6 4) эоси „+ эдопЕ где Il — напряжение основного эталон".

Эвс ного источника;

И вЂ” напряжение дополнительного

ЭДОЛБ эталонного источника в момент вРемени 1, И вЂ” амплитудное значение напря ЛОЦ

А жения дополнительного источника;

1 - амплитуда основного эталон1 ного сигнала 9;

h .- значение регистрируемого сигнала 12 в момент времеH 4g у

d. - -показатель экспоненты измеряемого сигнала;

5 9835

- интервал времени между моментами измерения и включения дополнительного эталонного источника.

8 частном случае при 0 „ И, U = 0 и динамическая погрешность изP мерений вообще отсутствует независимо от инерционности измерителя. При измерениях по известному способу lI, = Up и абсолютная погрешность измере » 1О ний равна,1. При измерениях по предлагаемому способу абсолютная погрешность измерения регистрируемой величины сигнала 32 составляет 5<, при этом g < g< . Относительная динами15 ческая погрешность результата измерений уменьшается пропорционально отношению амплитуд сигналов..11 и 12 в

1 и

1 — "- — раз.

011М - Uehyn

Измеряемые сигналы изменяются по закону спадающей экспоненты, показатель экспоненты сС= 20 1/С, время из\ мерений 0,040 с.

Статическая погрешность измерителя определяется собственными шумами элекг 5 ронного усилителя и s диапазоне частот 0-60 Гц составляет 1(Г В, что соответствует приведенной погрешности в 1 . Динамическая погрешность измерений, проведенных через 5-7; 10 с

1 после включения сигнала (пуска аэродинамической труби), составляет 10124. При больших временах динамическая погрешность уменьшается, но вследствие уменьшения величины измеря4 емого сигнала увеличивается относительная статическая погрешность измерения.

Изобретение требует незначительной доработки измерителя и позволит умень-10. шить динамическую погрешность измерений не меньше чем в 2 раза. Это обусловлено тем, что коэффициенты ослабления аттенюаторов измерителя кратны двум и величины измеряемого 45 и дополнительного эталонного сигналов отличаются не больше чем в 2 раза.

Формула изобретения

1. Способ аналогового измерения изменяющихся во времени физических 50 величин, основанный на поочередной записи основного эталонного и регист-. рируемого сигналов и определении регистрируемой величины по основной эталонной величине и отношению значений записанных сигналов, о т л и ч а" ю шийся тем, что, с целью повышения динамической точности измерений, выбирают дополнительную эталонную величину, изменяющуюся во времени аналогично измеряемой и противоположную ей по ha3e, складывают эту величину с измеряемой, а результат измерений определяют как сумму регист рируемой и дополнительной эталонной величин.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее усилитель, к входу которого подключены вы ходы двух аттенюаторов, соединенных ,своими входами соответственно с выходами источников измеряемого и основ» ного эталонного сигналов, к выходу . усилителя подключен иЗмерительный вход аналогового регистратора, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока запуска, к второму выходу этого блока подключен управляющий вход основного эталонного источника, а к третьему - управляющий вход источника измеряемого сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что„ с целью повышения динамической точности измерения, оно снабжено допол" нительным эталонным источником, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока запуска, а вь1ход - с выходом основного эталонного источника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 189078, кл. 6011 35Л0, 1966.

2. Кузьмин А.И. Нестнадцатиканальная система для измерения тепловых потоков в гиперзвуковых аэродинамичес" ких трубах. - Сборник "Труды ЦАГИ", выпуск 1689, 1976.

983557 Р к е

1 г +a

/.

Xr г.Я

Составитель Т. Веремейкина

«Редактор И. Николайчук Техреду И.Тепер Корректор Н..Вуряк

Заказ 9911/51 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 ДОЯ Иосквад Ж-Я Раушская наб. д, 4/$

Филиал ППП ППатентП, г. Ужгород, ул. Проектная, 4