Способ измерения электрических и неэлектрических величин Советский патент 1987 года по МПК G01R17/06 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для создания измерительных систем с повышенной точностью.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения погрешности от нелинейности,

Проведение дополнительно двух пре образований, заключающихся в том, ,что преобразуют К различных значений вспомогательной измеряемой величины, запоминают результаты соответствуюY, Y В - /П +

-хТ

с,х„

где М К,

а величина В и коэффициенты Су,

позволяет определять с высокой точ- нос-тью значения измеряемых электрической и неэлектрической величин, используя для этого сумматор, переключатель, источник эталонной измеряе МОЙ величины, источник вспомогательной измеряемой величины, системный интерфейсный блок,устройство обработки результатов измерений, индикатор, триггер, клемму,Пуск, кварцевый генератор, делитель частоты элемент И, кольцевой делитель частоты, дешифратор.

На чертеже приведена структурная схема устройства для реализации способа измерения электрических и неэлектрических величин.

Устройство, реализующее способ, содержит преобразователь 1 измеряемой величины в постоянное напряжение обратный преобразователь 2, входной зажим 3, блок 4 сравнения, аналого- цифровой преобразователь 5, ключи 6 и 7, сумматор 8, переключатель 9, источник 10 эталонной измеряемой величины, источник 11 вспомогательной измеряемой физической величины,системный интерфейсный блок 12, блок 13 обработки результатов измерений,индикатор 14, триггер 15, клемму К Пуск, кварцевый генератор 17, элемент И 18j делитель 19 частоты,кольцевой делитель 20 частоты, дещифра470242

щих преобразований X X

X,

1 -23

, , проводят преобразование К указанных значений вспомогательной измеряемой величины в сумме с измеряемой величиной, запоминают результаты соответствующих преобразований

проводят преобра 12

10

зование эталонного значения Y измео

ряемой величины, запоминают результат преобразования определяют значения измеряемой величины Y по формуле

с,х„

с х),

гл г f

, , . ,С определяются из системы линейных уравнений вида

М + 1М + 1

- СЛХ,„ - X,, )5

12

Mfl

M(XIK+I

М+1 2К+1

),

тор 21, причем зажи1-1 3, через ключ 6 соединен с первым входом сумматора В, второй вход которого через ключ 7

30 соединен с выходом переключателя 9, первый вход последнего соединен с ис- .точником 10, а вт орой его вход - с источником 11, выход сумматора 8 через последовательно соединенные блок

35 4 сравнения, преобразователи 1 и 5, блоки 12 и 13 соединен с индикатором 14, выход преобразователя 1 через преобразователь 2 соединен с вторым входом блока 4 сравнения, выход гене40 ратора 17 через последовательно соединенные элемент И 18, делитель 19 и 20 соединен с дешифратором 21, связанным с ключами 6 и 7, переключателем 9, источником 11, блоком-12 и ну45 левым входом триггера 15, выход которого соединен с вторым входом элемента И 18, единичный вход триггера 3 связан с клеммой 16„

Устройство, реализуюш.ее способ,

50 работает следующим образом.

При поступлении импульса Пуск на клемму 16, связанную с единичным входом триггера 155 на единичном выходе последнего устанавливается 1,

55 которая поступает на второй вход

элемента И 18, при импульсы частотой следования f с выхода генератора 17 поступают на вход делителя 19, с выхода которого на вход дели3Л347024

теля 20 поступают импульсы с частотой

следования 2 Гц. Дешифратор 21 формирует управляющие сигналы. Первый импульс с вьрсода делителя 19 устанавливает ключ 6 в разомкнутое, а ключ 7 в замкнутое положения, переключатель - в положение II,на выходе источника I1 устанавливается значение измеряемой величины Y , которое поступает на первый вход блока 4. На выходе преобразователя 5 имеется значение цифрового кода Х,, соответствующего скомпенсированной величине Yj . Зави23

симость между значением цифрового ко- 15 ной величине Y. По команде четверто- да X на выходе преобразователя 5 и го импульса код „ значением измеряемой величины Y на

соответствующий скомпенсирован- еличине Y. Пс го импульса код X

вводится через блок 12 3 память блока I3.

первом входе блока 4 сравнения имеет, с учетом нелинейности преобразовате;лей 1 и 2, их мультипликативной пог- решности, вид

Y S (X + F(X)), (О,

где S - крутизна преобразования;

F(X) - нелинейность преобразования. 25 Х,X

.7 ,х;,

S(X

а.к+1+ +

(2К+1) импульс делителя 19 устанавливает ключ 6 в замкнутое положение, а на выходе источника II - значение измеряемой величины Y . .В этом случае на вход блока 4 сравнения поступает значение измеряемой величины (У + Y). На выходе преобрзователя 5 имеется цифровой код Х, соответствующий скомпенсированной

величине (Y, + Y) . По команде (2К+2 импульса код Х, вводится в память блока 13 через блок 12,

С приходом 4К импульса в памяти блока 13 накапливается ТС значений кодов X,j ,. . . ,Х,. . По команде Y S(X,,

+ С X

11

Y, + Y S(X,-b С,Х

Y« + Y S(X

1К.-И

Вычитая из уравнений системы (4) соответствующие уравнения системы (3), полагая первое уравнение систе

X В - С X - .

- с X

м 11

М

(,а -V -С, -X

(X,

- X 1С41 ) - В-С , (X

1К -и

Представим нелинейность преобразо

вания F(X) в виде полинома степени М+

Y S(X -f- С Х +..;+ С ).

1М

(2)

С приходом второго импульса с выхода делителя 19 код Xj, вводится через блок 12 в память блока 13. Третий импульс устанавливает на выходе источника 11 значение измеряемой физической величины Y,j. На выходе преобразователя 5 имеется цифровой код

23

ной величине Y. По команде четверто- го импульса код „

соответствующий скомпенсирован- еличине Y. Пс го импульса код X

вводится через блок 12 3 память блока I3.

С приходом 2К импульса в памяти блока 13 накапливается К значений кодов Х,

соответствующих К

выходным значениям источника 11. Значения Y ,Y,j, .., ,Y, измеряемой величины связаны согласно соотношению (2) со значениями цифрового кода

OKI- 1

уравнениями

+.

-SC );

(3)

I .

(4К+1) импульса ключ 7 переводится

в разомкнутое положение, при этом на вход блока 4 поступает измеряемая величина Y. На выходе преобразовате- ля 5 получают цифровой код Х, , соответствующий скомпенсированной величине Y. (4К+2) импульс с выхода делителя 19 посредством дешифратора 21 вводит через блок 12 код X в па-

мять блока 13.

Значения Y, (Y, + Y)(Y + Y)

измеряемой величины связаны согласно соотношению (2) с цифровыми кодами

5 Х,, X,,, ,...,Х, уравнениями

. + С Х

);

С., .

(А)

+ С,Х,к.1 +

)

мы (3) нулевым, получают систему

линейных да

уравнений

ви1

М + 1 .

- X

iK-t

где В ---.

С приходом (4К+3) импульса с выхода делителя 19 по комавде дешифратора 21 блок 13 решает систему (5), определяет коэффициент С , . . . ,С и значение величины В, После оконна- ния процесса-вычислений с приходом (4К+10) импульса переключатель 9 пе s(x, +

с приходом (4К+11) импульса код вводится в память блока 13,

Y В ---- /(1 + -ь ... н- ). (7)

(4К-+-12) импульс дает команду блоку 13 на вычисление измеряемой величины Y по формуле (7) j используя определенные ранее коэффициенты С iC,,,,,C, величину В, значение этало нной величины Y и результат компенсации X . После окончания процесса вычислений (с приходом (4К+17) импульса) значение измеряемой величины Y индицируется на индикаторе ,14, При поступлении (4К+18) импульса дешифратор 21 посьшает на нулевой вход триггера 15 логическую единицу, триггер переводится в нулевое положениер при этом на вход элемента И 18 поступает логический ноль. Импульсы с выхода генератора 17 не поступают на вход делителя 19, и процесс измерения заканчивается.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать код измеряемой величины, свободной от мультипликативной и нелинейной погрешности преобразователей 1,2 и 5.

Y Y В --- /(1 +

где М К,

а величину В и коэффициенты С,

реводится в положение I, а ключ 6 размыкается. В этом случае на вход системы (4) поступает эталонное зна-.

чение Yjj измеряемой величины с выхода источника 10. На выходе преобразователя 5 имеется код Х, соответствующий скомпенсированной величине Y . Исходя из уравнения (2) У и Х

связаны соотношением

-с„хГ )

(6)

15

Измеряемая величина Y определяется из соотношения (6), учитывая вве- обозначения, по формуле

Формула изобретения

Способ измерения электрических и неэлектрических величин, заключающийся в том, что преобразуют измеряемую величину Y и регистрируют результат преобразования Х , преобразуют эталонную величину Xs ч регистрируют результат преобразования Х, определяют коэффициенты градуировочной характеристики преобразования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет исключения погрешности от нелинейнос

ти, проводят преобразование К различных значений вспомогательной измеряемой величины, запоминают результаты соответствующих преобразований Х,,

23 ) проводят преобразование К значений вспомогательной измеряемой величины в сумме с измеряемой величиной запоминает результаты соответствующих преобразований Х, , Х , . . . , , 5 а значение измеряемой величины Y определяют по формуле

с .н- ... + сХ)

50

С ,, „ . , С определяют из системы линейных уравнений вида

Г-И-1

- Sl(..

М V1

х„ );

- X

ак-и

м ((t 1

2«.-Ч

Изобретение предназначено для повышения точности измерения за счет исключения погрешности от нелинейности. Измеряемую и эталонную величины преобразуют и регистрируют результат преобразования. Кроме того, осуществляют преобразование К различных значений вспомогательной измеряемой величины. Результаты соответствующих преобразований запоминают и проводят преобразование К указанных значений вспомогательной измеряемой величины в сумме с измеряемой величиной. Результаты соответствующих преобразований вновь запоминают и проводят преобразование эталонного значения измеряемой величины, которое так же запоминают. Значение измеряемой величины определяют по формуле, приведенной в тексте описания. 1 ил . о