Способ измерения электрических параметров датчика Советский патент 1991 года по МПК G01R17/00 

Изобретение относится к способам измерения параметров цепей с сосредоточенными элементами, например электрических параметров датчиков физических величин и процессов.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства, реализующая способ измерения электрических параметров датчика; на фиг.2 и 3 - зависимости реакции блока сравнения от разницы параметров хаотической цепи и времени измере- ний; на фиг.4 - зависимость чувствительности устройства для измерения электрических параметров датчика от времени измерений.

Устройство измерения электрических параметров датчика включает датчик 1, измерительную цепь 2, блок 3 сравнения и блок 4 моделей.

При этом датчик 1 включен в измерительную цепь 2, выход которой подключен на один вход блока 3 сравнения, выход которого соединен с входом блока 4 моделей, один выход которого подключен к второму входу блока 3 сравнения, другой выход служит для вывода значения диагностируемого параметра.

Устройство измерения электрических параметров датчика работает следующим образом.

Датчик 1, включенный в электрическую измерительную цепь 2, в которой возникают хаотические колебания, изменяя свои электрические параметры, например L, С, R и т.д., влияет на параметры хаотической цепи, описывающей состояния этой цепи, что приводит

ON 00 ON Ю

к изменениям в реализации хаотического, процесса. Реализация хаотического процесса от цепи 2 поступает на первый вход блока 3 сравнения, на второй вход поступает реализация хаотического процесса с блока А моделей. Блок 3 сравнения должен оценить похожесть реализаций хаотического процесса на своих входах. При отсутствии априорных сведений о статистике сравниваемых реализаций обычно для этих целей используются коррелометры. По результату сравнения блок 4 моделей вырабатывает новую модельную реализацию, более похожую на измеренную, и так до тех пор, пока не будет найдена наиболее похожая или достаточно похожая модельная реализация. Сопоставленный с этой найденной реализацией параметр хаотической системы будет функцией от диагностируемого параметра датчика.

Для работоспособности способа необходима идентичность реализации процесса в хаотической системе устройства измерения электрических параметров датчика при одном и том же значении параметра диагностируемого элемента. Это свойство гарантируется детерминированностью-самой хаотической системы, стабильностью вс зх элементов системы во времени, точностью установки начальных услови-й системы перед каждым актом измерения.

Вопрос о принципиальной реализуемости и эффективности способа выясняется при помощи численного эксперимента. В качестве модели хаотической системы ис пользовано отображение логистического типа xi+1 - 4W (1 - xi)xi, хорошо изученное теоретически, где х анализируемая переменная хаотической системы (xi - текущее значение; xi+i - значение на следующем такте модели; Хо - начальные условия модели); W - параметр хаотической системы, подлежащий диагностике (..,1). Диагностируемый элемент моделируется как составная часть делителя напряжения с коэффициентом деления W. Поэтому, зная W, не трудно определить значение диагностируемого элемента. Идентичность пары реализаций хаотического процесса определялась по значению коэффициента их парной корреляции. Параметры модели были выбраны произвольно в диапазоне возникновения хаотических колебаний. W0 - 0,928; х0 0,5. На фиг.2 приведена зависимость коэффициента парной корреляции двух реализаций от величины рассогласования параметров модели двух реализаций AW Wj - W0. где W0 - параметр опорной реализации; Wj - параметр рассогласованной реализации: при разных длинах коррелированных реализации г - 20 26 тактов. На фиг.З показан центральный участок фиг.2 в увеличенном масштабе.

Приведенные зависимости говорят о

достаточно регулярной структуре измерительной функции и о достаточной величине ее диапазона монотонности по параметру рассогласования , что позволяет использовать хаотическую систему для измерения.

Для выяснения скорости роста точности способа измерений при увеличении г была выполнена зависимость производной коэффициента корреляции по параметру хаотической системы при разных длинах

реализации: (W0. г). Результат представлен на фиг.4, ось ординат - в логарифмическом масштабе.

Из фиг.4 видно, что точность быстрее

растет с увеличением г (характеризует время измерений) линейно, в диапазоне 1 25 ..34 - экспоненциально.

Использование способа целесообразно

во всех тех случаях, когда требуется большая точность при жестких ограничениях на время измерения, например в сканирующих системах неразрушающего контроля, в сенсорных системах роботов и т.п.

Датчик может быть включен в цепь вместо любого из элементов цепи, в зависимости от того, какой параметр в характеристике датчика доминирует - R, L или С.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ за счет получения и обработки более сложной реализации хаотического процесса позволяет получить большой поток информации о параметре датчика, что

приводит к более быстрому росту точности от времени измерения, а это приводит или к увеличению точности, или к повышению быстродействия, или к тому и другому одновременно.

5

Формула изобретения Способ измерения электрических параметров датчика, включающий возбуждение измерительной цепи, в которую включен

0 датчик, электрическим током, измерение реализации электрического сигнала на выходе измерительной цепи, сравнение результатов измерений с моделью реализации электрического сигнала соответствующей

5 измерительной цепи, в которой включен датчик и в которой возбужден электрический ток, изменение параметров датчика в модели реализации электрического сигнала до получения совпадения сравниваемы реализаций электрического сигнала и определение искомого параметра по результатам сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в качестве электрического сигнала ис пользуют хаотический электрический сигнал, а в качестве измерительной цепи используют нелинейную цепь.

Изобретение относится к способам измерения параметров цепей с сосредоточенными элементами, например электрических параметров датчиков физических величин и процессов. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия Способ предусматривает возбуждение измерительной цепи, в которую .включен датчик, электрическим током, измерение реализации электрического сигнала на выходе измерительной цепи, сравнение результатов изменений с моделью реализации электрического сигнала соответствующей электрической цепи, в которую включен датчик и в которой возбужден электрический ток, изменение параметров датчика в модели реализации электрического сигнала до получения совпадения сравниваемых реализаций электрического сигнала и определение искомого параметра по результату сравнения. Особенностью изобретения является использование в качестве электрического сигнала хаотического электрического сигнала, а в качестве измерительной цепи - нелинейной цепи.4 ил. ё

фиг 1

-5 -4 -3 -2 / 0 1 Фиг. 2

23k uW-10

-5

-5 -4 -J -2-101

Фиг.З

t(°tf

О -1

-г -з л

-5

-6

ч1$ 10 20 30 40 Т фиг. 4234 AVt-10W0 0,928 ,5