Способ определения постоянной времени экспоненциального процесса

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИК бр 4 С 01 В 29/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ(56) Справочник по нелинейным схемам./Под ред. Д. Шейнгольда. М.: 1977, с. 253.Авторское свидетельство СССР В 2912573, кл. С 01 В 29/02, 1981. (54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОГО ПРОЦЕССА (57 )Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство, реализующее способ, содержит интегратор 1 с посто",80,1219985 А янной .времени К С, исследуемую цепь 2, вычитающий блок 3 и блок 4 регистрации. Перед подачей воздействия типа перепада напряжений па исследуемую цепь его интегрируют. Находят величину разности результатов интегрирования воздействия и реакции исследуемой цепи. Постоянную времеЛ,нн 1 исследуемой цепи определяютЬО йСпо Формуле Й=, где ЬО -оразность напряжений на выходах интегратора и исследуемой цепи; 0 - величина перепада напряжения воздействия, Способ позволяет измерять постоянное напряжение, прямо пропорциональное постоянной времени, 2 ил.) 0,5 ейр 11 к 11 12199Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для определения постоянной времени процессов, имеющих экспоненциальную зависимость. 5В известном способе формируется воздействие типа 11, 1(1) , где 11) - функция Хевисайда, Воздействие подается на устройство, постоянную времени которого необходимо 10 измерить. На его выходе формируется реакция вида: 11 = У,(1- е ), (1) которая задерживается на время д 1 так что образуется реакция1-д 111 = 13,( 1- е) (2)Затем находится разность значений первичной (без задержки) и за" держанной реакций в любой момент времени.Так ее значение в момент времени 1 равно(з) а в момент времени 1 аналогичная разность имеет вид:-т,д1.1 = ц, (1 - е )-(1 - Е), (4) Фиксируемые в моменты времени 1 и 1 напряжения О и О используются в дальнейшем при расчете искомой постоянной времени. Кроме того, момент времени 1 является началом формируемого импульса, заканчивающегося в момент времени 1. Иомент времени С40 определяется, исходя,из выполнения условия: П=20 ; хотя выполнениеэ данного соотношенйя в общем случае и необязательно.Обозначив через С= 1 -1, най"; дем, что время 1 связано с постоянной времени посредством соотношения Из последнего легко получить выражение для расчета постоянной времени экспоненциального процесса, которое имеет вид: 85 1вычисления постоянной времени сводится к определению некоего интервала времени. Начало и конец этого интервала времени определяется непосредственно через фиксацию соответствующих напряжений.В случае, если постоянная времени измеряемого процесса мала, то реакция изменяется быстро и фиксация напряжения в соответствующие моменты времени производится с ошибкой.Измерение же больших постоянных времени приводит к необходимости формирования длинных импульсов (разница между моментами времени С и 1 велика). Однако, если фиксация напряжений в эти моменты времени производится с ошибкой, обусловленной статической погрешностью устройства сравнения, то моменты начала и.конца формируемого временного интервала определяются неточно. Эта погрешность частично компенсируется необходимостью применения большого интервала времени, однако зависимость постоянной времени от интервала времени 1 сугубо нелинейна и поэтому ожидаемой компенсации погрешности определения начала и конца формируемого временного интервала не происходит.Цель изобретения - повышение точ-. ности измерения постоянной времени экспоненциального процесса за счет измерения постоянного напряжения, прямо пропорционального постоянной времени.На фиг. 1 показано устройство, реалирующее предлагаемый способизмерения постоянной времени; на фиг. 2 - график изменения во времени реакции на выходе блока вычитания. Устройство содержит последовательно соединенные интегратор.1 с постоянной времени к С, исследуемую цепь 2, вычитающий блок 3, на второй вход которого подключен выход интегратора 1, и блок 4 регистрации.Рассмотрим более детально реализацию предлагаемого способа. Типовое воздействие вида: 11 1(т) после выполнения операции интегрирования интегратором 1 имеет вид(6) Данный способ не обеспечивает необходимую точность, так как процедура 11 = 1,/НС,гле 1/КС - коэффициент передачи интегратора.Процесс изменения реакции на выходе исследуемой цепи 2 при подаче на его вход воздействия с выхода интегратора 1 и отвечающего выражению (б), описывается так:-Ф11 (С) = - - (1- е ) (7) При выводе соотношения (7) начальные условия, т.е. П, (0) были приняты нулевыми - Б (О) = О.Далее на выходе блока вычитания формируется разность между значениями реакций на выходах исследуемой цепи 2 и интегратора 1, которая равна Ьп(С)БС(9) П,(1 в ехр-С 7Выбираем интервал времени наблюдения достаточно большим, таким чтобы член ехр-С/ О. Это легко реализуется при выполнении условия С. Отсюда выражение для искомой оценки постоянной времени имеет видаС)ВС(10)1 о д 11(С) =-- (1-е " ). (8)Учитывая известные параметрывоздействия и интегратора после преобразования выражения, находим, что 1219985гистрации (например, цифровым вольтметром постоянного напряжения).Таким образом, измерение постоянной экспоненциального процесса сво 5 дится к измерению амплитуды напряжения, являющегося разностью реакций интегратора 1 и исследуемой цепи 2.Измерение напряжения, пропорционального искомой постоянной времени проводится фактически в статическом режиме, так как при выполнении условия С ) )величинаЦ(С ) является константой при данных и фиксированных значениях П, и НС. Варьирование величинами И, и ВС позволяет получить значениеЬ 11 таким, которое обеспечивает заданную точность измерений,Формула изобретения20Способ определения постоянной времени экспоненциального процесса, включающий подачу воздействия типа перепада напряжения на исследуемую цепь, 25 нахождение разности напряжений и определение искомой постоянной времени,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измеренияпостоянной времени путем измерениянапряжения, прямо пропорциональногопостоянной времени, воздействие перед подачей на исследуемую цепь интегрируют, находят величину разностирезультатов интегрирования воздействия и реакции исследуемой цепи и 35определяют постоянную временипоформуле40 где КС Ы.1 45 По истечении времени большим чем несколько Т (его величина легко устанавливается иэ рассмотрения фиг.2, например, он наступает в любой момент времени С, когда напряжение на выходе блока вычитания становится практически постоянным) измеряется величина напряжения на выходе блока 3, которое фиксируется блоком 4 реП.С11 о- постоянная времени интегратора;- величина перепада налряжения воздействия;- разность напряжения на выходах интегратора и исследуемой цепи.1219985Составитель В. АнтохинРедактор Р. Цицика Техред В.Кадар Корректор Л. Пилипенко Заказ 1319/53 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4