Устройство для измерения отношения двух одноименных физических величин Советский патент 1987 года по МПК G01R19/10 

1. 13

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для создания прецизионных измерителей отношения одноименных физических величин.

Цель изобретения - повышение точности за счет снижения аддитивной погрешности измерения и упрощение.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения отношения двух одноименных физических ве личин.

Устройство содержит датчик 1 физической величины, входные зажимы 2 и 3, коммутатор 4, ключи 5 и 6, сумматор 7, аналого-цифровой преобразователь 8, многозначную меру 9 физической величины, интерфейсный блок 10 и блок И обработки результатов измерений, в качестве которого может быть использована микро-ЭВМ, причем зажимы 2 и 3 соединены с входа- - ми коммутатора 4, выход которого через ключ 5 соединен с первым входом сумматора 7, второй вход сумматора 7 через ключ 6 соединен с выходом меры 9, выход сумматора 7 через последовательно соединенные датчик 1 , преобразо ватель 8 и блок 10 соединен с блоком 11.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемые физические величины Х и X / подаются на входные зажимы 2 и 3, На первом этапе ключ 5. замыкается, а ключ 6 размыкается. При этом на вход датчика 1поступают измеряемые физические величины В этом случае на выходе датчика 1 имеем два значения (в зависимости от положения коммутатора 4), постоянного напряжения, которые преобразуются преобразователем 8 в цифровые коды

Uj и Uj, . Значения цифрового кода через блок 10 вводятся в память бло ка 11. Градуировочная характеристика датчика 1 имеет вид

9

2

X S(U + F(U), (1)

где X - входная физическая величина;

и - постоянное напряжение; F(U) - нелинейность датчика 1; S - крутизна датчика 1.

Представим нелинейность F(U) в виде полинома степени М+1

X

S(U + +...+

(2)

На втором этапе измерений ключ 5 размыкается, а ключ 6 замыкается. В этом случае на вход датчика 1 поступает К стабильных значений физической величины с выхода меры 9, На выходе датчика 1 получим К значений постоянного напряжения, которые преобразуются преобразователем 8 в значения цифрового кода , ,... и, . Исходя из соотношения (2), получим К уравнений, связывающих зна- чения физической величины с значениями постоянного напряжения,

(3)

30

Затем ключ 5

замыкается, а коммутатор 4 переводится в положение 1, В этом случае на вход датчика 1 пос- 5 тупают К стабильных значений физической величины в сумме с первой измеряемой физической величиной. На выходе датчика 1 имеем К значений постоянного напряжения, которое посредством преобразователя 8 преобразуются в цифровой код Ujj,

0

и.

iK-n

Значения цифрового кода

вводятся и хранятся в памяти блока 11.

Исходя из уравнения (2), имея ре- зультаты измерений постоянного напряжения Uj , и2,..., получим К+1 уравнений вида

Затем коммутатор А переводится в положение 2. В этом случае на вход датчика 1 поступают последовательно К значений физической величины в сумме с второй измеряемой физической величиной. На выходе датчика 1 имеем К значений постоянного напряжения, которые преобразуются преобразоватеХг s(Uj,+ c,uf, + ... + )

Xj X, s(Uj2 + с.иЬ + ... + СмОэГ )

Х2 + Хц S( + + ... + .1 )

Вычитая из уравнений системы (4) темы (3)(полагая первое уравнение и (5-) соответствующие уравнения сие- нулевым), получим две системы вида

...

,2. „г

- с;( - ) - ... - - )

(U2K+-I - ) Bi - C(U|, - U, ) - ... -Сд,(и

BZ - ,

- c«u

- U,) B2 - C( - U.- M+-) M 31

;

12

ч -

3Kt-i и -1K.+1

) Б i- С(Ц

ЗК-м

45

где В;, Х, В2 Xj .

5 5

Решая системы линейных уравнений (6) и (7), блок 11 обработки результатов измерений находит величины В и В,, отношение которых равно искомо-50 му отношению измеряемых величин.

Формула изобретения

Устройство для измерения отноше- 55 ния двух одноименных физических величин, содержащее последовательно соединенные датчик физической величины и аналого-цифровой преобразовалем 8 в цифровые коды U , Uj,..., Uji . Данные цифровые коды последовательно вводятся в память блока I I .

Исходя из соотношения (2), имея результаты измерений постоянного напряжения Uj, , Ujj,..., UjK+i получим (K+l)уравнений вида

M+t 2.K+1

- и -fKtl

- p -

«v - «o и

32

1Z

- nZ

U) - г - ч ЭК41 1К4 Ь

тель, коммутатор, входы которого под; ;лючены к входным зажимам устройства, неградуированную меру физической величины и последовательно включенные интерфейсный блок и блок обработки результатов измерений, отличающееся тем, что, с целью повьшхения точности и упрощения, в него введены сумматор и два ключа, причем выход коммутатора через первый ключ соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через второй ключ соединен с неградуированной мерой физической величины, а выход подключен к входу

513089096

датчика физической величины, выходподключен к входу интерфейсного блоаналого-цифрового преобразователяка.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - I повьшение точности измерений и упро щение устройства. Устройство содержит датчик 1 физической величины, коммутатор 4, аналого-цифровой преобразователь 8, многозначную камеру 9, интерфейсный блок 10 и блок 11 обработки результатов измерений. Введение ключей 5 и 6, сумматора 7 и образование новых функциональных связей снижает аддитивную погрешность изме-. рения. 1 ил. (Л с г-А ч /: 7 / САЭ О 00 СО о со