Способ измерения физических величин Советский патент 1987 года по МПК G01R19/00 

11

Изобретение относится к измерителной технике и может быть использовано в составе информационно-измерительных каналов автоматизированных систем управления технологических процессов и испытательных комплексов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет использования однородных тестов и связанного с этим расширения области применения способа. В частности, изобретение позволяет исключить внешний аддитивный тест, -т.е. исключает необходимость использования дополнительных источников энергии, что очень важно при измерении неэлектрических величин и мощных электрических сигналов.

Предлагаемьй способ основан на проведении измерений в несколько тактов, в первом из которых посредством измерительного устройства измеряют физическую величину X, а во BTOpoMj третьем и четвертом тактах измеряют посредством-измерительного устройства масштабированные величи- iHbi , KjX и К,Х с коэффициентами масштабирования К,.К. и К соответственно, в пятом такте измеряют посредством образцового измерительного устройства масштабированную величину с коэффициентом масштабирования К), причем коэффициенты масштабирования удовлетворяют соотношениям вида: К,+К--1; ., , а искомое .значение физической величины определяют по формуле

i iZimZyi у

У4-Уг

где л - искомое значение физической

величины X;

у - результат измерения физической величины;

Уг, УВ

у., Yj результаты измерений составляющих физической величины X во втором, третьем, четвертом и пятом тактах соот- ветственно.

На чертеже изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения.

Устройство содержит первый ключ 1, второй ключ 2, первый разделяющий блок 3, третий ключ 4, четвертый ключ 5, пятый ключ 6, второй разделяющий блок 7, шестой ключ 8, седьмой

5

0

5

01

5

0

5

0

5

0

62

ключ 9, образцовбе измерительное устройство 10, рабочее измерительное устройство 1 ,, вычислительное устройство 12.

На чертеже приняты следующие обозначения:

X - измеряемая физическая величина;

X. и Х,.К X - первая и вторая составляющие измеряемой физической величины, соответственно, где Kj и К, - коэффициенты масштабирования величины X, причем ,1.

и - большая и малая дополнительные составляющие основной составляющей Хд измеряемой величины соответственно, где Kj и К - коэффициенты масштабирования величины X, причем

У, УС результаты измерения;

X - искомое значение физической величины.

Первая и. вторая основные состав- ляющяе Хд и Xg измеряемой физической вел ичины X, а по аналогии и дополнительные малая X, и большая X . составА

ляющие, получаются посредством разделяющих блоков 3 и 7 соответственно. Для реализации такого рода разделяющих блоков могут быть использованы делители напряжения и тока, обводные . трубопроводы с управляемыми дросселями расходов газообразных и жидких сред, двухемкостные весовые воронки с управляемыми силовым разделением емкостей с набранным в них материалом, грузоподъемные установки для подачи на весы раздельно и совместно каких то масс и т.д.

Разделение физической величины на составляющие может быть грубым, т.е.отсутствует требование разделения на заранее заданные по величине составляющие. Однако при реализации разделяющих блоков следует стремиться к тому, чтобы получаемые две основные составляющие бьшй примерно одинаковыми, например первая составляющая - в диапазоне 40-60%, а вторая - 6 0-40% соответственно от значения измеряемой физической величины. Малая же дополнительная составляющая примерно равна 2,5- 5% от самой измеряемой величины.

Согласование погрешностей рабочего и образцового измерительных устройств должно осуществляться исходя из соотношения величины X. с исходной величиной X. Например, при при3

веденных процентных соотношениях составляющих измеряемой величины погрешность образцового измерительного устройства 10 должна быть в 10- 20 раз меньше, чем погрешность рабочего измерительного устройства Г1. Процесс измерения состоит из пяти тактов, В первом такте первый ключ I замкнут, а второй 2, третий 4, четвертьй 5, пятый 6, шестой 8 и седьмой 9 ключи разомкнуты и на вход рабочего измерительного устройства 1I подается непосредственно сама измеряемая величина X, в результате чего получают измерение у , Во втором такте замкнуты второй 2 и четвертый 5 ключи, а первый 1, третий 4, пятый 6, шестой 8 и седьмой 9 ключи разомкнуты. В этом случае на вход рабочего измерительного устройства 11 подается первая основная составляющая X. и на выходе имеем у .

8третьем такте измерения замкнуты второй 2 и третий 4 ключи, а первый 1, четвертый 5, пятый 6, шестой 8 и седьмой 9 ключи разомкнуты. В этом случае на вход рабочего измерительного устройства 11 подается вторая основная составляющая XV и получаем результат измерения у . В четвертом такте измерения замкнуты второй 2 пятый 6 и шестой 8 ключи, а первый

1, третий 4, четвертый 5 и седьмой

9ключи разомкнуты. В этом случае на вход рабочего измерительного устройства 11 подается большая дополнитель

ная составляющая X. зультат измерения у

и получаем ре- В пятом такте

4

измерения замкнуты второй 2, пятый 6 и седьмой 9 ключи, а первый 1,третий 4, четвертый 5, шестой 8 ключи разомкнуты. В этом случае на вход образцового измерительного устройства 10 подается малая дополнительная составляющая Х и получае результат измерения у., В связи с тем, что измерение Уу производится высокоточным образцовым измерительным устройством 10, можно записать , т.е. ошибкрй этого измерения можно пренебречь по сравнению с ошикой рабочего измерительного устройства II.

При градуировочной характеристике рабочего измерительного устройства 11 вида

,

327016

в основе алгоритма работы вычислительного устройства 12 лежит решение системы уравнений:

У, а+.Ь УЗ а+Ь .

X;

ЛБ

у6 .

i

При этом искомое значение X измеряемой величины X определяется вычислительным устройством 12 исходя из следующего алгоритма:.

15

У4-У,

У5

Формула изобр -е тения

Способ измерения физических величин, основанный на проведении измерений в несколько тактов, в первом из которых посредством измерительного устройства измеряют физическую величину X, а во втором - масштабированную величину К.Х с коэффициентом масштабирования К, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет использования однородных тестов и связанного с этим расширения области применения способа,в третьем и четвертом тактах измеряют посредством измерительного устрой- ства масштабированные величины К2Х и К,Х с коэффициентами масштабирова

ния к.

и К. соответственно,

а в пятом такте измеряют посредством образцового измерительного устройства масштабированную величину с коэффииентом масштабирования К4, причем коэффициенты масштабирования удовлетворяют соотношениям вида: К;,+К 1; , , а искомое значение физической величины определяют по формуле

.

искомое значение физической величины X;

у - результат измерения физической величины;

где X

у, - результаты измерений сос- тавляющих физической величины X во втором, третьем, четвертом и пятом Tak- тах соответственно.

Составитель В,Скоморохов Редактор М.Петрова Техред В.Кадар

Заказ 3384/А1 Тираж 730Подписное

ВНИгаШ Государственного комитет5 СССР

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

Прризводственио-полиграфическое предприятие , г. Ужгород,уд. Проектная, 4

Корректор В.Бутяга

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в составе информационно-измерительных каналов автоматизированных систем управления для технологических процессов и испытательных комплексов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа - достигается пу.тем использования однородных тестов и связанного с этим расширения области применения. Предложенный способ позволяет исключить внешний аддитивный тест, что исключает необходимость использования дополнительных источников энергии и является существенным преимуществом при измерении неэлектрических величин и мощных электрических сигналов. Методика выполнения измерений,- реализуемая в способе, и связанные с этим математические расчеты приво- дятся в описании изобретения. i СЛ 00 ю ч