Способ измерения физических величин Советский патент 1986 года по МПК G01R19/25 

изводят следующим образом. Электрический сигнал, содержащий постоянную составляющую U и переменную непериодическую составляющую 11 , интегрируют в течение времени t t 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 составлямщей противоположен знаку интегрального значения переменной составляющей на интервале t, t. до

т 2

тех пор, пока интегральное значение переменной составляющей не достигнет нуля. Интегральное значение, отне

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может найти применение при измерении физических величин, содержащих аддитивную помеху в виде переменной составляющей.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет подавления непериодических, случайных и детерминированных аддитивных помех в широком амплитудно-частотном диапазоне и при изменении характеристик помех в процессе измерения.

На фиг. 1 и 2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие сущность предложенного способа; на фиг. 3 - структурная схема устройства для его реализации.

Измерение физических величин производят следующим образом.

Отображающий контролируемую физическую величину электрический сигнал, содержащий постоянн5 ю составля- щую и и переменную непериодическую составляющую U , которая может имет случайный или детерминированный характер, но обязательно включает участки положительной и отрицательной полярности относительно своего нулевого значения, интегрируют в течение интервала времени фиксированной длительности по команде на

сенное к измеряемой суммарной длительности интервалов времени, соответствует величине постоянной составляющей сигнала. Устройство, реализующее данньш способ, содержит преобразователь 1, ключ 2, счетчик 3 импульсов, генератор 4 образцовой частоты, блок 5 управления, ключи 6, 13 и 19, измеритель 7 временных интервалов, арифметическое устройство 8,- блок 9 индикации и вывода, блок 10 вьщеления переменной составляющей, дискриминатор 11 знака сигнала, дискриминаторы 12 значения сигнала, аналоговьш 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 переменнзпо 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 t t до тех пор, пока интегральное значение перемен- . ной составляющей не достигнет нуля. На фиг. 1 - это отрезки времени t t., tjtg и t.j tg . Здесь же изображена диаграмма второго измерения, содержащего интервал фиксированной длительности и отрезок времени t t, необходимьй для приведения интегрального значения переменной составляющей к нулю. Интегральное значение отображающего физическую величину сигнала, отнесенное к измеряемой суммарной длительности интервалов времени, на которой интегральное значенне переменной-составляющей равно нулю , соответствует величине

3

постоянной составляющей сигна - ла.

Если постоянная составляющая U, представляющая собой измеряемую величину, искажена только переменной составляющей и„, то минимашьно 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 являютс 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 со- стайляющей И паразитной термо-ЭДС и„ и переменной составляющей U , в течение интервала . фиксированной длительности и отрезков времени tt, и измеряемой дпитель- ности, 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 и измеряемой длительности, позволяют исключить влияние на результат измерения паразитной термо-ЭДС и наведенной помехи.

509724

Устройство, реализующее предложенный способ; содержит преобразователь 1 напряжение - частота, выход которого через ключ 2 подсоединен 5 к сигнальному входу счетчика 3 импульсов , вьтолняющего вместе с преобразователем 1 роль интегратора. Выход генератора 4 образцовой частоты соединен непосредственно с вхо- 10 дом блока 5 управления, а через | ключ 6 - с входом измерителя 7 временных интервалов, другой вход которого подключен к схеме управления, выход же - к арифметическому устрой- 15 ству 8, вьшолняющему по команде блока 5 управления операцию деления получаемого из счетчика 3 результата интегрирования сигнала измерительного преобразователя на суммарную длитель- 20 ность интервалов интегрирования. Результат вычисления вводится в блок .9 индикации и вывода. Сигнал с выхода измерительного преобразователя поступает не только на вход преобразова- 25 теля 1 напряжение - частота, но и на вход блока 10 выделения переменной составляющей, выход которого непосредственно связан с входами дискриминатора 11 знака сигнала перемен- 30 ной составляющей и дискриминатора 12 значения этого сигнала, а через ключ 13 - с входом аналогового интегратора 14. Выход интегратора 14 под- ключен к входам дискриминатора 11 35 знака и нуль-органа 15, выход которого так же, как и выходы дискриминаторов 11 и 12, подсоединен к схеме управления. При использовании параметрического измерительного преобра- 40 зователя 16 его выход подключен к входам преобразователя 1 и блока 10 через инвертор 17. Другие внды измерительных преобразователей подключаются к ним непосредственно. Шины пи- 45 тания параметрического преобразователя связаны с источником 18 питания через ключ 19, управляющий вход которого объединен с таким же входом инвертора 17 н подсоединен к выходу гл блока 5 управления.

Устройство работает следующим об- Р430М.

По команде на начало измерения с выхода блока 5 управления на входы 55 ключей 2 и 6 подаются управляющие импульсы, в результате чего ключи за- мыкаются и на входы счетчика 3 и измерителя 7 временных интервалов подаются последовательности имупльсов, формируемых соответственно преобразователем 1 напряжение - частота и генератором 4 образцовой частоты. Од новременно замыкается ключ 13 и отделенная блоком 10 переменная составляющая подается на вход, интегратора 14. По истечении интервала фиксированной длительности все названные ключи размыкаются, если знаки текущего и интегрального значений переменной составляющей сигнала, сравниваемые дискриминатором 11 знака одинаковы. При противоположных знаках ключи остаются в замкнутом состоянии и процессы интегрирования и измерения их длительности продолжаются до тех пор, пока интегральное значение переменной составлякмцей не стане равным нулю, либо текущее значение этой составляющей не переменит знак В обоих случаях ключи 2, 6, 13 разомнутся, но в первом из них измерение будет закончено, а во втором прекра- тится на время равенства знаков и продолжится при противоположных знаках, пока интегральное значение переменной составляющей не станет равным нулю. После этого на входы клю- ча 19 и инвертора 17 блоком 5 управления вьщается команда переключения. После установления переходных процессов паразитная термо-ЭДС изменит знак, а наведенные помехи - фазу. Полярность измеряемого сигнала U останется прежней. На входы ключей 2 б и I3 поступит команда с блока 5 и рни вновь закроются. Далее работа устройства протекает аналогично опи- санной. Результаты обоих замеров с выходов счетчика 3 и измерителя 7 поступают на вход арифметического устройства. Результат вычисления, представляющий собой полусумму интегральных значений сигнала измерительного преобразователя, отнесенных к суммарной длительности интервалов времени, на которых интегральное значение переменной составляющей равно нулю, вьщается на блок 9 индикации и вьшода. С целью увеличения точности измерения могут быть произведены последующие пары измерений. Если величина переменной составляющей сигнала измерительного преобразователя не превышает порога срабатьюания дискриминатора 12 уровня, устройство производит только две интегральных выборки фиксированной длительности.

Формула изобретения

Способ измерения физических величин, содержащих аддитивнзто 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, отличающийся тем, что, с целью повьщгения точности измерения, интегрирование сигнала на интервалах, последующих за первым производят в течение отрезков времени, ча которых знак текущего значения переменной составляющей противоположен знаку интегрального значения переменной составляющей за первьй интервал интегрирования.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может применяться при измерении физических величин, содержащих аддитивную помеху в виде переменной составляющей. елью изобретения является повышение точности измерения. Измерение проШ СП ffjus.3

Составитель В. Скоморохов Редактор М. Келемеш Техред М.Ходанич Корректор И. Эрдейи

Заказ 4404/40 Тираж 728Подписное

ВШИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4