Способ измерения физических величин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 1)4 О 01 В 19/2 САНИ ОБРЕТ ретение относ ельной техник тся к эле ожет п х изич при измерении содержащих адд де переменной бретения явля ивн ей остав ьнпение с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПО ВЕЛИЧИН (57) Иэо роизмери меняться величин, меху в в Целью из точности ЗИЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИ измерения. Измерение про1250972 изводят следующим образом, Электрический сигнал, содержащий постоянную составляющую Б и переменную непериодическую составляющую Пп , интегрируют в течение времени С С фиксированной длительности по команде, поступающей в произвольный момент времени, В течение этого же интервала интегрируют переменную составляющую сигнала. Интегрирование обоих сигналов производят в течение ближайших отрезков времени, на которых знак текущего значения переменной составляющей противоположен знаку интегрального значения переменной составляющей на интервале С С дог тех пор, пока интегральное значение переменной составляющей не достигнет нуля. Интегральное значение, отнеИзобретение относится к электро- измерительной технике и может найти применение при измерении физических величин, содержащих аддитивную помеху в виде переменной составляющей. 5Целью изобретения является повышение точности измерения за счет подавления непериодических, случайных и детерминированных аддитивных помех в широком амплитудно-частотном 10 диапазоне и при изменении характеристик помех в процессе измерения.На фиг. 1 и 2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие сущность предложенного способа; на фиг. 3 - 15 структурная схема устройства для его реализации.Измерение физических величин производят следующим образом,Отображающий контролируемую физическую величину электрический сигнал, содержащий постоянную составлящую Б и переменную непериодическую составляющую О , которая может иметь случайный или детерминированный характер, но обязательно включает участки положительной и отрицательной полярности относительно своего нулевого значения, интегрируют в течение интервала времени С С фикси- ЗО4 Д рсванной длительности по команде на сенное к измеряемой суммарной длительности интервалов времени, соответствует величине постоянной составляющей сигнала. Устройство, реализующее данный способ, содержитпреобразователь 1, ключ 2, счетчик 3импульсов, генератор 4 образцовойчастоты, блок 5 управления, ключи 6,13 и 19, измеритель 7 временных интервалов, арифметическое устройство 8, блок 9 индикации и вывода,блок 1 О выделения переменной составляющей, дискриминатор 11 знака сигнала, дискриминаторы 12 значениясигнала, аналоговый интегратор 14,нуль-орган 15, параметрический измерительный преобразователь 16, инвертор 17 , источник 18 питания.3 ил. измерение, поступающей в произвольный момент времени, Одновременно в течение того же интервала интегрируют отделенную переменную составляющую сигнала. К моменту окончания этого интервала определяется не только величина, но и знак интегрального значения переменной составляющей.Дальнейшее интегрирование обоих сигналов производят в течение ближайших отрезков времени, на которых знак текущего значения переменной составляющей противоположен знаку интегрального значения переменной составляющей на интервале С С до тех пор,4 2пока интегральное значение переменной составляющей не достигнет нуля. На фиг. 1 - это отрезки времени С4 ф С С и С С 8, Здесь же изображена диаграмма второго измерения, содержащего интервал фиксированной длительности С С и отрезок времени С С 4,41 необходимйй для приведения интегрального значения переменной составляющей к нулю. Интегральное значение отображающего физическую величину сигнала, отнесенное к измеряемой суммарной длительности интервалов времени, на которой интегральное значение переменной составляющей равнонулю , соответствует величинепостоянной составляющей сигнала. Если постоянная составляющая Б, представляющая собой измеряемую величину, искажена только переменной составляющей Б, то минимально необходимым является одно измерение, включающее интервалы фиксированной и измеряемой длительности. Последующие измерения могут производиться с целью повышения их точности. Если же аддитивной помехой является не только переменная составляющая, но и неинформативная постоянная составляющая в виде паразитной термо-ЭДС, которая также должна быть исключена, минимально необходимыми являются два измерения, каждое из которых включает интервал фиксированной длительности, причем для определения искомой величины результаты измерений необходимо суммиро - вать. Например, при использовании параметрических измерительных преобразователей с сигналами малого уровня существенный вклад в суммарную погрешность измерения вносят паразитная термо-ЭДС и наведенные помехи типа сетевых. Операции рассматриваемого способа измерения в этом случае дополняются инвертированием полярности источника питания с одновременным инвертированием знака выходного сигнала преобразователя между парами измерений. Временная диаграмма такого изменения показана на фиг. 2. После интегрирования сигнала, равного сумме постоянной составляющей 11 паразитной термо-ЭДСи переменной составляющей Б в течение интервала СС фиксированной длительности и отрезков времени С С и С 4 С измеряемой длитель 2 3ности, на сумме которых интегральное значение переменной составляющей равно нулю, производят указанные операции инвертирования, При этом изменяется полярность паразитной термо-ЭДС и фаза наведенной помехи. Повторное измерение и суммирование результатов, полученных до инвертирования и после него в течение интервалов фиксированной С Си измеряемой С С длительности, позволяют исключйть влияние на результат измерения паразитной термо-ЭДС и наведенной помехи. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Устройство, реализующее предложенный способ; содержит преобразователь 1 напряжение - частота, выход которого через ключ 2 подсоединен к сигнальному входу счетчика 3 импульсов, выполняющего вместе с преобразователем 1 роль интегратора. Выход генератора 4 образцовой частоты соединен непосредственно с входом блока 5 управления, а через ключ б - с входом измерителя 7 временных интервалов, другой вход которого подключен к схеме управления, выход же - к арифметическому устройству 8, выполняющему по команде блока 5 управления операцию деления получаемого из счетчика 3 результата 1интегрирования сигнала измерительного преобразователя на суммарную длительность интервалов интегрирования. Результат вычисления вводится в блок 9 индикации и вывода. Сигнал с выхода измерительного преобразователя поступает не только на вход преобразователя 1 напряжение - частота, но и на вход блока 10 выделения переменной составляющей, выход которого непосредственно связан с входами дискриминатора 11 знака сигнала переменной составляющей и дискриминатора 12 значения этого сигнала, а через ключ 13 - с входом аналогового интегратора 14. Выход интегратора 14 подключен к входам дискриминатора 11 7знака и нуль-органа 15, выход которого так же, как и выходы дискриминаторов 11 и 12, подсоединен к схеме управления. При использовании параметрического измерительного преобразователя 16 его выход подключен к входам преобразователя 1 и блока 10 через инвертор 17. Другие виды измерительных преобразователей подключаются к иим непосредственно. Шины питания параметрического преобразователя связаны с источником 18 питания через ключ 19, управляющий вход которого объединен с таким же входом инвертора 17 и подсоединен к выходу блока 5 управления. Устройство работает следующим образом.По команде на начало измерения с выхода блока 5 управления на входы ключей 2 и 6 подаются управляющие импульсы, в результате чего ключи заьыкаются и на входы счетчика 3 и измерителя 7 временных интервалов по 1250972даются последовательности имупльсов,формируемых соответственно преобразователемнапряжение - частота игенератором 4 образцовой частоты. Одновременно замыкается ключ 13 и отделенная блоком 1 О переменная составляющая подается на вход интегратора 14. По истечении интервала фиксирбванной длительности все названные 10ключи размыкаются, если знаки текущего и интегрального значений переменной составляющей сигнала, сравниваемые дискриминатором 11 знака одинаковы. При противоположных знаках 15ключи остаются в замкнутом состоянии и процессы интегрирования и измерения их длительности продолжаютсядо тех пор, пока интегральное значение переменной составляющей не станет 20равным нулю, либо текущее значениеэтой составляющей не переменит знакВ обоих случаях ключи 2, б, 13 разомкнутся, но в первом из них измерениебудет закончено, а во втором прекратится на время равенства знаков ипродолжится при противоположных знаках, пока интегральное значение переменной составляющей не станет равным нулю. После этого на входы клю- ЗОча 19 и инвертора 17 блоком 5 управления выдается команда переключения,После. установления переходных процессов паразитная термо-ЭДС изменитзнак, а наведенные помехи - фазу,Полярность измеряемого сигнала У,останется прежней. На входы ключей 2,б и 13 поступит команда с блока 5и они вновь закроются. Далее работаустройства протекает аналогично описанной, Результаты обоих замеров свыходов счетчика 3 и измерителя 7 поступают на вход арифметического устройства, Результат вычисления, представляющий собой полусумму интегральньгх значений сигнала измерительного преобразователя, отнесенных к суммарной длительности интервалов времени, на которых интегральное значение переменной составляющей равно нулю, выдается на блок 9 индикации и вывода. С целью увеличения точности измерения могут быть произведены последующие пары измерений. Если величина переменной составляющей сигнала измерительного преобразователя не превышает порога срабатывания дискриминатора 12 уровня, устройство производит только две интегральных выборки фиксированной длительности.Формула изобретенияСпособ измерения физических величин, содержащих аддитивную помеху в виде переменной составляющей, в котором сигнал, соответствующий измеряемой физической величине, интегрируют в течение сдвинутых интервалов времени, начало первого из которых произвольно и фиксировано по длительности, а конец последнего совпадает по времени с моментом равенства нулю интегрального значения переменной составляющей за время, равное суммарной длительности интервалов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, интегрирование сигнала на интервалах, последующих за первым, производят в течение отрезков времени, на которых знак текущего значения переменной составляющей противоположен знаку интегрального значения переменной составляющей за первый интервал интегрирования.1250972 Составитель В. Скомороховедактор М, Келемеш Техред М.Ходанич Ко ректор И. и писн аказ изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,404/40 Тираж 728В 11 ИИПИ Государственного комитепо делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, Раушская на СССРйд. 4/