Способ измерения физических величин

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСИИ СПУБЛИК ВСЮ 6 01 й 15 10 С 01 й 1 ЕННЫЙ КОМИТЕТЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ГОСУД АРС ГЮ ДЕЛА ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Ия" К АВТОРСКОМ 6С. Михальчук КЦ чи ки ем ни преобразования измеряемой велины на компенсационный злектричесй сигнал и оценке значения измеряой величины по значению частного от.указанного деления, о т л и ч а- . ю-щ и й с я тем, что, с целью расширения области практического исггользования за счет обеспечения линейной зависимости между результатами измерения и истинными значениями из,меряемой величины, компенсационный электрический сигнал получают путем суммирования функции преобразования опорной величины с единичным весовым коэффициентом и Функции преобразования измеряемой величины с долевым весовым коэффициентом, значение кото-щ рого выбирают пропорциональйым степени нелинейности функции преобразования измеряемой величины, а знак- совпадающим со знаком отклонения от .линейной характеристики преобразования. Бюл.ыдов,вого Красного Знаконструкторскоего приборостроенияго объединения,тельство СССР 25/18, 1953 ЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ а идентичном эовании иэмерян, делении фунрское саидкл. 6 01 ПОСОБ ИЗМснованныйком преобрной велич а фц(71) Ордена Трудмени специальноебюро аналитическНаучно-техническАН СССР(56) 1. Волрические нртельных приветское рад9,а.2Авто9 268745,(54)(57) СВЕЛИЧИН, оэлектричесемой и опо 77(088.8)гин Л. И. Линейные элект еобразователи для измери боров и систем. М фСО- иоф, 1971, с. 29, рис. 1 01 1055 АИзобретение относится к электрическим измерениям электрических и неэлектрических величин и предназначено для использования при реализации различного рода контрольно-изме рительной аппаратуры, например газо- аналитических приборов.Известен способ измерения физических величин, предусматривающий электрическое преобразование, измеряемой величины, формирование коррек, 10 тирующего сигнала с абсолютным значением, равным нелинейной составляющей Функции преобразования измеряемой величины, но с противоположным знаком, суммирование функции преоб разования измеряемой величины с корректирующим сигналом и оценку значения измеряемой величины по значению полученной суммы 1 .Недостаток известного способа свя 20 зан с наличием мультипликативной -.о-. ставляющей на разности измерения от различных факторов (например, колебаний температуры и давления окружающей сРеды), влияющих на процесс электрического преобразования измеря емой величины.Наиболее близким к изобретению является способ измерения физических величин, заключающийся в идентичном электрическом преобразовании измеря емой и опорной величин, деления,функции преобразования измеряемой величины на компенсационный электрический сигнал, представляющий собой функцию преобразования опорной величины, и оценка значения измеряемой величины по значению частного от указанного деления 2 .Указанный способ благодаря осуществлению операции деления позволя 40 ет исключить мультипликативную составляющую погрешности измерения.Однако его недостаток определяется ограниченной областью практического использования, обусловленной невоз можностью применения при построении автоматизированных систем контроля и управления вследствие нелинейной в большинстве случаев проходной характеристики реализующего способ из 50 мерительного устройства.Цель изобретения - расширение об ласти практического использования подобного способа за счет обеспечения линейной зависимости между результатами измерения и истинными значениями измеряемой величины.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения физических величин, основанном на 60 идентичном электрическом преобразовании измеряемой и опорной величин, делении функции преобразования измеряемой величины на компенсационный электрический сигнал я оценке значе 65 ния измеряемой величины по значениючастного от укаэанного деления, компенсационный электрический сигналполучают путем суммирования функциипреобразования опорной величиныс единичным весовым коэффициентоми функции преобразования измеряемойвеличины с долевым весом коэффициентом, значение которого выбирают пропорциональным степени нелинейностифункции преобразования измеряемойвеличины, а знак - совпадающих сознаком отклонения от линейной характеристики преобразования.На фиг. 1 представлена общаяструктура устройства, реализующегопредлагаемый способ измерения физических величин, на фиг. 2 а-Ь показаны временные диаграммы сигналов навыходах отдельных функциональных узлов, иллюстрирующие его работу.В состав устройства входят идентичные электрические преобразователи1 (фиг, 1) измеряемой величины и 2епорной величины, блок 3 суммирования, входы которого соединены с выходами преобразователей 1 и 2 соответственно с долевым (к ( 1) и единичным весовыми коэффициентами, блок 4делеййя, входы которого подключенык выходам преобразователя 1 измеряемой величины и блока 3 суммирования.Измеряемая величина Х поступаетна вход преобразователя 1 и преобразуется в нем в рабочий электрическийсигнал ОХ (фиг. 2, а, Ь). Одновременно преобразователь 2 осуществляетпреобразование опорной величины ев опорный электрический сигнал Ое,В блоке 3 суммирования производитсясложение сигналов Ои ОХ. с весовыми коэффициентами: Ое + ЕО. Блок4 деления воспринимает сигнал Охв качестве делимого, а сигнал О ++ МОХ - в качестве делителя. Выходной сигнал блока 4 вследствие использования идентичных преобразователей1 и 2 практически не содержит мулвтипликативной составляющей погрешности измерения от колебаний темпера 1туры и давления окружающей среды,напряжения питания преобразователей1 и 2, а также других факторовЕсли проходная характеристика .преобразователя 1 имеет вид выпуклойкривой (фиг, 2 а) т,е. чувствительность падает при .увеличении измеряемой величины Х, то коэффициент К выбирается отрицательным, В этом случае кривая О +МО имеет падакщийхарактер,Если проходная характеристика преобразователя 1 имеет вид вогнутойкривой (фиг. 2,Ь), т,е, его чувствительность возрастаМ при увеличении.измеряемой величины Х, то коэффициент М выбирается положительным.. 1061055 К Х,Х Хкг ВНИИПИ Риз7 Тираж 710 Подписное каз 100 филиал ППП- "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 В этом случае кривая Оц +,МОХ имеет нарастающий характер.Отличительный подход к формирова= нию делимого, поступающего в блок 4 деления, обеспечивает получение ли.- нейной зависимости Озм (Х) между результатами измерения и истинными значениями измеряемой величины (фиг. 2,б ). При этом величина и знак коэффицйентаопределяются в соот-. ветствии с выражениемОФПСО г(Х-Х) -О (Х -Х)Д7 Г хХ, Хд а/ где О - выходной сигнал преобразователя 1 при значении изме 15ряемой величины, равном ХО - выходной сигнал преобразо-.вателя 1 при значении измеряемой величины, равном Х ,Х - значение измеряемой величи 20ны., соответствующее началудиапазона измерения.Таким образом, для настройки уст 1 ройства требуется воспроизведение измеряемой величины только в трех точках диапазона измерения Хе- Х, что значительно ускоряет и удешевляет процесс настройки, особенно для таких областей использования, как газоаналитическое приборостроение, где для воспроизведения любой точки требуется приготовление и аттестация соответствующей газовой смеси в баллоне.Остаточная нелинейность зависимос ти между результатами измерения и истинными значениями измеряемой величины при реализации предлагаемого способа не превышает 1,2 от диапазона измерения при исходном отклоне нии от линейной характеристики до 25Возможность получения унифицированного выходного сигнала предопределяет широкую область практического использования предлагаемого способа, в частности в системах автома тичекого контроля и управления,