PL207629B1 - Sposób pomiaru wielkości fizycznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru wielkości fizycznych.

Z opisu patentowego SU 934253 znany jest sposób pomiaru wielkości fizycznych metodą róż nicową, która polega na tym, że mierzone wielkości przetwarza się w wielkości pośrednie a błędy pomiaru kompensuje się przy podłączonym do pomiarowego obwodu przetworniku wzorcowym i wyznacza się wynik pomiaru przez różnicę wielkości pośrednich, które odpowiadają włączonemu i wyłączonemu prądowi w pomiarowym obwodzie przy podłączonym do niego przetworniku pomiarowym. Wadą tego sposobu jest niedostateczna precyzja i szybkość pomiaru. Wynika to z tego, że w chwili komutacji pomiarowego obwodu na wejściu wzmacniacza stałego prądu toru pomiarowego powstają pasożytnicze impulsy, które wywołują przesuwanie zera wzmacniacza Uz, przy czym wartość przesuwania zera nie zależy od czasu trwania przerw między impulsami i może osiągać maksymalną wartość nawet przy niedużych amplitudach impulsów 100-200 mV, którą wyznacza się z zależności Uz = 2IeUkeRT x (Δυ^/ΔΤ), gdzie l_e oznacza prąd emitera tranzystora na wejściu wzmacniacza; U_ke - napięcie kolektor-emiter otwartego tranzystora wzmacniacza; RT - stosunek różnicy temperatur do różnicy rozpraszanej mocy w tranzystorze (R_T = 0,05-0,5 stopni/mW); ΔU_eb/ΔT - dla krzemowych tranzystorów w przybliżeniu 2,5 mV/stopień.

W rezultacie przesuwania się zera Uz powstaje dynamiczny błąd, którego wartość jest proporcjonalna do wartości przesuwania zera Uz. Z upływem czasu dynamiczny błąd maleje. Jak pokazały przeprowadzone przez autorów badania różnych wzorców urządzeń, jaki realizowały ten sposób, dynamiczny błąd w początkowej chwili po komutacji wynosi od 0,05% do 0,15%, potem maleje i staje się mniejszym od 0,01% po 3-5 minutach po komutacji.

Sposób pomiaru wielkości fizycznych, w którym mierzone wielkości przetwarza się w wielkości pośrednie a błędy pomiaru od pełzania i zmian czułości kompensuje przy podłączonym do pomiarowego obwodu przetworniku wzorcowym i wyznacza się wynik pomiaru jako różnicę wielkości pośrednich odpowiadających włączonemu i wyłączonemu prądowi w pomiarowym obwodzie przy podłączonym do niego przetworniku pomiarowym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w pomiarowym obwodzie, przy podłączonym do niego przetworniku pomiarowym, przeprowadza się wielokrotne, korzystnie nie mniej niż dziesięciokrotne, włączanie i wyłączanie prądu przy czym przetwornik pomiarowy podłącza się do pomiarowego obwodu w czasie, który odpowiada wyłączonemu prądowi w pomiarowym obwodzie.

Zgodnie z wynalazkiem odstęp czasu pomiędzy komutacjami prądu w pomiarowym obwodzie i czas pomiędzy ostatnią z tych komutacji i momentem podłączania przetwornika pomiarowego wybiera się równym czasowi pomiaru. Komutację prądu w pomiarowym obwodzie rozpoczyna się z chwilą włączania napięcia zasilania.

Wprowadzenie wielokrotnego włączania i wyłączania prądu w pomiarowym obwodzie przy podłączonym do niego przetworniku wzorcowym i podłączenie przetwornika pomiarowego do pomiarowego obwodu w czasie, który odpowiada wyłączonemu prądowi w pomiarowym obwodzie, pozwala znacznie zmniejszyć dynamiczny błąd, i według tego znacznie zwiększyć precyzję i szybkość pomiaru.

Wprowadzenie odstępu czasu między komutacjami prądu w pomiarowym obwodzie i czasu między ostatnią z tych komutacji i momentem podłączania przetwornika pomiarowego równego czasowi pomiaru pozwala na ustabilizowanie wartości przesuwania zera Uz. Tym samym staje się możliwa praktycznie pełna kompensacja dynamicznego błędu oraz znaczne zwiększenie precyzji i szybkości pomiaru.

Wprowadzenie komutacji prądu w pomiarowym obwodzie w momencie włączania napięcia zasilania wywołuje razem ze zwykłym nagrzewaniem urządzeń po ich włączeniu dodatkowe nagrzewanie kanału pomiarowego. W wyniku tego maleje dynamiczny błąd, ponieważ jedna komutacja przy podłączeniu do pomiarowego obwodu przetwornika pomiarowego nie wywołuje dodatkowego przesuwania zera na tle poprzednich wielokrotnych komutacji pomiarowego obwodu a jednocześnie zwiększa się szybkość, ponieważ przeprowadzenie pomiaru jest możliwe już w pierwszym odstępie czasu pomiaru od momentu podłączenia do pomiarowego obwodu przetwornika pomiarowego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania uwidocznionym na rysunku, przedstawiającym funkcjonalny schemat układu, w którym realizuje się sposób pomiaru wielkości fizycznych.

Funkcjonalny schemat składa się z przetwornika wzorcowego 1, przetwornika pomiarowego 2, kluczy 3, 4, przełączników 5, 6, połączonych poprzez wejście 7 z miernikiem 8.

Pomiar sposobem według wynalazku prowadzi się następująco.

PL 207 629 B1

Do wejścia 7 miernika 8 podłącza się przetwornik wzorcowy 1 włączeniem klucza 3 i ustawieniem w odpowiednie położenie przełącznika 5. Następnie wielokrotnie, przykładowo więcej niż dziesięć razy, włącza się i wyłącza prąd w pomiarowym obwodzie przełączając przemiennie przełącznik 5 to na wyjście klucza 3, to na masę. Następnie kompensuje się błędy pomiaru od pełzania zera i zmian czułości, wykorzystując wartości wielkości pośrednich odpowiadające włączonemu i wyłączonemu prądowi w obwodzie pomiarowym. Po czym w czasie gdy jest wyłączony prąd w pomiarowym obwodzie klucz 3 w stanie wyłączonym a przełącznik 5 przełączony na wyjście klucza 3 - podłącza się przetwornik pomiarowy 2 do pomiarowego obwodu, włączając klucz 4 i przełączając do odpowiedniego położenia przełącznik 6. Wynik pomiaru definiuje się jako różnicę wielkości pośrednich, które odpowiadają włączonemu i wyłączonemu prądowi w pomiarowym obwodzie przy podłączonym do niego przetworniku pomiarowym 2 mierzonej wielkości.

W eksperymentalnie zbadanych trzech makietach urządzeń przeprowadzono pomiar wielkości fizycznych według zaproponowanego sposobu w zakresie wejściowych sygnałów 0-100 mV z błędem nie większym niż 0,01% w czasie pomiaru 1 s; przy czym odstępy czasu między korekcją i pomiarem, a także momentem podłączania przetwornika pomiarowego i początkiem pomiaru nie przekraczały 1 s.

Claims (3)

1. Sposób pomiaru wielkości fizycznych, w którym mierzone wielkości przetwarza się w wielkości pośrednie a błędy pomiaru od pełzania i zmian czułości kompensuje się przy podłączonym do pomiarowego obwodu przetworniku wzorcowym i wyznacza się wynik pomiaru jako różnicę wielkości pośrednich odpowiadającym włączonemu i wyłączonemu prądowi w pomiarowym obwodzie przy podłączonym do niego przetworniku pomiarowym, znamienny tym, że w pomiarowym obwodzie, przy podłączonym do niego przetworniku wzorcowym, przeprowadza się wielokrotne, korzystnie nie mniej niż dziesięciokrotne, włączanie i wyłączanie prądu przy czym przetwornik pomiarowy podłącza się do pomiarowego obwodu w czasie, który odpowiada wyłączonemu prądowi w pomiarowym obwodzie.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odstęp czasu między włączaniem i wyłączaniem prądu w pomiarowym obwodzie i czas między ostatnim momentem podłączania przetwornika pomiarowego równy jest czasowi pomiaru.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że włączanie i wyłączanie prądu w pomiarowym obwodzie rozpoczyna się razem z włączeniem napięcia zasilania.