Способ автоматической поверки измерительных приборов Советский патент 1990 года по МПК G01R35/00 

Изобретение относится к электро- .измерительной технике и может быть использовано в массовом производстве электроизмерительных приборов при их поверке.

Цель изобретения - повьш ение производительности поверки при одновременном сохранении ее точности.

Сущность способа автоматической поверки измерительных приборов заключается в следующем.

В основном цикле подают на поверяемый прибор изменяющийся по линейному закону входной сигнал

Sc - скорость изменения входного сигнала, равная

(2)

где 1 - значение входного сигнала, соответствующее конечной точке шкалы поверяемого прибора; Т - время нарастания входного

сигнала от нуля до 1. Определяют моменты времени

сл

;о

00

So

t, t.

-к

П

(3)

Изобретение может быть использовано в массовом производстве электроизмерительных приборов, при их поверке. Цель изобретения - повышение производительности поверки при одновременном сохранении ее точности. Поверку осуществляют в два цикла. В первом цикле подают на прибор по линейному закону вхоной сигнал, лопределяют моменты совмещения указателя с поверяемыми отметками шкалы, измеряют соответствующие этим моментам значения входного сигнала, а во втором цикле подают на поверяемый прибор скачком входной сигнал, соответствующий конечной точке шкалы, определяют моменты совмещения указателя с двумя отметками в начале шкалы и с одной отметкой в конце шкалы. По полученным данным определяют круговую частоту свободных колебаний и степень успокоения подвижной части прибора, по которым находят динамическую погрешность поверки и искомую погрешность прибора.

I S,t, где t - время;

(1)

в которые происходит совмещение указателя с поверяемыми отметками шкалы

i-K

I In

(4)

Ряд (5) представляет собой истинные значения входного сигнала, а ряд (4) - соответствующие им значения, измеренные прибором, поэтому их разность

- I,

(6)

К к К

является искомой абсолютной погрешностью измерительного прибора. Из-за инерционности подвижной части она отстает от входного сигнала,изменяющегося по закону (1), что приводит к возникновению динамической ошибки Дд поверки, с учетом которой абсолютную погрешность (6) находят как

к к

IK - §к

(7)

3

к

(8)

- постоянная и переменная составляющее

. динамической ошибки, равные:

с

&,

Q2j . . ОЗо SP -(ЬСОо-Ьк

,-ir

(9)

X

X sin((0ot)

arctg

,5

- e

-pWol

X

X sin(WotJp -l + arctg -gr Q

,5

(11) где p - степень успокоения;

Qj - круговая частота свободных колебаний подвижной части. Из-за технологических погрешностей производства массовых электро- измерительных приборов класса точности 1,5 и ниже значения |3 и СОо от прибора к прибору сильно меняются, поэтому в предлагаемом способе значения р и С0(, определяют для каждого поверяемого прибора во вспомогательном цикле поверки. Для этого подают на прибор скачком входной сигнал, . соответствующий конечной точке ly,

X з1п(СОоЬц л| 1 Р + arctg

к|р,м

1 jiCOo K

X sh(Q..tj

1 + arth.

i::i.)i т

(13)

являющимися решениями дифАеренциаль- ного уравнения

21I

dp dt

+ I

5

0

50

Wo Ч(1А)

Случай, когда ft 1, возможен только теоретически и поэтому не рас сматривается,

Непосредственное использование выражения (12) или (13) для определения В и СО о при заданных 1, t, I f, невозможно из-за нелинейности получающейся системы алгебраических уравнений относительно В и СОо а численное решение этой системы,требующее организации циклов по двум искомым параметрам (цикла в цикле), приближение значения которых, а также режим движения к тому же неизвест- 40 ны, занимает достаточно много машинного времени, особенно при его реализации на микроэвм, используемых для создания систем автоматического контроля и управления. Так как эти 45 микроэвм работают в реальном масштабе времени, временная задержка, необходимая для численного определения

К и UD прямым образом сказывается на быстродействии поверки.

В связи с этим в предлагаемом способе определение /3 и СО о с помощью выражений (12) и (13) и уравнения (14) осуществляют в два этапа,Сначала находят приближенные значения искомых величин, а затем точные.

Для нахождения приближенных значений раскладывают решения уравнения (14) в ряд Тейлора по степеням (t - t при t 0:

- Ц)

l (t) - l (0) +

/1

2

dt

В динамическом режиме, соответствующем вспомогательному циклу поверки, начальные условия таковы:

(0) 0;

dl dt

0.

Ограничившись двумя членами в разложении .(15), учитывая (16) и вычислив необходимые производные,получим

l (t) Co ,In -4- t - )ot .

(17)

Так как выражение (17) получено разложением искомого решения в окрестности нуля, во вспомогательном цикле для повышения точности поверки после подачи скачка 1 входного сигнала определяют моменты t, и

I

времени, соответствующие совмеta

щению указателя с двумя первыми

и 1 отметками в начале шкалы, и по

полученным данным из системы

1 ( - ,

т r.i t - -1-ВС)Я L 2 3 I J

(18) 35

находят степень успокоения /3 и круговую частоту СОо :

«о

ik

1

;

т r-i- -- /х

I«t 2 3 (19)

-;(20)

л - 3 , 2 1, Z 3 Л 2 I 1-21

I. Зч- -jT-t,) .

(21)

Дпя значений А и 00 присущих наиболее массовым серийным щитовым электроизмерительным приборам класса точности 1,5 и 2,5 с размерами наличника 60x60 и 80x80 мм, бьша прове- дена оценка погрешностей формул (19) и (20) путем моделирования на ЭЦВМ процессов (12) и (13) при заданных ft и (Оо с последующим нахождением

для моментов времени t , и t2 значений fJ и QO из (19) и (20) и сравнением их с заданными. В результате было установлено, что при использовании двух первых отметок в начале шкапы для наиболее массовых серийных щитовых приборов погрешность в определении частоты (Jg по

формуле (19) составляет сотые доли процента и ее можно считать пренебрежимо малой, а погрешность в определении р по формуле (20) не пре- вьш1ает 15%. Увеличение числа вычисляемых членов в разложении (15) к заметному повьшению точности определения степени успокоения не приводит. Поэтому в предлагаемом способе для более точного нахождения и используют вьфажения (12) и (13), в которые подставляют найденное из (19) значение сОо, а приближенное значение |i , полученное из (20), используют в качестве дополнительной информации для определения возможных границ изменения точного значения |3 .

Дпя этого во вспомогательном цикле поверки после подачи скачка If входного сигнала и фиксации t, t, 1,, 1 определяют дополнительно некоторый момент времени t,., , для которого указатель совмещается с выбранной отметкой I f,., , и для этих значений с помощью выражений (12) и (13) подбирают точное значение р с помощью организации вычислительного цикла по р . Внутри этого цикла из (12) или (13) вычисляют положение

указателя в момент времени t.,

iVo (.. n. )

сравнивают его со значением Iri-i по шкапе прибора

; In- - iL; Cf.-.Wo, i,,tn., )|

(22)

и находят минимум модуля 5; разности указанных значений, который наступает в случае, когда

;.г S;., i . (23)

Выполнение неравенства (23) свидетельствует о нахождении точного значения , которое будет равной ;.i.

Таким образом, предлагаемьй способ автоматической поверки измерительных приборов за счет проведения вспомогательного цикла поверки при скачкообраэном входном сигнале и возможности проведения основного цикла по- верки благодаря полному исключению динамической ошибки на высоких скоростях нарастания (убывания) линейного входного сигнала, обеспечивающих время прохозвдения диапазона входных сигналов, близкое к времени установления показаний, позволяет по сравнению с известным способом в 3 - 4 раза повысить производительность поверки, что особенно важно при автоматизации производства массовых электроизмерительных приборов.

Формула изобретения

Способ автоматической поверки измерительных приборов, заключающийся в том, что поверку осзпцествляют за два цикла, причем в основном цикле подают на поверяемый прибор изменяю10

998188

щийся по линейному закону входной сигнал, определяют моменты совмещения указателя с поверяемыми отметка- ми шкалы, измеряют соответствующие этим моментам значения входного сигнала, а во вспомогательном неняют параметры входного сигнала и повторяют основной цикл, отличаю- щийся тем, что, с целью повьше- ния производительности поверки, во вспомогательном цикле подают на поверяемый прибор скачком входной сигнал, соответствующий конечной точке шкалы, определяют моменты совмещения указателя с двумя отметками в начале шкалы и с одной отметкой в конце шкалы,по полученным данным оцределя- ют круговую частоту свободных колебаний и степень успокоения подвижной части прибора, с помощью которых находят динамическую ошибку поверки и искомую погрешность прибора.

15

0