Способ измерения электрических и неэлектрических величин

(51)4 Р 190 САНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ енн ль ъе ржит и гай во ССС О.о СССР00. причем иряют суммчины Х иМ, умножчи входн и четв измеренииизмеряемойразцовойффициент ппо формул у значений значение о нное на ко велиы о звена,скомое зна ределяю ение величины ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН(57) Изобретение относится к областиизмерительной техники, в частностискспособам измерения электрических инеэлектрических величин, и можетбыть использовано в автоматическихсистемах измерения и контроля. Цельюизобретения является расширение диапазона измерения и повышение точности при проведении многократных одно. -типных измерений за счет введения нелинеиной аппроксимации функции преобразования. Устройство, реализующее способ измерения электрических и не- электрических величин, соде змеряемый объект 1, платформа 2, 3, электромагниты 4, 5, жесткий рычаг 6 с коэффициентом передачи, равным единице, жесткий рычаг 7 с коэффициентом передачи К, блок 8 управления, массоизмерительный датчик 9 с нелинеиной характеристикой преобразования, вторичный электрический линейный измерительный преобразователь О, вычислительный блок 11, одинаковые по величине эталонные грузы 12 и 13. щ Способ предусматривает проведение четырех последовательных измерений,ЗО Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения электрических и неэлектрических величин, и может быть использовано в автоматических системах измерения и контроля.Цель изобретения - расширение диапазона измерений и повышение точности при проведении многократных однотипных измерений за счет введения 1 О нелинейной аппроксимации функции преобразования.На чертеже представлена схема уст" ройства, реализующего способ измерения электрических и неэлектрических 15 величин,Весь цикл измерений состоит изчетырех тактов. Измерения проводятся измерительным преобразователем,описываемым нелинейной функцией видау =оХ +ЬХ+ с, (1)где .1 - исследуемый параметр;а,Б,с - неизвестные коэффициенты,характеризующие измерительный преобразователь, зависящие от различных факторов(например, дрейфа нуля, ихизменения при воздействиитемпературы и старения элементов, из которых выполненизмерительный преобразователь).В первом такте фиксируют значенияисследуемой величины 1 вместе созначением образцовой:меры М . 1 езуль- З 5тат измерения у (Х+И) связан созначением исследуемой величины Хследующим соотношением:У (Х+И) = а(Х+М) + Ъ(Х+И) +с,. (2)Второе и третье измерения градуи Оровочные, предназначенные для определения параметров измерительного преобразователя. Их проводят однократнов процессе подготовки к проведениюмногократных однотипных измерений45(например, взвешивания совокупностидвижущихся объектов). Во,втором тактев качестве тестового воздействия выбирают значение образцовой меры М .При этом результат второго измерения 5 Оу (М) записывается в видеу(И) = ОИ+ ЬИ+С, (3)В третьем такте в качестве тестового воздействия выбирают значениеобразцовой меры М, умноженное на 55коэффициент передачи входного звенаК. При этом результат, у (КМ) оказывается связанным с параметрами измерительного преобразователя следующим соотношением:у(КМ)-: аК М +ЬЮЧ+ с, (4)В четвертом такте формируют тестовое воздействие путем суммирования значения исследуемой величины 1 и значения образцовой меры М , умноженного на коэффициент передачи входного звена К. Результат четвертого измерения у (Х+КИ) оказывается связанным с исследуемым параметром следующим соотношениему(Х+КИ) = д(Х+101) +" (Х+КМ) + с (Я Путем решения полученной системыуравнений определяют значение исследуемой величиныиз следующего вы-.ражения (6)у СХ+М) -у СКИ) -у,М) +у 1 Х+КИ)Х (1 - К) Му (Х+М ) -у (КИ)+у(М 1-у СХ+КМ 1Анализ выражения (6) показывает,что результат измерения исследуемогопараметра У не зависит от коэффициентов а, Ь,С,т.е, не зависит от дрейфа нуля, нелинейности характеристикиизмерительного преобразователя, атакже от их изменения при воздействии температуры окружающей среды истарения элементов, из которых выполнен измерительный преобразователь,При измерении электрических и неэлектрических параметров, суммированиеи масштабное преобразование которыхможет быть выполнено с высокой точностью в случае нелинейной функциипреобразования, предлагаемый способпозволяет существенно повысить точность измерений, поскольку значительно уменьшается погрешность аппроксимации нелинейной характеристики используемого измерительного преобразователя,Устройство, реализующее предлагаемый способ, проводит измерение веса движущихся или неподвижных объектов и содержит измеряемый объект .1, платформы 2 и 3, электромагниты 4 и 5, жесткий рычаг 6 с коэффициентом передачи, равным единице, жесткий рычаг 7 с коэффициентом передачи К, блок 8 управления, массоизмерительный датчик 9 с нелинейной характеристикой преобразования, вторичный электрический линейный измерительный преобразователь 10, вычислительный блок 11 и одинаковые по величине эталонные грузы 12 и 13.1269 ВНИИПИ Заказ 6029/46 Тираж 728 Подписное Произв.-полигр, пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Устройство работает следующим образом.Перед началом измерений при отсутствии объекта 1 на платформс 2 блок 8 управления включает электромагнит 5 4, При этом вес платформы 2 РП.2 увеличивается на величину Гэ, эталонного груза 12, Характеристика преобразования датчика 9 описывается нелинейной функцией вида 1 ОЕ = д, Хэа Х+аэ, (7) где Х - входная величина;Ооа - неизвестные коэффициентыаппроксимации характеристики датчика 9. 15 В силу уравнения; (7) результат измерения 1 выражается следующим Соотношением:Н. =а(Р+КР+Р,+а . (Р+ 20 где Рп - вес платформы 3,Блок 8 управления отключает электромагнит 4 и включает электромагнит 5, увеличивая тем самым вес платформы 3 на величину Р эталонного груза 13. Результат измерения Иэ запишем в видеп КРпю э КРэ) + а ( Р +На платформу 2 устанавливают объект 1, вес Р которого необходимо измерить. Он может быть подвижным, либо неподвижным в процессе измерений. Результат измерения 8 выражается следующим соотношением:Н 4= а,(Р+Р, +КР, +КР +а,(Р+Блок 8 управления отключает электромагнит 5 и включает электромагнит 4. При этом вес платформы 3 уменьшается на величину Р г , а платФормы 2 45 увеличивается на эту же величину. Результат измерениязапишем в видеН, =а, ( Р+Р, +КР+Р,) +а,(Р+ 038 4В вычислительном блоке 11 решается система уравнений (8),(9), (О), (11) относительно:неизвестного весаР И,-Г 1-И+ ИИ -И+Я - М ( ) эт1 э 2 4(1 2)В предлагаемом устройстве погрешность суммирования Р, +Р и Р + +КР, отсутствует, а коэффициент К определяют по соотношению плеч жесткого рычага 7, линейные размеры которого могут быть измерены с высокой точностью. Точность измерения неизвестного веса 1 существенно повышается. Формула из.обретения Способ измерения электрических и неэлектрических величин, основанный на проведении четырех последовательных измерений, первое из которых предусматривает измерение суммы значений измеряемой величины Х и образцовой меры М, второе и третье измерения предусматривают измерение значения образцовой меры М и значения образцовой меры М, умноженного на коэффициент передачи входного звена К соответственно, при этом второе и третье измерения осуществляют однократно при проведении однотипных многократных измерений, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерения, при четвертом измерении измеряют сумму значений измеряемой величины Х и значения образцовой меры М, умноженного на коэффициент передачи входного звена К, при этом искомое значение величины Х определяют по формуле Ху(Х+М-у (КМ) -у (М)+у(Х+КМ) у (Х+М) -у (КМ) +у (М) -у (Х+КМ)