Способ измерения электрических и неэлектрических параметров Советский патент 1980 года по МПК G01R17/02 G01R19/00 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при реализации различных коммутационных мето.цов преобразования, а также в системах обегающего контроля и многоканальных измерительных устройствах с временным разделением каналов.

Известен способ измерения электрических и неэлектрических параметров, предусматрившощий проведение измерительных операций над входным сигналом при разомкнутой и замкнутой цепи обратной связи преобразующего блока, а также при измененном коэффициенте обратной связи с последующей обработкой результатов измерения Г.

Однако в известном способе не используются какие-либо тестовые сигналы, в связи с чем точность измерения оказывается невысокой.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ измерения электрических и неэлектрических параметров, основанный на преобразовании и измерении входного и тестового сигналов с последующей совместной обработкой результатов измерений И.

Недостаток известного способа связан с большими динамическими погрешностями измерения , обусловленными переходными процессами при переключении входного и тестового сигналов на зажилах инерционного канала преобразования.

Цель изобретения - повыиение точности измерения при сохранении малого времени реализации измерительного цикла.

Для достижения указанной цели в способе измерения электрических и неэлектрических параметров, основанном

15 на преобразовании и измерении входного и тестового сигналов с последующей совместной обработкой результатов измерений, входной и тестовый сигналы измеряют повторно с задержкой по времени, определяемой видом преобразования, а результаты измерений одноименных сигналов суммируют с весовыми коэффициентами, соответствукицими передаточньдМ функциям каналов измерения.

На фиг. 1 в качестве устройства, реализующего предлагаемый способ измерения электрических и неэлектрических параметров, изображена функци30 овальная схема вольтметра переменного напряжения с коррекций пргрешностей; на фиг. 2 проведены диаграммы, поясняющие его работу.

Вольтметр содержит переключатели

1и 2, выходы которых, соответственно, через преобразователи 3 и 4 пе ременного напряжения в постоянное,

)а также делитель напряжения 5 соединены со входами сумматора о. Выход сумматора 6 через вычислительный блок 7 подключен ко входу индикатора 8. Автомат управления 9 своими выходами соединен с управляющими входами вычислительного блока 7 и переключателей 1 и 2, причем с последним соединение осуществлено через блок временной задержки 10.

Входы переключателей 1 и 2 попарно подключены к источнику измеряемого напряжения X и источнику тестового напряжения Х.

Вольтметр переменного напряжения, реализующий предлагаемый споооб измерения, работает в два такта.

В первом такте переключатель 1 становится в положение I и входное напряжение X скачком поступает на вход преобразователя 3.

По истечении времени задержки t,, вырабать1ваемой блоком временной задержки 10, переключатель 2 становится в положение I и на вход преобразователя 4 скачком поступит входное напряжение X.

В преобразователях 3 и 4 возникают переходные процессы. Если инерционные свойства преобразователей 3 и 4 характеризуются одной постоянной времени t, то возникают переходные процессы, показанные на фиг. 2, где Y и Yn, - выходные напряжения преобразователей 3 и 4, соответственно, Y - выходное напряжение сумматора б. Отсчет входной величины производят по истечении времени to на интервале t .

Во втором такте по команде автомата управления 9 переключатель 1 и с временной зсшержкой tj переключатель

2(аналогично первому такту) становятся в положение II. При этом на входах преобразователей 3 и 4 формируется- ступенька напряжения КоВозникают переходные процессы, аналогичные процессам в первом такте.

Результат измерения неизвестной величины X получают в данном устройстве по формуле

p. Cl)

NN

- цифровые отсчеты резульгде N , N, татов преобразования X и XQ в первый и второй такты соответственно;

NO - начальная предустановка кода.

Покажем,

что в данном устройстве с использованием предложенного способа измерения уменьшается не только статическая погрешность (аддитивная

и мультипликативная)-, но и динамическая погрешность, вызванная недоходом до установившегося значения. В первом такте значения величин3iи 7 можно выразить, как

Y ХК( Xj. Kj; (21 Yft -X. , (1-е) , (3) где Kj.K.I - коэффициенты преобразования блоков в соответствии с их номерами; . &Х,ЛХ - аддитивные погрешности

блоков 3 и 4 соответ- ственно; Ь ( -. постоянные времени блоков 3 и 4, соответственно.

Полагая, что выбирая Kg е /и подставляя в (3) для моментов времени .t 7/ t. получим, что

1 (М

Тогдарезультат преобразования в первом такте с учетом ,(2) и (4)

; N, X (lij,-«4e)tAX3k3 4 4

+ (k,-i;i)

(5).

Таким образом, если в выражении (5) К К, т.е. коэффициенты преобразования блоков 3, 4 равны, то отсчет в первом такте не содержит динамической погрешности.

Для определения значения величин , iq, Y во втором такте, можно воспользоваться известной формулой для звеньев первого порядка, учитывающей начальные ненулевые условия при подаче ступеньки напряжения. .

Y(t) YCO - DoD - Х,еЧ (6) где I,YO - установившееся и начальное значение величин.

Тогда с учетом (б) по аналогии с первым тактом преобразования отсчет во,втором такте будет равен

(v: -kjVX i-e- it)-e-t( (7

Таким образе при равенстве Kj К; отсчет Ng не содержит динамической погрешности.

Результат измерения, подлежащий индикации в блоке 8, определим согласно выражению (1) и с учетом (5) и (7), при этом положим, что Kj Кц ., где j, мультипликативные погрешности блоков 3, 4. Кроме того, в вычислительный блок 7 введем смещение NO Х (1 ) Тогда,..

-N4 -No-X( 1-е (Х-Хо)

(x-Xo)- )(х-Хо)-.-x().вt/.(J.;y) (81

В дальнейшем работа устройства повторяется.

Из анализа (8) следует, что в результат преобразования не входит адциТИййая погрешность блоков 3, 4 мультипликативные погрешности к , ослаблены, и главное, динамическ погрешности блоков 3, 4 (последние два слагаемых) значительно уменьшены, т.к. перемножаются на малме величины. Устройство выполняется так, чтобы Л . Кроме того,легко осуществить XQ iS.X путем подстройки величины Хц по первому отсчету величины X. Тогда в выражении (8) останется толь ко первое идеальное слагаемое. Для незначительного ослабления вы ходного сигнала Y коэффициент ослабления K.Q е выбирают равным, примерно, 0,1-0,2. На фиг. 2 изображены графики вызсо ных напряжений на выходе блоков 3 (кривая Yy ), на выходе блока 5 (кривая УЛ) и на выходе cyivwaropa 6 (кри вая Y - толстая линия с горизонтальными участками ДХ). Кривая получена путем вычитания из ординат кривой Y и ординат кривой Yj . Характерным для кривой Y является наличие площадок на участках nt. Преобразователи 3, 4 могут быть выполнены и на основе колебательных звеньев. Нетрудно показать, что и в этом случае предложенный способ позволяет получить компенсацию колебательных признаков и значительно снизить суммарное время установления точного показания. Формула изобретения Способ измерения электрических и неэлектрнческих параметров, основанный на пр еобразовании и измерении входного и тестового сигналов с последующей совместной обработкой результатов измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, входной и тестовый сигналы измеряют повторно с задержкой по времени, определяемой видом преобразования, а результаты измерений одноименных сигналов сукмируют с весовьви1и коэффициентами, соответствующими передаточным функциям кан-алов измерения. Источники информации, принятые во внимание при-экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 257631, кл. G 01 R 31/00, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР 331321, кл. G 01 ft 19/00, 1970.

X,