Способ определения статических характеристик измерительных преобразователей

(51)4 С 35 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А, Г.Шество СССР /00, 1984. СТАТИЧЕСКИХ НЫХ ПРЕОБРА зм споль мическихизмериИ 11) . Цель нкциональ"точности ктеристик ьно прерыв уст- С,2 уровня ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТт щдепавш и щннлтПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится тельной технике и может быт зовано для определения дина и статических характеристик тельных преобразователей ( изобретения - расширение фу ных возможностей, повышение и скорости определения хара ИП. С этой целью первдначал вают процесс подачи и фиксируют текущий уровень испытательного сигнала,от этого уровня формируют постоянныйиспытательный сигнал на входах эталонного и проверяемых ИП. Анализируютзначения выходных сигналов и определяют динамические характеристики, динамические и физические параметрыэталонного и поверяемых ИП. Затемвозобновляют процесс подачи перемен"ного испытательного сигнала и подинамическим параметрам и значениямвыходного сигнала эталонного И определяют текущее значение переменногоиспытательного сигнала, по динамичес"ким параметрам и значениям выходногосигнала поверяемых.ИП определяютстатические характеристики поверяемыхИП с любым шагом дискретизациипо времени. Способ реализованройстве, содержащем фиксаторпеременного испытательного сигнала,эталонный ИП 3, поверяемые ИП 4, вычислитель,5, 1 ил.3 1499299Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения динамических (ДХ) истатических (СХ) характеристик измерительных преобразователей (ИП)5Цель изобретения состоит в расширении функциональных воэможностей и в повышении точности определения характеристик ИП путем определения полных О ДХ, динамических и физических параметров ИП, в повышении скорости и в понижении себестоимости идентификации за счет определения СХ ИП с любым шагом дискретизации по времени в произвольном динамическом режиме измерения испытательного сигналаг, Сущность способа заключается вследующем.Пусть динамическая система описы вается обыкновенным дифференциальным уравнением и щ (И)-го порядка с постоянными. хотя бы с локальной области измерения выходного сигнала коэффициентами 25 й-а; - -1 = -Ь,а х ею;-О30 где у(С) - выходной сигнал; х(Й)входной (правляющий) сигнал; а;динамические характеристики; Ьс,- статическая характеристика динамичес" кой системы. Представив производ-,.ные в конечно-разностной Форме Й 2 в 2. 1" Щ. 1 " т 1 ыс 1 е дсе" сс40 и заменив старшие производные произ"водными низших порядков прищ 1,и .и 1 с1,2,3 получают рекуррентное уравнение 45И 1у(1 с+и) , р,у(1 с+д) - Д Ъ а,х(с+и).(3) Вектор коэффициентов редукцииФ тР РО Р, РР ,определяют величиной шага дискретизации Д и векторомфига - "а.-.35Р щ с,+ г, (4) где элементы матрицы с щ (с; ,(х") 1 (и-з.+)Но, так как вектор а неизвестен, сначала определяют вектор коэффициентов редукции р. Для этого на вход динамической системы подают перемен" ный испытательный сигнал произвольной формы. Скорость изменения испытательного сигнала задают исходя иэ требований к модели . Например, при фиксировании текущего уровня переменного испытательного и формиро" ванин от зафиксированного уровня постоянного испытательного сигнала значения выходного сигнала системыне должны выходить эа пределы той локальной области изменения выходного сигнала, где коэффициенты уравненияпостоянны, Скорость изменения входного сигнала также должна быть достаточно высокоь, чтобы при Фиксировании теку.,:.о уровня испытательного сигнал.; и Фомировании постоянного иск, . ьного сигнала на входе ".нстемы (1) па ыходе можнобыло бы получить некоторый переходный процесс, Фиксир,:ют текущий уровень переменного входного сигнала и от зафиксированного уровня Формируют постоянный испытательный сигнал х с, на входе системы, с постоянным шагом дискретизации по времени д регистри-; руют значения выходного сигнала (ЛА) до установления на выходе системы постоянного сигнапа у щ Ь х , составляют систему алгебраическйх уравнений (3) при 1 с щ 1,ш, При этом в правой части каждого уравнения значе" ния х(1 с) щ х принимают равным нулю, переходя к переменным г(1 с) щ у(1 с)- - Ъх щ у(1 с) - у и учитывая, что-- при 1 щисс.са.Э У получают г(1 с+и) щр;г(1 с+х); еф1 сщ 1,ш (5)ф или в матричной форме Яр щ г, гдеэлементы матрицы С щ Ч 1 Ч у99299 6ДХ эталонного и.поверяемых ИП поуранвениям (5) и (6). Затем по формуле (4) определяют динамические (вданном случае - коэффициенты редукции,5соответствующие выбранному шагу дискретизации Л) и физические параметрыэталонного и поверяемых ИП. По известным динамическим параметрам ри СХ, по значениям выходного сигналау эталонного И 11 согласно (3) восстанавливают текущее. значение переменного испытательного сигнала 15 20 р зтДалее по известным ДХ и значениямвыходного сигнала поверяемого ИП, 25.по текущему значению переменного испытательного сигнала определяют значение СХ рабочего ИП, соответствующее значению испытательного сигнала Ь (х(1 с и определяют его корни Д Лг,Общее решение однородного уравнения (1) есть сумма, состоящая из слагаемых вида с;е " для каждого простого корня Ли слагаемых вида1И Р" . с ,(8)л35для каждого кратного корня Я, где 1 с в . кратность корня. Все с; - произвольные постоянные. Для каждой пары комплексносопряженных корней Л= = 4+,1 св в формулу общего решения включаются слагаемыес е созЬс) + с, е зп(юй),ЮФ ЧЬ Ф,ф 2А (9) 45 если эти корни простые и слагаемые р соз(юС) + Я 1(С)зпыс,1 е 5 14г(1+1-1), элементы вектораг 1 г(п+1), г(п+2) г(п+ш при д = 1,п и= 1,ш. При ненулевых помехах регистрации значений выходного сигнала вектор-столбец р называется наилучшим решением системы уравнений (5), если оно доставляет минимальное значение квадратичным нормамЯр - ги Г(р П. Это решение единственное и определяется по формуле р = Я г, где Яф - псевдообратная по отношению к матрице Я. Это решение определяют при различных и, ,вычисляя каждый раз квадратичную норму 1 р - г , и выбирают и, рф с минимальной нормой. По вектору р ф и величине шага дискретизации определяют вектор коэффициентов а- (рО (6) Для нахождения общего решения однородного уравнения (1) составляют характеристическое уравнениеЬ-Л -с. 4,Л:О, (7)зфО(10) еслй каждый из корней имеет кратность 1 с. Здесь р 1, (С) и Я( (1) многочлены степени 1 си их коэффициенты - произвольные константы.Подавляющее большинство ИП с достаточной точностью описываются уравнениями (1), при этом обычно известна только СХ эталонного ИП, а ДХ и эталонного и поверяемого ИП неизвестны. 11 ервоначально определяют ьхО) = Х р у,.(1+- )1=01 с = и+1, и+2, и+3Рют 1где р(12) 1где р = - 1,ро фДля определения вида функции 1Ь(х) запоминают значения Ь(х(1 с и х(1 с) так, чтобы значение Ь = = х(1 с+1)-х(1 с) было постоянным при любом 1 с = 1,2,Составляют систему уравнений (5), считая г(1 с) = Ь(х(1 с и Ь = А , и по его решению р о определяют коэффициенты характеристического уравнения (7), по корням которого определяют вид функции Ъ, (х).Если коэффициенты а (1. = О, и) . зависят от величины измеряемого ,сигнала х, запоминают значения а(х(1 с и х(1 с) так, чтобы величина 1 хо = хо(1 с+1)-х(1 с) была постоянной при любом 1 с и определяют вид функции а .(х) как и в случае определения вида функции Ь(х). В этом случае необходимо учитывать, что х(1 с) не значение испытательного сигнала в момент времени 1 с, а 1 с-йзафиксированный уровень сигнапа х(С).На чертеже представлено устройство, поясняющее суть.Устройство содержит коммутатор 1,фиксатор 2 уровня переменного испытательного сигнала, эталонный 3 и поверяемые 4 измерительные преобразователи (ИП), вычислитель 5, приэтом второй выход коммутатора 1соединен с первым входом фиксатора 2уровня испытательного сигнала, выходкоторого соединен с третьим входомкоммутатора 1, первый выход которогосоединен с входами эталонного 3 иповеряемого ИП 4, выходы которыхсоединены с первым входом вычислителя 5, выход которого соединен с вторым входом Фиксатора 2 уровня испытательного сигнала и с управляющимвходом коммутатора 1.20Определение характеристик осуще,ствляется следующим образом.Переключателем коммутатора 1 висходном положении соединяют источникпеременного испытательного сигналачерез первый вход коммутатора 1.с первым входом фиксатора 2 уровняиспытательного сигнала и с входамиэталонного 3 и поверяемых ИП 4,регистрируют значения выходных сигналов поверяемых 4 и эталонного ИП 3,по динамическим параметрам, СХ изначениям выходного сигнала эталонного 3 ИП определяют текущее значениепеременного испытательного сигнала,35по динамическим параметрам и значениям выходного сигнала поверяемых4 ИП, по текущему значению испыта тельного сигнала определяют СХ по.веряемых ИП 4,40Переключателем коммутатора 1 разьединяют первый вход, коммутатора 1от первого входа фиксатора 2 уровняиспытательного сигнала и от входовэталонного 3 и поверяемых ИП 4,при этом фиксируется текущий уровеньпеременного испытательного сигналаи от зафиксированного уровня, формируется постоянный испытательный сигнал, переключателем соединяют второйвход коммутатора 1 с входами эта 50лонного 3 и поверяемых ИП 4, регистрируют значения выходных сигналовэталонного 3 и поверяемых ИП 4 доустановления на выходах ИП постоянных55значений, анализируя значения выходных сигналов, определяют ДХ, динамические и физические параметры эталонного 3 и поверяемых ИП 4. Переключатель 1 возвращают в исходное положение.Предлагаемые способ и устройство наиболее целесообразны для определе" ния характеристик ИП угловых величин, скоростей, линейных ускорений, напряжения и тока, давлений, расходов жидкости и газа, где их использование позволяет существенно повысить технико-экономические показатели устройств определения характеристик ИП. Функциональные возможности его значительно расширены по сравнению с известными техническими решениями. Так, с его . помощью можно определить не только статические,но и динамические характеристики, что позволит в дальнейшем реализовать оптимальный фильтр обработки измерительной информации особенно при измерении переменных физических величин, определить СХ и ДХ поверяемых ИП в виде аналитических функций, зависящих от величины измеряемого сигнала, определить конкретные Физические параметры, отображающие сущность происходящих в ИП явлений, повысить многократно скорость и точность определения СХ ИП за счет идентификации характеристик ИП в дина", мическом режиме измерения испытательного сигнала.ф о р м у л а изобретенияСпособ определения статических характеристик измерительных преобразователей, включающий регистрацию значений выходных сигналов поверяемых измерительных преобразователей при подаче на их входы переменного испытательного сигнала, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, повышения точности и скорости опреде.- ления, первоначально прерывают подачу переменного испытательного сигнала, фиксируют его текущий уровень, затем от зафиксированного уровня формируют постоянный испытательный сигнал на входах эталонного и поверяемых измерительных преобразователей, регистрируют значения выходных сигналов эталонного и,поверяемых измерительных преоб" разователей до установившихся значений, по этим значениям определяют динами ческие и физические параметры эталонного и поверяемых измерительных преобразователей, возобновляютКорректор О, Ципле Редактор Л,Гратилло Заказ 4688/45 Тиржк /13 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.укгород, ул. Гагарина, 101 подачу переменного испытательного сигнала на входы эталонного и поверя -. емых измерительных преобразователей, регистрируют значения их выходных сигна.лов, по динамическим параметрам, стати 5 ческой характеристике и значениям . выходного сигнала эталонного измерительного преобразователя определяют текущее значение переменного испытательного сигнала, по динамическимпараметрам и значениям выходных сиг-;налов поверяемых измерительных преобразователей, значению переменногоиспытательного сигнала определяютстатические характеристики поверяемыхизмерительных преобразователей.