Способ измерения физических величин

)4 С 01 К 19/О1 ф;л ЕТЕНИЯ а ря ЛЬСТВУ ргический инникидзеегишев,лян, В.В;Пар.Столяр 3-31618,ковский К.Л. ния точности1978, с. 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОК АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ЛИЧИН,801327016 А 1 использовано в составе ин 4 юрмационно-измерительных каналов автоматизи- рованных систем управления для технологических процессов и испытательных комплексов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа - достигается путем использования однородных тестов и связанно. го с этим расширения области применения. Предложенный способ позволяет исключить внешний адцитивный тест, что исключает необходимость использования дополнительных источников энергии и является существенным преимуществом при измерении неэлектрическихвеличин и мощных электрических сигна- алов. Методика выполнения измерений,:, фреализуемая в способе, и связаннцес этим математические расчеты приводятся в описании изобретения,1 1327016 2Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в составе информационно-измерительных каналов автоматизированныхсистем управления технологическихпроцессов и испытательных комплексов.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей способаза счет использования однородныхтестов и связанного с этим расширения области применения способа. Вчастности, изобретение позволяет исключить внешний аддитивный тест,,т,е. исключает необходимость использования дополнительных источниковэнергии, что очень важно при измерении неэлектрических величин и мощных электрических сигналов,Предлагаемый способ основан напроведении измерений в несколькотактов, в первом из которых посредством измерительного устройства измеряют физическую величину Х, а вовтором, третьем и четвертом тактахизмеряют посредством-измерительногоустройства масштабированные величи;ны КХ, КХ и КХ с коэффициентамимасштабирования К,. К и К соответственно, в пятом такте измеряют посредством образцового измерительного устройства масштабированную величину КХ с коэффициентом масштабирования К, причем коэффициенты масштабирования удовлетворяют соотношениямвида: К, +К =1; К +К,=К а искомоезначение фйзической величины определяют по формуле у-у-уУ У где Х искомое значение физическойвеличины Х;результат измерения физической величины; 5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 у ф уьУ у - Результаты измерений составляющих физической величины Х во втором, третьем, четвертом и пятом тактах соответственно.На чертеже изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения,Устройство содержит первый ключ 1, второй ключ 2, первый разделяющий блок 3, третий ключ 4, четвертый ключ 5, пятый ключ 6, второй разделяющий блок 7, шестой ключ 8, седьмой ключ 9, образцовое измерительное устройство 10, рабочее измерительноеустройство 11 вычислительное устройство 12.На чертеже приняты следующие обозначения:Х - измеряемая физическая величина;Х =К Х и Х,.=К Х - первая и втораяусоставляющие измеряемой физическойвеличины, соответственно; где К иК, - коэффициенты масштабированиявеличины Х причем К +К =1,б м2Х=КХ и Х=КХ - большая и малаядополнительные составляющие основнойсоставляющей Х измеряемой величинысоответственно, где К и К- коэффициенты масштабирования велйчины Х,прие К+К =К;у - у - результаты измерения;/Х - искомое значение физическойвеличины.Первая и. вторая основные составляющие Х и Х измеряемой физическойвеличины Х, а по аналогии и ополниМтельные малая Х и большая Хд составДляющие, получаются посредством разделяющих блоков 3 и 7 соответственно.Для реализации такого рода разделяющих блоков могут быть использованыделители напряжения и тока, обводные .трубопроводы с управляемыми дросселями расходов газообразных и жидкихсред, двухемкостные весовые воронки с управляемыми силовым разделением емкостей с набранным в них материалом, грузоподъемные установкидля подачи на весы раздельно и совместно каких-то масс и т.д.Разделение физической величинына составляющие может быть грубым,т.е. отсутствует требование разделения на заранее заданные по величине составляющие. Однако при реализации разделяющих блоков следуетстремиться к тому, чтобы получаемыедве основные составляющие были примерно одинаковыми, например перваясоставляющая - в диапазоне 40-60%,а вторая - 60-40% соответственно отзначения измеряемой Физической величины. Малая же дополнительнаясоставляющая примерно равна 2,55% от самой измеряемой величины,Согласование погрешностей рабочего и образцового измерительных устройств должно осуществляться исходя из соотношения величины Х с исходной величиной Х. Например, при при13270164в основе алгоритма работы вычислительного устройства 12 лежит решение системы уравнений: у, =а+,Ь Х; у =а+Ь Х; гу =а+Ь Х; у =а+Ь Хф; у 5 ф у=а+ЬХ,веденных процентных соотношениях составляющих измеряемой величины погрешность образцового измерительного устройства 1 О должна быть в 105 20 раз меньше, чем погрешность рабочего измерительного устройства 11.Процесс измерения состоит из пяти тактов. В первом такте первый ключ 1 замкнут, а второй 2, третий 4, четвертый 5, пятый 6, шестой 8 и седьмой 9 ключи разомкнуты и на вход рабочего измерительного устройства 11 подается непосредственно сама измеряемая величина Х, в результате чего получают измерение у , Во втором такте замкнуты второй 2 и четвертый 5 ключи, а первый 1, третий 4, пятый 6, шестой 8 и седьмой 9 ключи разомкнуты. В этом случае на вход рабочего измерительного устройства 11 подается первая основная составляющая ХА и на выходе имеем у В третьем такте измерения замкнуты второй 2 и третий 4 ключи, а первый 1, четвертый 5, пятый 6, шестой 8 и седьмой 9 ключи разомкнуты, В этом случае на вход рабочего измерительного устройства 11 подается вторая основная составляющая ХБ и получаем результат измерения у . В четвертом такте измерения замкнуты второй 2 пятый 6 и шестой 8 ключи, а первый 1, третий 4, четвертый 5 и седьмой 9 ключи разомкнуты. В этом случае на вход рабочего измерительного устройства 11 подается большая дополнительная составляющая Х и получаем ре 6Азультат измерения у , В пятом такте измерения замкнуты второй 2, пятый 6 и седьмой 9 ключи, а первый 1,тре 40 тий 4, четвертый 5, шестой 8 ключи разомкнуты. В этом случае на вход образцового измерительного устройства 10 подается малая дополМ 45 нительная составляющая Х и получаем результат измерения у, В связи с тем, что измерение у производится высокоточным образцовым измерительным устройством 10, можно записатьд му=ХА, т.е. ошибкой этого измерения можно пренебречь по сравнению с ошибкой рабочего измерительного устройства 11.При градуировочной характеристике рабочего измерительного устройства 11 вида лПри этом искомое значение Х измеряемой величины Х определяется вычислительным устройством 12 исходя из следующего алгоритма:. Формула изобретения Способ измерения физических вели,чин, основанный на проведении измерений в несколько тактов, в первом иэ которых посредством измерительного устройства измеряют физическую величину Х, а во втором - масштабированную величину К Х с коэффициентом масштабирования К, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей способа за счет использования однородных тестов и связанного с этим расширения области применения способа,в третьем и четвертом тактах измеряют посредством измерительного устройства масштабированные величины КгХ и КХ с коэффициентами масштабирования Кг и К соответственно, а в пятом такте измеряют посредством образцового измерительного устройства масштабированную величину КХ с коэффициентом масштабирования К, причем коэффициенты масштабирования удовлетворяют соотношениям вида: К+К 2=1; К+К =К, а искомое значение физической величины определяют по формуле Х=УЬ-Уг Клгде Х - искомое значение физическойвеличины Х;у - результат измерения физи"ческой величины; угу уЗ фув у - Результаты измерений составляющих физической величины Х во втором, третьем, четвертом и пятом таЫ- тах соответственно.1327016 Составитель .В.СкомороховРедактор М.Петрова Техред В.Кадар Корректор В.Бутяга Заказ 3384/41 Тираж 730 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, ЖРаушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,ул; Проектная, 4