Способ измерения электрических и неэлектрических параметров

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 011190;ОЙ)Яйв у ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рых фиксируют исслеа в другом, проводимом при однотипных измерениях однократно, - значение М, образцовой меры, о т л ич а ю щ и й с я тем, что., с целью расширения класса исследуемых параметров, повышения точности и сокращения времени измерения, в третьем такте, проводимом при однотипных измерениях также однократно, фиксируют .значение М 1 образцовой меры, отличное от значения М а искомую величину Х иссле-. дуемого параметра определяют из соотношенияММ-М, й - 1,М,- М ЯЙ, -Н.2 де Йй ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 331321, кл. С 01 К 19/00, 1970,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3431690/18-21,кл. С 01 К 19/00, 1982.(54)(57) СПРОСОВ ИЗ)1 РРБНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ,основанный на проведении измеренийв несколько тактов, в одном из кото 3 Р,А 64 Я 1) Я; ддуемый параметр,Н - результаты первого, второго и третьего тактовых измерений. а .Изобретение относится к электрическим измерениям и .предназначенодля использования при реализации систем автоматического контроля, например измерителей нелинейных искажений.Известен способ измерения электрических и неэлектрических параметров,основанный на проведении .четырехпоследовательных измерений, первоеиз которых предусматривает фиксацию 10исследуемого гараметра, второе - исследуемого параметраумноженного накоэффициент передачи входного звена,третье - исследуемого параметра вместе с образцовой мерой, четвертое - 15 ,исследуемого параметра вместе с образцовой мерой, умноженных на коэффициент передачи входного звена, суммировании результатов второго и третьего измерений, а также результатов первого и четвертого измерений, вычислении разности между результата.ми первого и второго измерений а также разности между найденными ранее суммами, делении одной разности на другую, умножении полученного отношения на истинное значение образцовой меры и определении искомой величины исследуемого параметра по итого вому произведению Я .30Недостатки данного способа связаны " со значительными затратами при осуществлении большого числа однотипных измерений, и, кроме того, с низкой точностью и весьма ограничен- З 5 ным классом исследуемых параметров. Значительное время измерительного процесса обусловлено тем что исследуемый параметр задействован во всех четырех тактах измерениядостигаемая точность ограничена скоростью изменения исследуемого параметра. Дляполучения высокой точности измерения необходимо, чтобы изменение исследуемого параметра в течение четырех45 тактов измерения было достаточно малым. Это условие либо ограничивает класс исследуемых параметров, либо предопределяет существенную динамическую погрешность; измерения. Преду смотренное данным способом суммирование в третьем и четвертом тактах исследуемого параметра с образцовой мерой, являющейся однородной по физической природе с исследуемым пара метром, ограничивает как точность измерения, так и класс исследуемых параметров, поскольку не все встречающиеСя на практике физические величины удобно суммировать.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения электрических и неэлектрических параметров 21, .основанный на проведении четырех последовательных тактов измерения, в одном из которых фиксируют исследуемый пара-. метр, в другом - исследуемый параметр, умноженный на коэффициент передачи входного звена, в остальных двух тактах, проводимых при однотипных измерениях однократно, - соответ. ственно образцовую меру и образцовую меру, умноженную на коэффициент передачи входного звена, и определении искомой величины Х исследуемого параметра из соотношения где1 Ь - значение образцовой меры,И,М,Й" - результаты первого, второго, третьего и четвертого тактовых измеренийсоответственно.При практическом осуществлении известного способа необходимо, чтобы изменение исследуемого параметра в течение первых двух тактов измерения было пренебрежимо малым. Это обстоятельство, а также необходимость не . всегда возможного и удобного масштабирования исследуемого параметра во втором такте и образцовой меры в . четвертом такте опять же ограничивают класс исследуемых параметров. Другой йедостаток известного способа определяется, как и ранее, невысокой точностью измерения, поскольку погрешность образцовой меры целиком входит в результат измерения исследуемого параметра, а для целого ряда. физичес-. ких величин создать прецизионную меру значительно сложнее, чем точно измерить саму величину. Наконец, еще один недостаток известного способа выражается в значительном времени измерения, складывающемся из относительно большого количества измерительных тактов.Цель изобретения - расширение класса исследуемых параметров, повышение точности и сокращение времени измерения.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения элекз 11 О 1трических и неэлектрических параметров, основанному на проведении измере"ний в несколько тактов, в одном изЮкоторых фиксируют исследуемый пара"метр, а в другом, проводимом при однотипных измерениях однократно,значение М образцовой меры, в третьемтакте, проводимом при одотипных измерениях также однократно, фиксируют,значение М 2 образцовой меры, отличное от значения М а искомую величину Х.исследуемого параметра определяют из соотношения1ЭМЙ-М 211 г КМ М 21 (2)ХВ й 2 748, 4и служат для определения параметр. измерительного преобразователя. Во ,втором такте Фиксируют значение образцовой меры М,. Результат и 2 второго измерения связан с параметрами измерительного преобразователя соотношением12 аф+(4)В третьем такте измерения Фиксируют образцовую меру М 2, значение которой отлично от значения М, Результат М третьего измерения можно представить в видегде М й 2 и М- результаты первого,второго и третьеготактОвых измерений, 20На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.и предназначенного, в частности, для контроля измерителей нелинейных искажений. 25Устройство выполнено на базе линии ЭВМ 1, управляющей частотой,и амплитудой генератора 2, а также калибратором 3 коэффициента гармоник и переключателем 4 режима поверки объекта 5 контроля (цифрового измери. теля нелинейных искажений).Способ осуществляют следующим образом.В первом такте измерения фцксируют35 измеряемый параметр, Учитывая, что любуюдаже существенно нелинейную характеристику измерительного преобра зователя можно с требуемой точностью представить с помощью кусочно-линей 40 ной аппроксимации отрезками прямых, связь между результатом М,измерения и величйнойисследуемого параметра следует представить.в виде%где а и о - неизвестные коэффициенты, характеризующие преобразователь изависящие от измеряемой величины всилу нелинейности указанной характеристики, а также от воздействия окру" жающей среды (температуры, влажности) и от изменения номиналов элементов преобразователя вследствие старения. . 55Второй и третий такты измерения являются градуировочными, проводятся при однотипных измерениях однократно Решая совместно уравнения (3), (4) и (5), можно получить для х ито- . говое соотношение (2).Устройство реализующее предла)гаемый способ работает следующим образом.11 ри поверке объекта 5 контроля в режиме вольтметра переключатель 4 переводится в положение Ч и на объект 5 контроля поступает переменное напряжение с выхода генератора 2. При этом среднеквадратическое значение и частота переменного напряжения являются исследуемыми параметрами. Объект 5 контроля измеряет напряжение и частоту на выходе генератора 2, затем по команде от ЭВМ 1 напряжение, а затем и частота изменяются на 57. и вновь измеряются объектом 5 контроля, Эти два такта являются градуировочными, проводятся однократно и позволяют определить погрешности меры напряжения и меры частоты, в качестве которых. выступает генератор 2, Далее по программе от ЭВМ 1 проводится изменение напряжения во всем диапазоне частот генератора 2 и осуществляется поверка объекта 5 контроля в режиме измерения напряжения согласно техническим условиям на объект 5 контроля. При каядом измерении значение напряжения и,частоты определяется по приведенному алгоритму, а погрешность объекта 5 контроля определяется как отклонение его показаний от значения измеряемого параметра. Изменение . значения меры на 5 Х позволяет уменьшить погрешности меры в 20 раз.1101748 Составитель Л, МорозовТехред А. Ач Корректор С, Шекмар .Ю Редактор Ч, Данкулич Заказ 4758/29 Тираж 711 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушакая наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Аналогичным образом проводитсяповерка объекта 5 контроля в режимеизмерения коэффициента гармоник. Переключатель 4 переводится в положение"Кг" и на объект 5 контроля поступает 5сигнал с заданным коэффициентом гармоник с калибратора 3 управляемогоот ЭВМ 1. Так же, как и в предыдущем режиме, проводятся два градуировочных измерения значений коэффициента гармоник, отличающихся на 5%, иопределяется погрешность меры коэффициента гармоник, в качестве которойвыступает калибратор 3. Затем проводится поверка объекта 5 контроля повсем значениям коэффициента гармоникво всем диапазоне частот (согласнотехническим условиям на объект 5контроля),Значения измеряемого коэффициентагармоник определяются как описано выше, а погрешность объекта 5 контролянаходится как отклонение показанийобъекта 5 контроля от.значения из.меряемого параметра.В процессе реализации предлагаемогс способа оказывается возможной непрерывная работа устройства в течении 8 ч безручных калибровок и установок нулей генератора 2 и калибратора 3. При этом градуировочные измерения проводятся раз в два часа,что составляет не более 2% от общегочисла измерений.35Анализ соотношения (2) показывает,что итоговый результат измерения независит от.коэффициентов а и Ь , т,.е.от дрейфа, наклона и нелинейности/ измерительного преобразователя, а так.же от изменения указанных величин подвоздействием окружающей среды и вследствие старения элементов, из которыхвыполнен тот или иной измерительныйпреобразователь. Кроме того, приблизких значениях М,и Упогрешностьитогового результата измерения от по.грешности меры ослабляется более,,чем в щ,1 раз, что позволяетполучить результат измерения исследуемого параметра точнее, чем мера.используемая при измерении, Точностьизмерения, обеспечиваемая предлагаемым способом, повышается также засчет исключения операций масштабирования,и за счет уменьшения динамической погрешности, обусловленнойизменением исследуемого параметраот такта к такту, посколькуисследуемый параметр задействован в данномслучае лишь в одном такте измерения.Последнее обстоятельство позволяетпри проведении ряда однотипных изме;рений в два раза уменьшить временныезатраты, так как остальные два такта измерения являются градуировочными и проводятся однократно. Временные затраты сокращаются также благодаря исключению операций масштабирования измеряемого параметра и образцовой меры. Указанное исключениеобеспечивает кроме того существенйое расширение класса исследуемых параметров путем введения в него таких параметров физических величин,которые невозможно или неудобно мас-.штабировать или для которых сложносоздать прецизионную меру.