Способ измерения электрических и неэлектрических параметров

Союз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетГосударственный комитет СССР но делам нзобретеннй н открытнй(72) Автор изобретения В. И. Губарь Киевский ордена Ленина политехнический институтим. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ 25 30 Изобретение относится к электро- измерительной технике и предназначено для использования при реализации различных коммутационных методов преобразования, а также в системах "обе гающего" контроля и многоканальных измерительных устройствах с временным разделением каналов.Известен способ измерения электрических н незлектрических параметров, 1 О предусматривающий проведение измерительных операций над входным сигналом при разомкнутой и замкнутой цепи обратной связи преобразующего блока, а также при измененном коэффи циенте обратной связи с последующей обработкой результатов измерения 3 .Однако в известном способе не используются какие-либо тестовые сигналы, в связи с чем точность измере ния оказывается невысокой,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ измерения электри" ческих и неэлектрических параметров, основанный на преобразовании н измерении вкодного и тестового сигналов с последующей совместной обработкой результатов измерений 2). Недостаток известного способа связан с большими динамическими погрешностями измерения, обусловленными переходныМи процессами при переключении входного и тестового сигналов на зажюяах инерционного канала преобразования.Цель изобретенйя - повьхаение точности измерения при сохранении малого времени реализации измерительного цикла.Для достижения указанной цели в способе измерения электрических и не", электрических параметров, основанном на преобразовании и измерении входного и тестового сигналов с последующей совместной обработкой результатов измерений, входной и тестовый сигналы измеряют повторно с задержкой по времени, определяемой видом преобразования, а результаты измерений одноименных сигналов суммируют с весовыми коэффициентами, соответствующими передаточныМ функциям каналов измерения.На фиг. 1 в качестве устройства, реализующего предлагаемый способ измерения электрических и неэлектрических параметров, изображена функциональная схема вольтметра переменного напряжения с коррекций погрешностей; на фиг. 2 проведены диаграммы, поясняющие его работу.Вольтметр содержит переключатели 1 и 2, выходы которых, соответственно, через преобразователи 3 и 4 переменного напряжения в постоянное,также делитель напряжения 5 соединены со входами сумматора 6. Выход сумматора б через вычислительный блок 7 подключен ко входу индикатора 8, Автомат управления 9 своими выходами соединен с управляющими входами вычислительного блока 7 и переключателей 1 и 2, причем с последним соединение осуществлено через блок временной задержки 10.Входы переключателей 1 и 2 попарно подключены к источнику измеряемого напряжения Х и источнику тестового напряжения Хо.Вольтметр переменного напряжения, реализующий предлагаемый способ измерения, работает в два такта.В первом такте переключатель 1 становится в положениеи входное напряжение Х скачком поступает на вход преобразователя 3.По истечении времени задержки с, вырабатываемой блоком временной задержки 10, переключатель 2 становится в положениеи на вход преобразователя 4 скачком поступит входное напряжение Х.В преобразователях 3 и 4 возникают переходные процессы. Если инерционные свойства преобразователей 3 и 4 характеризуются одной постоянной времени ь, то возникают переходные процессы, показанные на фиг. 2, где У и У - выходные напряжения преобйразователей 3 и 4, соответственно, У - выходное напряжение сумматора б. Отсчет входной величины производят по истечении времени с на интерваЬле дс.Во втором такте по команде автбмата управления 9 переключатель 1 и с временной задержкойпереключатель 2 (аналогично первому такту) становятся в положение 1, При этом на входах преобразователей 3 и 4 формируется "ступенька" напряжения Х. Возникают переходные процессы, аналогичные процессам в первом такте,Результат измерения неизвестной величины Х получают в данном устройстве по формулеМ+ Мо = Мр, (.1) где М, М - цифровые отсчеты результатов преобразования Хи Хе в первый и второйтакты соответственно;Мр - начальная предустановка кода.Покажем, что в данном устроистве с использованием предложенного способа измерения уменьшается не только статическая погрешность (аддитивная10 и мультипликативная)., но и динамическая погрешность, вызванная недоходом до установившегося значения.В первом такте значения величин3 иможно выразить, какУ 1 = хк(1-е 4.+ь хк; (2 ЪУ х к 4 кз ( 1 в Ъ ) 4 х 4 к 4 кб ( 3 )где К,К 4,кг - коэффициенты преобразования блоков в соответствии с их номерами;ь ХЪ,ЬХ 4 - аддитивные погрешностиблоков 3 и 4 соответственно;фЬ А - постоянные времени15блоков 3 и 4, соответственно.Полагая, что 7=1;4 = , выбираяК =В"и подставляя в (3) для моменЬтов времени ссь, получим, чтоЧ =ХК 4 Е"-ХК 4 Е фЬХ 4 К Е(4)Тогда результат преобразования впервом такте с учетом 2) и (4)(5) К = К 4, т.е. коэффициенты преобразования блоков 3, 4 равны, то отсчет в первом такте не содержит ди, намической погрешности.Для определения значения величинУ 4, У, У во втором такте, можно воспользоваться известной формулой длязвеньев первого порядка, учитывающейначальные ненулевые условия при подаче "ступеньки" напряжения,У = У - :У,р - ДЕ , (6)где д,Уо - установившееся и началь 40 ное значение величин.Тогда с учетом (б) по аналогии спервым тактом преобразования отсчетво втором такте будет равен45Й=Х (К-Кв )днах-ьу Ке И+Я р Ъ 4+ ХВИ 4-К,)+)(Р ф "ф) б ("Ъ-К 4) (7)Таким образом при равенствеКК 4 отсчет Мй не содержит динамйческой погрешности.50 Результат измерения, подлежащий:индикации в блоке 8, определим согласно выражению (1) и с учетом (5)И (7), при этом положим, что КЗ= 1 ф 1К 4 14, где ф, 4 - мультипликатив 55 ные погрешности блоков 3, 4. Крометого, в вычислительный блок 7 введемсмещение М Х, (1-е Ф)Тогда,лМр=М 4 -Мф Мо Х (1-е + ЯЗ(Х-Хо)В/(0 -ЦЕ(Х "Хе) (4(4-Зъ)е (Х-Х ) -.Ч/-Х(1-е Ф)фФ(ф - ф 4) (8).В дальнейшем работа устройства повторяется.Иэ анализа (8) следует, что в ре 5 зультат преобразования не входит ад 789761дитйвная погрешность блоков 3, 4 мультипликативные погрешности фи ф 4, ослаблены, и главное, динамические погрешности блоков 3, 4 (последние два слагаемых) значительно уменьшены, т.к. перемножаются на малые величины.Устройство выполняется так, чтобы ф = ф . Кроме того, легко осущестЬить Х Ф.Х путем подстройки величины Хв по йервому отсчету величины Х. Тогда в выражении (8) останется толь- й ко первое идеальное слагаемое.Для незначительного ослабления вы" ходного сигнала У коэффициент ослабления Кб = е Зффвыбирают равным, примерно, 0,1-0,2. %На фиг. 2 изображены графики выходных напряжений на выходе блоков 3 (кривая У ), на выходе блока 5 (кривая У) и на выходе сумматора 6 (кривая У - толстая линия с горизонтальными участками ЬХ). Кривая получена путем вычитания иэ ординат кривойУ 1 и ординат кривой У . Характерным для кривой У является наличие "площадок" на участках де.Преобразователи 3, 4 могут быть выполнены и на основе колебательных звеньев. Нетрудно показать, что и в этом случае предложенный способ позволяет получить компенсацию колебательных признаков и значительно снизить суммарное время установления точного показания.Формула изобретенияСпособ измерения электрических и неэлектрических параметров, основанный на преобразовании и измерении входного и тестового сигналов с последующей совместной обработкой результатов измерений, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повьааения точности, входной и тестовый сигналы измеряют повторно с задержкой по времени, определяемой видом преобразования, а результаты измерений одноименных сигналов суммируют с весовыми коэффициентами, соответствующими передаточным функциям каналов измерения.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР М 257631, кл. 0 01 й 31/00, 1968.2. Авторское свидетельство СССР М 331321, кл. С 01 В 19/00, 1970.ПодписноСР 28 75 ТЮраж 10 9 ИИПИ Государственного комитета по делам изобретений иОткрыт 5, Москва, Ж-З 5, Ра ская наб. Зака илнал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Составитель Л. Морозоведакто А. Ша оТех е С. Мигунова Корректтоо С. екма