Способ измерения неэлектрических величин с помощью инерционных датчиков

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова Советских Социалистических Республик"о 1082076/26-24 Заявлено 13.Л,19 присоединением заявки111 К Д 051 Приоритет Опубликов квинтет по делаяизобретений и открцтипри Совете МинистровСССР 111.1968. Бюллетень1 УДК 621.317.39;681.2. 083 8 530 152 1 (088.8) Дата опубликования описания 7.И 11.1968 С, И, Потоцкий, В. В, Михайловена Трудового Красного Знаменититут имени Серго Орджоникидзе В. В. Зверев одитехничес СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЗЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИ С ПОМОЩЬЮ ИНЕРЦИОННЫХ ДАТЧИКОВПримененвалентно почиком звена 11 звестны способы повышения точности измерения неэлектрических величин с помощью инерционных датчиков, основанные на преобразовании выходного сигнала с помощью интегро-дифференцирующих звеньев, а также способы организации регулирующих воздействий путем измерения числа переходов некоторым сигналом через нуль и сравнения результатов этого измерения с заранее установленной числовой величиной.Предлагаемый способ отличается от известных тем, что позволяет достаточно просто обеспечивать высокую степень инвариантности измерения относительно внешних возмущений, приводящих к изменению параметров измерительной системы.Большинство инерционных датчиков быть описано линейным уравнением п порядка: где:Т- постоянная времени кзвена;К - коэффициенуменьшение постоной системы.Если Тк= Т,всей измерительно15К(р) = У. (р) Ук( ректирующего т коррекции, определяющииянной времени измеритель функцияид то передаточная й системы имеет К т,р + 1р+ может ервого 1К- р+1К Выходная величина при пого воздействия на вход систеляться выражением аче ступенча1 будет опре яемая величина; ная величина датчика;янная времени датчика; ициент пропорциональности,функция такого звена имеет Х, - измер Х, - выходТк - постоК, - коэфф Передаточная КАвторыизобретения В. Е, Шукшун Заявитель Новочеркасский о электрической коррекции эквилючению последовательно с датпередаточной функцией видаткР + 1тк- р+1Кгде А - величина возмущения на входе; а = - " - коэффициент, характеризующий т,степень несовпадения постоянных.При этом дополнительная погрешность, обусловленная несовпадением постоянных времени датчика и корректирующего устройства, будет равна КАнализ этого выражения показывает, чтозависимость ошибки от степени несовпаденияпостоянных времени близка к пропорциональной, поэтому если постоянная времени датчика изменяется в больших пределах, то этаошибка может быть достаточно большой.Для возможности построения самонастраивающейся системы для объекта с неэлектрическим входом введен новый критерий качества системы; относительное число переходовпроизводной выходной величины через ноль.Особенностью случая перекоррекции является наличие дополнительного выброса производной выходной величины, обусловленноепоявлением перерегулирования при Т) ТТаким образом, число переходов через нольпроизводной при Т) Т. на единицу больше,Математически это подтверждается следующим образом; производная выходной величины описывается выражениемК(1 - а) К т,еТ (К - а)Учитывая, что в точках перехода через нольживых= О, найдем корни этого уравнения.НРешая уравнение, получимК - 11 па - 1К 1Т ТОтсюда видно, что вещественное значениекорня 1 появляется только при а ) 1, т. е.Тк Т, (при Т (Тд криваяасимптоИтически приближается к нулю, ни разу непересекая оси).Таким образом, для оценки соотношенияпостоянных времени датчика и модели достаточно иметь какое-либо быстро изменяющееся воздействие на входе системы. Поэтомупри измерении параметров быстропротекающих процессов использование предлагаемогокритерия качества будет достаточно эффективным. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Предлагаемый способ настройки постоянной времени корректирующего звена заключается в следующем, Число переходов через ноль производной величины на выходе одного (основного) корректирующего устройства, постоянная времени которого поддерживается равной постоянной времени датчика, сравнивается по окончании какого-либо импульсного переходного процесса с числом переходов через ноль производной выходной величины другого (вспомогательного) корректирующего устройства, подключенного к этому же датчику. Постоянную времени вспомогательного корректирующего устройства необходимо ограничить двумя возможными значениями Т; и Т,", одно из которых заведомо больше (Т, ) Т ,. ), а другое - меньше постоянной времени датчика (7," ( Т н). При этом несовпадение числа переходов производных выходных величин через поль можно ожидать в двух случаях.1. Число переходов оказалось разным при Т, = Т. Несовпадение чисел переходов производных выходных величин через ноль указывает на то, что постоянная времени одного корректирующего устройства больше, а другого - меньше постоянной времени датчика. Так как заведомо известно, что постоянные времени вспомогательного корректирую. щего устройства больше постоянной времени датчика (Т) Т,), то очевидно, что постоянная времени основного корректирующего устройства меньше (Т (7) и ее необхо. димо увеличить.2. Число переходов через ноль оказалось разным при Т = Т", Учитывая, что Т( (Тд, можно определенно сказать, что Т) ) Т . В этом случае Т необходимо уменьшать.Таким образом, направление изменения по стоянной времени основного корректирующего устройства однозначно определяется значе нием постоянной времени вспомогательного корректирующего устройства (Т или Т," ), если число переходов производной через ноль на выходе обоих корректирующих устройств оказалось разным.Одинаковое число переходов производных через ноль не позволяет сделать определенного вывода о соотношении этих постоянных, так как этот случай может быть обусловлен двумя причинами:1) постоянные времени обоих корректирующих звеньев могут быть одновременно больше или меньше постоянной времени датчика (при этом, если 7) Т и Т, )Т,дополнительный выброс производной появится в обоих корректирующих звеньях);2) на входе системы могут иметь место и медленно изменяющиеся сигналы. В этом случае на выходе звена, в котором Т Т, дополнительный выброс производной не по. явится.5Определить, какая из причин в том или ином случае является решающей, не представляется возможным, Поэтому изменение постоянной времени основного корректирующего устройства должно происходить только в случае несовпадения числа переходов через ноль производных измеряемых сигналов в обоих корректирующих устройствах. В случае равенства их вопрос о соотношении постоянных времени должен решаться изменением УПри работе устройства необходимо учитывать возможность появления одного из трех случаев.На фиг. 1 показан случай, когда постоянная времени одного корректирующего устройства больше, а другого - меньше постоянной времени датчика. При этом происходит несовпадение числа переходов производных че. рез ноль. В случае, когда Т=- Т, (в момент времени 1 = 1,), постоянную времени основного корректирующего устройства необходимо уменьшить, а при Т= Т - увеличить.На фиг. 2 постоянные времени моделей или обе больше или обе меньше постоянной времени датчика. Изменение постоянной времени вспомогательного корректирующего устройства Т;, которое должно произойти в результате равенства чисел переходов через ноль производной на выходе обоих корректирующих устройств, приводит к одному из случаев на фиг. 1.Как уже отмечалось, непоявление дополнительного выброса производной при соотношении постоянных времени, показанном на фиг. 1, может быть обусловлено особым характером входного воздействия (медленно изменяющийся входной сигнал). В этом случае равенство чисел переходов производных 213133величин через ноль вызовет ложный переброс постоянной времени Тк. Однако приэтом возникает соотношение постоянных (см,фиг, 2), которое приведет к очередному пере 5 бросу Т,до его прежнего значения.Последовательность операций, выполняемыхпри подстройке постоянной времени основного корректирующего устройства, к выходу которого подключен измерительный прибор,10 можно представить следиощей схемой.1. Вычисление производных величин на выходах двух корректирующих устройств.2. Подсчет чисел переходов через ноль величин производных в течение одного переход 15 ного процесса.3. Сравнение результатов подсчета.4. а) при неравном числе переходов производных через ноль - увеличение Т еслиТ, = Т , и уменьшение Т если Т, =20 =ТКрб) при равенстве чисел переходов через нольпроизводных величин на выходе обоих корректирующих устройств - изменение значенияТ,25Предмет изобретения30 Способ измерения неэлектрических величинс помощью инерционных датчиков, основанный на преобразовании сигнала с датчика интегро-дифференцирующим звеном, отличаои 1 ийся тем, что, с целью повышения точности 35 измерения, преобразуют сигнал с корректирующего звена, дифференцируют его и сигнал с выхода корректирующего звена, сравнивают число переходов через ноль обоих сигналов и изменяют величину постоянной времени кор ректирующего звена.213133 х:а г,8 Ред акт Хлебник Заказ 2020/4 Тираж 530 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Центр, пр, Серова, д. 4 Типография, и р. Сапунова, 2 оставител Техред Т. Н. Шувалова Курилко Коррек ы: М. П. Ромашова и С, А. Башлыкова