Способ измерения параметров дифференциальных преобразователей Советский патент 1980 года по МПК G01R27/02 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

1

Изобретение относится к области измерительной техни.ки и может быть использовано в системах автоматического контроля и в измерительных приборах универсального и специального на значения.

Известен способ, заключающийся в том, что одновременно подгйот постоянное напр5{жение на мост, содержащий дифференциальный преобразователь, и на устройство формирования развертывающей функции, сравнивают усиленное напряжение разбаланса моста с напряжением, представляющим развертывающую функцию выделяют измерительный интервал от момента включения постоянного напряжения до момента равёнс.тва напряжений разбгшанса моста и развертывающей функции, и по величине измерительного интервала определяют контролируемые параметры дифференциального преобразователя (l .

. Недостатками спосрба являются невозможность измерения знакопеременных относительных приращений параметров, а также низкая точйость измерения, обусловленная нестабильностью коэффициента усиления сигнала разбаланса моста и нестабильностью элементов устройства формирования развертываюцей функции.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ 5 измерения пассивных параметров электрических цепей, основанный на исследовании, переходного процесса в изме рительной цепи, содержащей активный и реактивный элементы, заключающийся

10 в том, что одновременно подают на измерительную цепь и резистивный делитель напряжения линейно-изменяющееся напряжение, определяют момент равенства напряжений на средних ках измерительной цепи и делителя и выделяют интервал времени, пропор- циональный измеряемому параметру 2.

Недостатком способа являются низкие точность и чувствительность из20 мерения. Низкая точность измерения обусловлена зависимостью функции преобразования от элементов резистивного делителя, неста§,ильность которых приводит к появлению существенной

25 погрешности.

Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что по способу измерения napaMej30 ров дифференциальных преобразователе й подают одновременно на каждое из плеч дифференциального преобразователя неравные возмугдающие воздействия,формируя при этом расходящийся растр,образованный двумя выходными электрически ми сигналами преобразователя,производ пые которых по времени не равны одна другой и включают в себя один или не- сколько параметров, возмущающего воздействия. По истечении заданного интервала времени изменяют параметры возмущающих воздействий так что соотношение между упомянутыми произ.водными Меняется на противоположное, а выходные электрические сигналы преобразователя образуют сходящийся растр, выделяют измерительный интервал от момента изменения параметров возм лцающегося воздействия до мбмёнтйравенства выходных сигналов преобразователя и определяют .измеряемые параметры по величине измерительного интервала. Для емкостного преобразовате;|я в . в.озму1иающего воздействия подают ступенчато-изменяющийся ток, для индуктивного преобразователя подают ступенчато-изменяющуюся ЭДС, для резистивного преобразователя подают кусочно-ли 1ейный: ток или напряжение. На фиг. 1 изображен линейный растр образованный двумя ВЫХОДНЕЛМИ сигналами преобразователя , на фиг.2,а приведена функциональная схема устройства , реализующего предлагаег-/1Ый способ , на фиг. 26-д изображены принципиальные схег.щ ряда дифференциальных преобразователей. По способу на каждое из плеч дифф ренциального преобразователя в произ вольный, принятый на начало отсчета,м мент времени подают возмущающие воздействия такие,что параметры возмуща Щёго воздействия на одно из плеч не равны параметрам воздействия на другое плечо. Форма и тип вpз 5yщaющиx во действий выбирают в зависимости от т па дифференциального преобразователя Параметрами возмущаю::,его: воздействия задающими начальный уголраскрытия растра, являются величина ступени или угол наклона, соответственно для ступе нчатого или линейно-изменяющего ся воздейс ия.. В результате на выхо дах преобразователя формируются линейно-изменяющиеся сигналы (тока или напряжения) (пО-г4-- V f i)-b; где к и Kj. - параметры возмущающих во действий, причем Р(Пд)Р( изгестные функции измеряемых- параметров дифференциального преобраЗов ателяI ,,П измеряемые параметры, соответственно первого и второго плеч дифференциального преобразователя. Из выражения (1) видно, что прозводные по времени выходных сигнаов преобразователя функционально пределяют как параметрами возмущаюих воздействий, так и измеряемыми араметрами. , Параметры и Кг выбирайт таким бразом, что во всем диапазоне измеения П, и П выполнялось например еравенство . . 4(п,)(Пгг (S) ри выполнении условия (2 )Tl, и R бразуют расходящийся растр {фиг.1.). По истечении заданного интервала ремени Т, изменяют параметры возмуающих воздействий таким образом,что 1 12.1 , ри этом на выходах преобразователя ормируются сигналы (no-T,(n,)(t-T,) T,(n).(n,)(i-T). Как видно из выражений (3) и (4) , соотношение между производпривремени выходных сигналов ными по на противоположное,т.е. меняются ХП,)4К;-Ф(П,), (5) а .выходные сигналы образуют сходящийся растр (фиг.1) При t t,2 из выражений (6) и (4) находят Тд-Т. .а РШг r, ) где измерительный интервал. На фиг. 1 сплошной.линией изображен растр, соответствующий балансу плеч преобразователя, при этом Т % штрих-пунктирными .линиями растры выходных сигналов при ра збалансе плеч дифференциального преобразователя, так, при n,7n,T j-Vj-t,i.T,. а при П,. П, - Ч- -. ч т Функции ) измеряемых параметров дифференциального преобраз ователя имеют вид: для емкостного преобразователя . ( для индуктивного преобразователя 9Ln):l/L для резистивного двухплечевого преобразователя Ф(П)К. Подставляя выражение (8) в выражение (7), получают выражение, описываивдее функцию преобразования, -для которой в качестве информативно го параметра выходной величины прин то отношение разности заданного и измерительного интервалов к их сумме, а в качестве входной - относите :ное изменение параметра плеча дифференциального преобразователя. Так для емкостного преобразователя, у которого П,-С -С:о-1- с ся . имеем. С, . .CiKr i-iCo Аналогично выражения могут быть получены для индуктивного и резистивного преобразователей. Устройство, реализующее этот спо соб, состоит из формирователя 1 зада ного интервала времени Т, (например одновибратора), модулятора 2 одного или нескольких параметров возмущающих воздействий, двух генераторов 3 возбуждающих воздействий, диффере циального преобразователя 4, блока 5 сравнения (компаратора токов или напряжений), вычислителя 6. . Работу устройства рассмотрим для случая измерения параметров чётырех плечего резистивного дифференциаль ного преобразователя (фиг.2д) для которого справедливы следующие соот ношения между отдельными элементами . 4,., . , RotuR , С моментаt-o запуска формировател 1 заданного интервала Т генераторы 3 возбуждающих воздействий подают на входы ау и ag дифференциального преобразователя 4 линейно-и меняющиеся .напряжения. При этом выходными сигналами модулятора 2 угол наклона К-, на пряжения, подаваемого на один из входов, преобразователя 4, устанавливается большим (мен шим) угла наклона напряжения, подаваемого на другой вход. На выходах четырехплечего дифференциального резистивного преобразователя 4 в.ырабатываются сигналы и п о-Д --ЧTVo+vbRи.:. Ц. - --i: I Ъ1 a-i . Uaf- «at . где ai Ч- ,-.выходные напряжения соответственно первого и второго генераторов 3. Так как KI Кг) сигналы Utj и 1),1 образ уют расходящийсй растр, Ъо истечении заданного интервала времени Т по команде одновибратора 1 модулятор 2 воэдейстйует на входы генераторов 3 и изменяет углы наклойа выходных линейно-изменяющихся напряжений, так что при 17Т ., (t-T;), а выходные сигналы преобразователя 4 -.V 1 4f-4 5| ,) Ьг г т 2-R 1- - ЧТ и образуют сходящийся растр. Выходные сигналы U и Уьг подаются на блок 5 сравнения) которое в момент ,, соответствукйдий равенству и и U-b формирует импульс, подаваемой на один из входов вычислителя 6 , а на другой вход которого подаются импульсы, соответствующие началу измерения, и моменту t T, . Вычислитель 6, обрабатывая последовательность импульсов, вырабатывает выходной сигнал Л величина которого линейно зависит от измеряемой величины Л. (относительного изменения сопротивления плеч дифференциального преобразователя). Предлагаемый способ сочет.ает основные достоинства как развертывающих, так и дифференциальных способов измерения. Использование способа позволит повысить, точность и не менее, чем в 20 раз, чувствительность измерения параметров дифференциальных преобразователей различных типов, щироко применяемых для измерения разнообразных величин (деформации, перемещения, давлений и т.д.). Формула изобретения 1. Способ измерения параметров дифференциальных преобразователей, основанный на подаче в измерительную цепь возмущающего водействия и выделении измерительного интервала времени, пропорционального измеряемому параметру, отличающийся тем, что, с целью повьиаения точности и чувствительности измерений, подают одновременно на каждое из плеч дифференциального преобразователя неравные возмущаквдие воздействия, формируя при этом расходящийся растр, образованный двумя выходными электрическими сигналами преобразователя, производные которых по времени не равны друг другу и включают в себя один или несколько параметров возмущающего воздействия, по истечении заданного интервала времени изменяют параметры возмущагадих воздействий так, что соотношение между упомянутыми производными меняется