Способ измерения электрических и неэлектрических величин

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 01 К 19 С 5 БРЕТЕНИЯ АН ЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ 40дственное об ач, А.Н.СоСевастьятво СССР00, 1983.о СССР00, 1984.КТРИЧЕ КИХ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕ СИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН(57) Изобретение предназначено дляиспользования в контрольно-измерительных комплексах, например, в аппаратуре проверки, измерителей виброперемещений. Целью изобретения является ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельсВ 1101748, кл. С 01 К 19Авторское свидетельствВ 1200182, кл. С 01 К 19/ повышение быстродействия при однотипных измерениях, Устройство, реализующее способ, содержит колебательный1,С-контур 1, образованный катушкой .и конденсатором С, преобразователь 2тока колебательного контура, переключатель 3, контролируемый объект 4,который перемещается на расстояниеДЬ в процессе эксплуатации. При измерении перемещения устройство работаеткак измеритель виброперемещений объекта 4, Первые два такта проводят однократно и выполняют ряд измеренийи расчетов, по формулам, приведеннымв описании изобретения. В третьемтакте масштабируют значение измеряемой величины до равенства результатовизмерений во всех трех тактах и определяют значение измеряемой величиныиз математического соотношения, приведенного в формуле изобретения,ил.Изобретение относится к измери,тельной технике и предназначено для использования преимущественно в кон" трольно-измерительных комплексах например в аппаратуре поверки измерителей виброперемещений.Цель изобретения - повышение быстродействия при однотипных измерениях. Данный способ позволяет измерить относительно быстропеременные процессы С высокой точностью, что позволяет использовать его для измерения таких параметров вибрирующих объектов, как виброперемещение, виброскорость и виброускорение,На чертеже представлено устрой,ство, реализующее предлагаемый способ.Способ измерения электрических и неэлектрических величин заключается в следующем.В первом такте фиксируют результат Измерения 8, и значения М, образцовой меры, Формируемой с погрешностью М:М, - "1 ( М, Ф в М )измерительным преобразователем с про-,извольной неизвестной функцией преобразования Й(.).Во втором такте масштабируют значение М образцовой меры, отличное отзначения Ф, и формируемое с погрешно.стью Ь М, до равенства результата измерения Н результату " .Н =1 ЕК.,(М, в МД = Н,и фиксируют значение масштабного коэффициента 1 м в момент установленияравенства М, = МПервый и второй такты измеренияявляются градуировочными и проводятсяоднократно при однотипных измерениях.В третьем такте масштабируют измеряемый параметр х до равенства результата измерения Мв результату 8:Къ =(К Х) =И,и фиксируют значение масштабного коэффициента. ( в момент установленияравенства К =Решая полученные уравнения:1(М+дм)=(КК)ЦК (М вМЯ=А(Кх)относительно х, получают:"Цгх (1 ")Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит колебательныйконтур 1, образованный выносной катушкой . и емкостью С , подключенвы.1 К"вы. макс 3 о074 Бгде =-в -1 1 и1 - периметр катушки Ь;зО (д - резонансная частота контура 1," - удельная электрическая проводимость материала объекта 4,р - магнитная проницаемость зазора Ь,35 а Функция Г(,) лишь в простейшем случае может быть аппроксимирована показательной функцией или эллиптическимиинтегралами второго рода. ВыходноеаРяени Б в,нвихретокового4 О преобразователя Фиксируют и получаютвью,результат измерения ,бы. макс,Далее переключатель 3 переводят в по"ложение "б" и подключают к колеба 45 тельному контуру 1 резистор К 2, больший по номиналу резистора К 1. Вращаядвижок резистора К 2, устанавливаютвыходное напряжение Ц , , равноеи Фиксируют угол поворота50 движка резистора К 2, т.е. масштабныйкоэффициент К, при котором устанавливается равенство 08, = Бчто соответствует уравнению:КК 2 К 1д ( ) ы ( )55 ц вы, макс ф а Ь,25 ный к нему преобразователь 2 тока в напряжение 1, Через переключатель 3 контур соединен с резисторами К и К 2, изменяющими его добротность.5 Выносная катушка . вихретокового преобразователя устанавливается на расстоянии Ьв от контролируемого объекта 4, который перемещается на расстояние ЬЬ в процессе эксплуатации,Устройство может работать в двухрежимах: режиме 1 - измерение перемещения Ь ; режиме 2 - проверка вихре- токовых измерителей виброперемещений,В режиме 1 устройство работает какизмеритель виброперемещений объекта 4, В первом такте, проводимом однократно при однотипных измерениях, переключатель 3 переводят в положение "а", В этом случае в колебательный 2 О контур включен прецизионный резисторК 1 значение которого связано с выходным напряжением 0 в, вихретокового преобразователя соотношением:3 12Второй такт также является градуировочным и проводится однократно при однотипных измерениях, например раз в несколько недель или месяцев.В третьем такте, проводимом непрерывно при измерениях перемещения Ь объекта 4 относительно неподвижной ка- тушкиЬ вихретокового преобразователя, переключатель 3 находится в положении "б", а резистор К 2 регулируют до раьйх,соответствует уравнению:Б выкхКхК 2 хв ю Я Е - ) = ИВью махе к=( - -) =и,=й( )К 1 КК 21 Ьо Ьои фиксируют угол поворота движка резистора К 2, т.е. масштабный коэффици. ент К.Из полученных уравнений следует,Ф что:К 1 К К 211 оКК 2 КК 2 Г( - -) = Е(- - ) Ьо67264Поверка вихретоковых измерителейперемещений осуществляется в три такта, два первых из которых являютсяградуировочными, проводятся однократно, и по ним определяется правильность установки датчика перемещений(выносной катушки Ь) на объекте, азатем поверка аппаратуры в диапазонеизмерения перемещений. В первом такте10 переключатель 3 ставят в положение"а" и фиксируют показания прибора Я,: й,= к( ),фзатем переключатель 3 переводят в положение "б" и изменяют положение движка йотенциометра К 2 до равенства показания 8, во втором такте покаэиниюКК 2Г( - " - ) =й,Ю Ьи фиксируют угол поворота резистораК 2, т.е. коэффициент передачи К. Таким образом, в первых двух тактахпроизводят градуировку переменного25 резистора К 2 по прецизионному резис-тору К 1.В последующих тактах поверку проводят по уравнению:()е мЬЬК(1 - К)Следовательно:Ьо К К 1 оЬК (1 - К) К 2Из последнего выражения следует, что результат измерения относительного измерения зазора (Ь /Ь) не зависит ни от материала объекта 4, ни отвфункции преобразования Г(.) вихретокового преобразователя, ни от ее нестабильности в процессе эксплуатации, ни от абсолютного ухода используемых в качестве меры резисторов К 1 и К 2 и их номиналов, а определяется лишь соотношением углов поворота резистора К 2, проградуированного в перемещениях при установлении равенства выходного напряжения Б 8 во всех трех измерительных тактах.В режиме 2 резисторы К 1 и К 2 с переключателем 3 используются как мера перемещения, что позволяет проводить поверку приборов беэ извлечения катушки Ь из корпуса энергетических и газоперекачивающих установок. Ьк Кх К 1 30= ----- (1 - - ) Ь К (1-К) К 2 или эквивалентному ему равенству: Ьх К2Ьо Когде Ь - требуемый начальный зазоропри установке датчика (катушки Ь) на объекте;К - известный и соответствующиййзазору Ь угол поворота ре 40зистора К 2,т,е. изменяя К (угол поворота резистора К 2) относительно заданного Ка,можно снимать показания измерителяперемещений45ЬЬоК Уфоопределяя правильность установки датчика на объекте по равенству и Ка, а также погрешности измерения по отклонению показаний прибора от величиныК (при - = 1), т.е. несоответствиеЬоопоказаний прибора углу поворота рези стора К 2.Как и при измерении перемещений,погрешность. поверки не зависит от материала объекта 4, от структуры иэме64 12672 Формула изобретения Составитель В.Скоморохов Техвед Л.Олейник Корректор В.Синицкая Редактор Л.Пчелинская Заказ 5766/40 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5рителя и от абсолютного ухода номиналов резисторов К 1 и К 2, а определяется лишь соотношением углов поворота резистора К 2, проградуированного в перемещениях5Анализ соотношения, из которого определяют искомую величину исследуемого параметра Х, и приведенные примеры реализации предложенного способа показывает, что итоговый результат 1 О измерения параметров вибрации не зависит от вида неизвестной деформации и нестабильности функции преобразования измерительного преобразователя и от систематической погрешности ме ры, в качестве которой принято соотношение углов поворота движка переменного резистора, Время измерения, благодаря однократному проведению первых двух тактов измерения значи тельно уменьшается, что наряду с повышением точности в результате уменьшения динамической погрешности обеспечивает расширение возможного класса измеряемых величин, 25 Способ измерения электрических и . неэлектрических величин, основанный на проведении измерений в несколько тактов, в первом из которых измеряют значение образцовой меры М во втором масштабируют значение образцовой меры М до равенства результатов измерений укаэанных мер и фиксируют значение масштабного коэффициентаотличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия при однотипных измерениях, первые два такта проводят однократно, а в третьем такте масштабируют значение измеряемой величины Х до равенства результатов измерений во всех трех тактах, при этом фиксируют значение масштабного коэффициента К, а значение измеряемой величины Х определяют из соотношения;