Способ измерения электрических и неэлектрических величин Советский патент 1986 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к измери.тельной технике и предназначено для использования преимущественно в контрольно-измерительных комплексах,, на пример в аппаратуре поверки измерите лей виброперемещений. Цель изобретения - повышение быст родействия при однотипных измерениях Данный способ позволяет измерить относительно быстропеременные процессы С высокой точностью, что позволяет использовать его для измерения таких параметров вибрирующих объектов, как виброперемещение, виброскорсЗсть и виброускорение. На чертеже представлено устрой,ство, реализующее предлагаемый способ. Способ измерения электрических и йеэлектрических величин заключается в следующем, В первом такте фиксируют результа измерения N, и значения М, образцовой меры, формируемой с погрешностью 4М: . N, |(W, + iM) измерительным преобразователем с про извольной неизвестной функцией преоб разования (.). Во втором такте масштабируют значение MI образцовой меры, отличное о значения М, и формируемое с погрешно -стьюдМ, до равенства результата измерения Nj результату N, ; N,,i+uM)rN, и фиксируют значение масштабного коэффициента К мг в момент установлени равенства N Н, . Первый и второй такты измерения являются градуировочными и проводятс однократно при однотипных измерениях В третьем такте масштабируют изме ряемый параметр X до равенства результата измерения К результату Nt : N,f(K,.x).N, и фиксируют значение масштабного коэффициента l X в момент установления равенства М И| . Решая полученные уравнения: i(M4-uM KK«X) ((Kx-X) относительно X, получают: кд( Устройство, реализующее предлага емый способ, содержит колебательный контур 1, образованный выносной катушкой L и емкостью С , подключен ный к нему преобразователь 2 тока в напряжение (Jjj,, . Через переключатель 3 контур соединен с резисторами R1 и R2, изменяю1шми его добротность. Выносная катушка L вихретокового преобразователя устанавливается на расстоянии hg от контролируемого объекта 4, который перемещается на расстояние ih в процессе эксплуатации. Устройство может работать в двух режимах: режиме 1 - измерение перемещения режиме 2 - проверка вихретоковых измерителей виброперемещений. В режиме 1 устройство работает как измеритель виброперемещений объекта 4. В первом такте, проводимом однократно при однотипных измерениях, переключатель 3 переводят в положение а. В этом случае в колебательный контур включен прецизионный резистор R1, значение которого связано с выходным напряжением U , вихретокового преобразователя соотношением: .- f (---), вых. макс 0,74 А : J..... ч1 « 1 Ь 1 - периметр катушки L; (О - резонансная частота контура Г, J - удельная электрическая проводимость материала объекта 4i )j - магнитная проницаемость зазора h, а функция f(,) лишь в простейшем случае может быть аппроксимирована показательной функцией или эллиптическими интегралами второго рода. Выходное напряжение U g j вихретокового преобразователя фиксируют и получают , и выJt. 1 результат измерениями . 6Ь1Х. макс Далее переключатель 3 переводят в положение б и подключают к колебательному контуру 1 резистор R2, больший по номиналу резистора R1. Вращая движок резистора R2, устанавливают выходное напряжение Ugtxx.t Равное , фиксируют угол поворота движка резистора R2, т.е. масштабный коэффициент К, при котором устанавливается равенство Ugb.., Ueb.x.z что соответствует уравнению: i (-Б1). iiJSjLLl вм. макс JljJL LL вых. «акс 31 Второй такт также является градуи ровочным и проводится однократно при однотипных измерениях, например раз в несколько недель или месяцев. В третьем такте, проводимом непре рывно при измерениях перемещения h объекта 4 относительно неподвижной ка тушкиЬ вихретокового преобразователя переключатель 3 находится в положении б, а резистор R2 регулируют до равенства U,, ; , соответствует уравнению: .. с / «Р.2ч „ N, f(--r-) N, WOfC /fs: i: и фиксируют угол поворота движка резистора R2, т.е. масштабный коэффици ент К . Из полученных уравнений следует, что: f(-51) friSR2x i; Sh/

или

,R2 R1

R2

К

h, ho h/к;(

Следовательно:

. RK

IЛ7 f T/ 4 n 1

R2

К(1 - К)

Из последнего выражения следует, что результат измерения относительного измерения зазора () не зависит ни от материала объекта 4, ни от функции преобразования f(.) вихретоконого преобразователя, ни от ее нестабильности в процессе эксплуатации, ни от абсолютного ухода используемых в качестве меры резисторов R1 и R2 и их номиналов, а определяется лишь соотношением углов поворота резистора R2, проградуированного в перемещениях при установлении равенства выходного напряжения U g, во всех трех измерительных тактах.

В режиме 2 резисторы R1 и R2 с переключателем 3 используются как мера перемещения, что позволяет проводить поверку приборов без извлечения катушки L из корпуса энергетических и газоперекачивающих установок.

h Ь„

К,

R1

-

) n -If

R2

0 0 f

или эквивалентному ему равенству:

hjL Kj.

V

о где h.

требуемый начальный зазор при установке датчика (катушки L) на объекте; К - известный и соответствующий зазору Ьд угол поворота ре0зистора R2, т.е. изменяя К (угол поворота резистора R2) относительно заданного К,,, Можно снимать показания измерителя перемещений

5

ho I,

X к X

о

определяя правильность установки датчика на объекте по равенству и К, а также погрешности измерения по откло0нению показаний прибора от величины

(при -1), т.е. несоответствие

К

R.O

показаний прибора углу поворота рёзи55 стора R2.

Как и при измерении перемещений, погрешность поверки не зависит от материала объекта 4,.от структуры изме4Поверка вихретоковых измерителей перемещений осуществляется в три такта, два первых из которых являются градуировочными, проводятся однократно, и по ним определяется правильность установки датчика перемещений (выносной катушки L) на объекте, а затем поверка аппаратуры в диапазоне измерения перемещений. В первом такте переключатель 3 ставят в положение и фиксируют показания прибора N, : --fs:)затем переключатель 3 переводят в положение б и изменяют положение движка потенциометра R2 до равенства показания NJ во втором такте показинию Tf R N,f() -Я, и фиксируют угол поворота резистора R2, т.е. коэффициент передачи К. Таким образом, в первых двух тактах производят градуировку переменного резистора R2 по прецизионному резистору R1. . В последующих тактах поверку проводят по уравнению:

ригеля и от абсолютного ухода номиналов резисторов R1 и R2, а определяется лишь соотношением углов поворота резистора R2, проградуированного в перемещениях.

Анализ соотношения, из которого определяют искомую величину исследуемого параметра X , и приведенные примеры реализации предложенного способа показывает, .что итоговый результат измерения параметров вибрации не зависит от вида неизвестной деформации и нестабильности функции преобразования измерительного преобразователя и от систематической погрешности меры, в качестве которой принято соотношение углов поворота движка переменного резистора. Время измерения, благодаря однократному проведению первых двух тактов измерения значительно уменьшается, что наряду с повьпиением точности в результате уменьшения динамической погрешности обеспечивает расширение возможного класса измеряемых величин.

Формула изобретения

Способ измерения электрических и неэлектрических величин, основанный на проведении измерений в несколько тактов, в первом из которых измеряют значение образцовой меры М,, во втором масштабируют значение образцовой меры Mj до равенства результатов измерений указанных мер и фиксируют значение масштабного коэффициента KU, отличающийся тем, что, с целью повьшгения быстродействия при однотипных измерениях, первые два

такта проводят однократно, а в третьем такте масштабируют значение измеряемой величины )f до равенства результатов измерений во всех трех тактах, при этом фиксируют значение масштабного коэффициента К, а значение измеряемой величины X определяют из соотношения:

к/и.

х

(л,.-м,)

Кх(-Км21

Изобретение предназначено для использования в контрольно-измерительных комплексах, например, в аппаратуре проверки, измерителей виброперемецений. Целью изобретения является повышение быстродействия при однотипных измерениях. Устройство, реализующее способ, содержит колебательный LC-контур 1, образованный катушкой L и конденсатором С, преобразователь 2 тока колебательного контура, переключатель 3, контролируемый объект 4, который перемещается на расстояние ЛЬ в процессе эксплуатации. При измерении перемещения устройство работает как измеритель виброперемещений объекта 4. Первые два такта проводят однократно и вьшолняют ряд измерений и расчетов, по формулам, приведенным в описании изобретения. В третьем такте масштабирзтот значение измеряемой величины до равенства результатов (Л измерений во всех трех тактах и опреС деляют значение измеряемой величины из математического соотношения, приведенного в формуле изобретения. 1 ил. 5