Устройство для определения постоянных времени датчиков физических величин

(51)5 С 01 К 15/О ОПИСАНИК АВТОРСКОМ ИЗОБРЕТЕНИ РЕДЕЛЕНИЯ ПОКОВ ФИЗИЧЕСКИХ есиз ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПСТОЯННЫХ ВРЕМЕНИ ДАТЧИВЕЛИЧИН (57) Изобретение касается техничес ких измерений и позволяет повыситьточность определения постоянных врни датчиков физических величин и рширить область применения устройстПри измерении постоянных времени иследуемые датчики 1 и 2 включаютсядифференциально, а к выходу одного,ЯО 1649308 А 1датчиков последовательно подключаются первая 4 и вторая 5 модели датчиков с однотипными передаточными характеристиками. В процессе воздействия нестационарного возмущения на входы датчиков блоки 6 и 7 настройки соответствующих моделей с помощью экстремального регулирования сводят к минимуму разность выходных сигналов датчиков и их моделей. По величине сигнала, компенсирующего динамическое рассогласование сигналов датчиков 1 и 2 и их моделей 4 и 5, определяют постоянные времени датчиков, которые . регистрируются первым 15 и вторым 16 регистрирующими блоками, 1 ил,Изобретение относится к техдди деским измерениям, в частности к устройствам для определения показателей инерции датчиков изменяющихся Физи.ческих величин непосредственно дэ условиях их применения.Цель изобретения - повышение точности определепия постоянных времени датчиков и расширение области применения устройства.На чертеже приведена блок-схема устройства.Устройство для определения постоянных времени датчиков физических величин содержит первый и второй датчики 1 и 2, блок 3 измерения разности выходных сигналов датчиков, первую и вторую модели 4 и 5 датчиков, блоки 6 и 7 настройки первой и второй моделей 4 и 5 датчиков соответственно, первый и торой переключатели 8 и 9, первый и второй инверторы 10 и 11, блок 12 логики, блок 13 вычисления обратной величины сумматор 14, первый и второй регистрирующие блоки 15 и 16, усилитель 17 с регулируемым коэИддциеддтодд передачи, интегратор 18 в цепи отрицательной обратной связи усилителя 17, нуль-органы 19 и 20, формирователи 21 и 22 раэнополярных импульсов, логический элемент ИСКЛЮЧАОЦЕЕ ИПИ 23, счетный .триггер 24, преобразователь 25.интервала времени в напряжение, блок 26 определения экстремума, блок 27 вычитания, блок 28 определения модуля, блок 29 определения экстремума, сум матор 30, счетный триггер 31 с управлением положительной полярностью, счетный триггер 32 с управлением отрицательной полярностью логический элемент И 33, исполнительный орган 34 (типа триггера-защелки).На входы датчиков 1 и 2, имеющих соответственно. следующие передаточные функции:1 1Я (Р) = --Ы (Р) = -- 1+Т, Р1+Т Ргде Т д, Т- искомые по сто я нные вр емени (коэффициенты передачи без снижения общности приняты равнымиединице),воздействует одно и то же произвольное нестационарное возмущение Х.Передаточная функция от этого возмущения до разности сигналов 12 дпа выходе блока 3 измеренияразности выходных сигналов датчиковравна(Тд -Т ) Р5 (1+ТР) (1+Ту Р) Передаточная Функция первой модели 4 датчиков равна О К 4. Ы (Р)= --- Ф К 1+Т Р 1 1+Р 4Работа устройства основана на сходстве передаточддых Функций 1 дз(Р) и.У(Р) и происходит в три этапа.На первом этапе согласуются с помощью блока 12 логики сопоставляемые 40сигналы дЗ(д.) и разность1 а- Уд, так как в зависимости от со"отд 1 ошения неизвестных постоянных времени Ти Т разность У (г) -У д (е)или ипвертируется по отношению к 45 сигналу У(С) или не инвертируетсяБлок 12 логики работает следующим образом.Фазовые характеристики передаточных Фуедкций И (Р) и М(Р) могут От 3личаться одна от другой во всем частотном диапазоне (т,е. при любой частоте основной гармоники) не боИлее, чем на в , . Это означает, что по окончании переходных процессов, связанных с включением устройства, на выходе сумматора 30 появляются импульсы, чередование полярности ко 1Т =а К+20 1Р- передаточная Функция интегратора 18 в цепи отрицательной обратной связи усилителя 17.Передаточная Функция второй модели5 датчиков равна коэффициенту К 5передачи усилителя с регулируемымкоэффициентом передачи, т,е, Ю (Р)=К.Передаточная функция от Х до 30сигнала 7( ) на входе модели:.5:имеетвид(Т 2;Т) РЗИиВер 1 (1+Т 1 Р) з (1+Т, Р)Переключатель 9 включает инвертор11 и тем самым приводит устройствов соответствие с новым выражениемдля передаточной функции 1 тт(Р)р г.,е.с Че (Р Во втором случае исполнительнйй орган не срабатывает, иустройство остается в исходном состоянии,На втором этапе определяется постоянная времени второго датчика Т 2Для этого с помощью блока 6 произв( -дится настройка первой модели и датчиков посредством установления син.фазности сопоставляемых сигналовУ риУ 2(С) -У,.: Из сравненияпередаточнйх функцйй 1 ъ(Р) и И(Р)следует, что фазовый сдвиг междууказанными сигналами может быть устранен подстройкой коэффициента передачи регулируемого усилителя,17 до1значения равного - ,Т 2 15 35 40 На этом этапе устройство работаетследующим образом,Коэффициент передачи второй модели датчиков К устанавливают посто 5янным и отличным от нуля, например,45 равным единице. При Т = = ФТ сопо Кставляемые сигналы У и)2- У,)1 будут сдвинуты во времени, причем в зависимости от соотношения Т, и Топережающим может быть любой из этих сигналов. На выходе элемента ИСК)ПОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23, появляются пары импульсов одинаковой полярности, вызывающие включение счетного триггера в течение интервала времени, равного сдвигу между сопоставляемыми сигналами. Преобразователь интервала времени в напряжение формирует напряжение,5 16493торых может иметь два варианта. Впервом случае появляются интервалывремени с одновременным включениемсчетных триггеров 31 и 32, что приводит к срабатыванию через элементИ 33 исполнительного органа 34, перебрасывающего переключатели 8 и 9,Первый из них включает инвертор,)0 РаЗНОСтИ СИГНаЛОВ Г(Т (С)-Та (СД,которая при этом преобразуется вразность (,Т (с)-Т (С), а передаточная функция И(Р) соответственностановится равной ОЯ6пропорциональное сдвигу, котороеьшнимизируется блоком 26 определения экстремума путем годстройки первой модели 4, т,е. коэффициента передачи К усилителя 17, Минимум этого1н,напряжения достигается при К = --Ф Т1При этом импульсы на выходахТформирователей 21 и 22 разнополярныхимпульсов будут во времени совпадатьи через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23не пройдут. Полученное значение К,тфиксируется, а обратная ему величинана выходе блока 13 вычисления обратной величины, равная постоянной вре-мени Т 2 второго датчика, регистрируется первым регистрирующим блоком 15.На третьем этапе при определениипостоянной времени Т 1 первого датчика фиксируется полученный коэффициентпередачи усилителя 17, равный К, =1и производится подстройка коэффициента К передачи второй модели5 датчиков до значения, равного разности (Т, -Т) .Устройство на этом этапе работаетследунщи образом.Сигнал на выходе блока 27 вычитания равен разности синфазг(ых сигналов, У(Т) и У 2(Т)-У (ЕЯ и егоуровень зависит от степени расхождения между значениями К и разности (Т-Т 2) (см. передаточные функцииМт(Р) и Иб(Р. Модуль выходного сигнала блока 27 вычитания минимизируется блоком 29 определения экстремумапутем подстройки коэфйициенра передачи второй модели Кдс значения,равного (Т 1 -Т 2), При этом достигается минимум входного сигнала блока29 определения экстремума, равныйнулю. Полученное значение К суммируется (с соответствующим знаком) всумматоре 14 с найденным ранее значением Т, Искомая постоянная Т регистрируется вторым регистрирующимблоком 16,В данном устройстве не используются какие-либо конструктивные параметры датчиков.Для определения постоянных времени используются лишьвходные сигналы датчиков В предлагаемом устройстве отсутствуют операцииодновременного измерения несколькихвеличин, а влияние случайных помехсглаживается использованием экстремальных регуляторов. Устройство при1649308 менимо к датчикам любых физическихвеличин, независимо от их конструктивных особенностей. Составитель В.Ярыч Техред 11,Морс еитал Корректор Л.Пилипенко Редактор С.Лисина Заказ 2857 Тираж 377 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-издательский комбсси;ст "Патент", г.ужгород ул. Гагарина, 101 5Формула изобретения1. Устройство для определенияпостоянных времени датчиков физических величин, содержащее первый и второй датчики с различными постояннымивремени, подключенные ныходами к блоку измерения разности выходных сигналов датчиков, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности, в него введены последовательно соединенные первая и втораямодели одного из датчиков, причемпервая модель подключена к выходупервого датчика, блок настройки пер вой модели, блок вычисления обратнойвеличины и первый регистрирующийблок, последовательно соединенные первый переключатель, подключенный входом к выходу блока измерения разностивыходных сигналов датчиков, первый 25инвертор, блок настройки второй модели, второй переключатель, второйинвертор, сумматор и второй регистрирующий блок, блок логики, подключенный первым и вторым входами соответственно, к второму и третьему выходамблока настройки первой модели, а выходом - к управляющему входу перво. го переключателя, второи вход которого соединен с выходом первого инвертора.и подключен к второму входу35блока настройки первой модели, первый вход которого подключен к второмувходу блока настройки второй модели,а выход - к второму входу первоймодели датчика, второй вход второймодели датчика соедилсс:н с входом второго переключателя, управляющий входкоторого подключен к выходу блокалогики, а второй выход подключен квходу сумматора, вторым выходом подключенного к выходу блока всиисленияобратной величины,2, Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок настройки первой модели содержит последовательно соединенные первыйнуль-орган, входом соединенный с первьслс входом блока настройки первоймодели, первый формирователь раэиопо"лярных импульсов, логический элементИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, счетный триггер,преобразователь интервала времени в напряжение и блокопределения экстремума,соединенный выходом с выходом блока настройки первой модели, второй входкоторого через последовательно соединенные второй нуль-орган и второйформирователь разнополярных импульсовподключен к второму входу логическогоэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый ивторой входы которого соединены свторыми третьим выходами блока настройки первой модели,3. Устройство по пп, 1 и 2, о тл н ч а ю щ е е с.я тем, что блок"1 Ьнастройки второй модели содержит последовательно. сбединенные блок вычитания, первым и вторым входами подключенный к соответствующим входамблока настройки второй модели, блокопределения модуля и блок определе.ния экстремума, подключенный выходомк выходу блока настройки второй модели. 4, Устройство по пп, 1-3, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что блоклогики содержит последовательно соединениые сумматор, входами подключенный к соответстнуюцим входам блока логики, счетный триггер с управлением положительной полярностью,логический элемент И и исполнительныйорган, выходом подключенный к выходу блока логики, счетный триггер суправлением отрицательной полярно-.стью, включенный между выходом сумматора и вторым входом логическогоэлемента И,