RU2324899C2 - Method for nonelectrical quantities measurement by means of multiple-point instrumentation system with transfer function monitoring feature, and instrumentation system for implementation thereof - Google Patents

Method for nonelectrical quantities measurement by means of multiple-point instrumentation system with transfer function monitoring feature, and instrumentation system for implementation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2324899C2
RU2324899C2 RU2006124595/28A RU2006124595A RU2324899C2 RU 2324899 C2 RU2324899 C2 RU 2324899C2 RU 2006124595/28 A RU2006124595/28 A RU 2006124595/28A RU 2006124595 A RU2006124595 A RU 2006124595A RU 2324899 C2 RU2324899 C2 RU 2324899C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
simulator
switch
measuring
sensor
sensors
Prior art date
Application number
RU2006124595/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006124595A (en
Inventor
Евгений Георгиевич Зубов (RU)
Евгений Георгиевич Зубов
В чеслав Васильевич Шевчук (RU)
Вячеслав Васильевич Шевчук
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority to RU2006124595/28A priority Critical patent/RU2324899C2/en
Publication of RU2006124595A publication Critical patent/RU2006124595A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2324899C2 publication Critical patent/RU2324899C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics, instrumentation technology.
SUBSTANCE: invention refers to instrumentation technology and can be implemented for accuracy monitoring in multiple-point instrumentation systems. Distinctive feature of the method is as follows: simulator is disconnected from the system after calibration, and simulation stages driver is disconnected from inputs of simulation stages switching circuit and connected directly to one of the inputs of sensors switching circuit. Instrumentation system with transfer function monitoring feature comprises recording instrument with sensors switching units and sensor signal simulator in form of the stages driver and switching circuit similar to said system sensors switching circuit. Control inputs of simulator switching circuit are connected to corresponding control outputs of the recording instrument. This ensures specified accuracy of sensor signal measurement, reduces time required to determine transfer function factors of the instrumentation system during measurements, and provides for simpler design of signal simulator.
EFFECT: provision of specified accuracy of signal measurement, improvement of the instrument response and its design simplification.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для исследования измерительных характеристик, метрологической поверки и контроля точности работы измерительного устройства многоточечных измерительных систем.The invention relates to measuring equipment and can be used to study measurement characteristics, metrological verification and control the accuracy of the measuring device of multi-point measuring systems.

Известен способ контроля адресов коммутаторов датчиков по измеренным значениям отклонения сопротивления прецизионных резисторов от опорного резистора, установленного в измерительном устройстве (Зубов Е.Г., Ильин Ю.С., Лебедева А.И., Харченко А.Г. Способ определения и автоматического контроля адресов первичных преобразователей в многоканальных измерительно-информационных системах. Труды ЦАГИ, 1984. Вып.2219, с.53-60). Для этого в каждом коммутаторе датчиков устанавливают два прецизионных резистора, сопротивления которых различаются между собой и выбираются из соотношения Ri=120±0,5i (i=0, 1, 2,...,9) Ом. В этом соотношении 120 Ом - номинальное сопротивление опорного резистора измерительного устройства. Используя изложенный в статье алгоритм, по измеренным значениям Ri вычисляют номер коммутатора датчиков. Максимальное количество коммутаторов, пронумерованных по этому способу, составляет 361.A known method for monitoring the addresses of sensor switches according to the measured values of the deviation of the resistance of precision resistors from the reference resistor installed in the measuring device (Zubov E.G., Ilyin Yu.S., Lebedeva A.I., Harchenko A.G. Method for determining and automatic control addresses of primary converters in multichannel measuring and information systems. Proceedings of TsAGI, 1984. Issue 2219, p. 53-60). For this, in each sensor switch, two precision resistors are installed, the resistances of which differ from each other and are selected from the relation R i = 120 ± 0.5i (i = 0, 1, 2, ..., 9) Ohms. In this ratio, 120 Ohms is the nominal resistance of the reference resistor of the measuring device. Using the algorithm described in the article, the sensor switch number is calculated from the measured values of R i . The maximum number of switches numbered by this method is 361.

Применяемые в известной системе резисторы можно было бы использовать для контроля работы измерительного устройства во всем диапазоне шкалы, если точно знать величины Ri. Однако величина Ri в известной системе задана с точностью 0,25 Ом, что обеспечивает требуемую дискретность для нахождения номера коммутатора датчиков, но совершенно непригодно для контроля работоспособности измерительного устройства: измерительная система имеет шкалу аналого-цифрового преобразователя ±2000 делений, диапазон измерения ±4,8 Ом, погрешность системы ±0,5%, цена 1 деления равна 2,4 мОм. Для того чтобы обеспечить требуемую точность контроля работоспособности измерительного устройства, резисторы, установленные в коммутаторах датчиков, требуется периодически поверять. Для проведения поверки весь парк коммутаторов необходимо транспортировать на стенд, где проводится метрологическая поверка. Это очень трудоемкая процедура.The resistors used in the known system could be used to control the operation of the measuring device over the entire range of the scale, if the values of R i are known exactly. However, the value of R i in the known system is set with an accuracy of 0.25 Ohms, which provides the required discreteness for finding the sensor switch number, but is completely unsuitable for monitoring the operability of the measuring device: the measuring system has an analog-to-digital converter scale of ± 2000 divisions, measurement range ± 4 , 8 Ohms, the accuracy of the system is ± 0.5%, the price of 1 division is 2.4 mOhm. In order to ensure the required accuracy of monitoring the operability of the measuring device, the resistors installed in the sensor switches must be periodically checked. For verification, the entire fleet of switches must be transported to a stand where metrological verification is carried out. This is a very time consuming procedure.

Поэтому недостатком такого способа контроля работоспособности измерительного устройства является высокая трудоемкость. Если для сокращения трудоемкости контроль работоспособности измерительного устройства производить по двум резисторам, установленным в коммутаторе датчиков, контроль будет неполным из-за того, что не будут контролироваться все разряды аналого-цифрового преобразователя. Если же по измеренным значениям сопротивления двух резисторов вычислять величину коэффициентов А0 и А1, то погрешность в определении A1 будет равнаTherefore, the disadvantage of this method of monitoring the health of the measuring device is the high complexity. If, in order to reduce the labor intensity, the operability of the measuring device is controlled by two resistors installed in the sensor switch, the control will be incomplete due to the fact that all bits of the analog-to-digital converter will not be monitored. If, on the basis of the measured values of the resistance of two resistors, calculate the value of the coefficients A 0 and A 1 , then the error in the determination of A 1 will be equal to

Figure 00000002
Figure 00000002

где ΔN1 - случайная составляющая погрешности измерения сопротивления резистора R1,where ΔN 1 is the random component of the error in measuring the resistance of the resistor R 1 ,

ΔN2 - случайная составляющая погрешности измерения сопротивления резистора R2,ΔN 2 is a random component of the error in measuring the resistance of the resistor R 2 ,

N1 - среднее измеренное значение сопротивления резистора R1 в делениях шкалы аналого-цифрового преобразователя,N 1 - the average measured value of the resistance of the resistor R 1 in the divisions of the scale of the analog-to-digital Converter,

N2 - среднее измеренное значение сопротивления резистора R2 в делениях шкалы аналого-цифрового преобразователя, при этом R2>R1.N 2 is the average measured value of the resistance of the resistor R 2 in the divisions of the scale of the analog-to-digital converter, while R 2 > R 1 .

Знак погрешности зависит от знаков ΔN1 и ΔN2. Если ΔN1 положительная величина, а ΔN2 - отрицательная, то погрешность δ будет со знаком минус, при противоположных знаках ΔN1 и ΔN2 погрешность δ будет иметь знак плюс.Error sign depends on the sign of ΔN 1, ΔN 2 and. If ΔN 1 is a positive value, and ΔN 2 is negative, then the error δ will be with a minus sign, with opposite signs ΔN 1 and ΔN 2, the error δ will have a plus sign.

Погрешность в определении А0 будет равна примерно ΔN1.The error in the determination of A 0 will be approximately ΔN 1 .

Таким образом, два резистора не обеспечивают в полной мере контроля работоспособности измерительного устройства. Для удовлетворения всех требований этого контроля необходимо иметь несколько резисторов, сопротивления которых перекрывали бы весь диапазон измерения. Этого можно достичь, подвергая метрологической поверке хотя бы несколько коммутаторов датчиков. Но в этом случае трудоемкость работ возрастает.Thus, two resistors do not provide full control over the operability of the measuring device. To satisfy all the requirements of this control, it is necessary to have several resistors whose resistances would cover the entire measurement range. This can be achieved by subjecting at least several sensor switches to metrological verification. But in this case, the complexity of the work increases.

Известна многоточечная измерительная система (Информационно-измерительная система "Эпюра". Труды ЦАГИ, 1981. Вып.2105, с.77-114).Known multi-point measuring system (Information-measuring system "Epure". Proceedings of TsAGI, 1981. Issue 2105, p.77-114).

Система "Эпюра" включает тензорезисторные сильфонные преобразователи давления, измерительную аппаратуру, вычислительный комплекс с устройствами согласования интерфейсов и ввода-вывода информации, а также устройства метрологического обеспечения системы - автоматический калибратор электрических сигналов тензометрических мостов (имитатор сигналов датчиков) и автоматический задатчик давления. Система предназначена для измерения давления в аэродинамических трубах.The Epure system includes strain gauge bellows pressure transducers, measuring equipment, a computer system with interface matching and input-output information devices, as well as system metrological support devices — an automatic calibrator of electrical signals from tensometric bridges (a simulator of sensor signals) and an automatic pressure adjuster. The system is designed to measure pressure in wind tunnels.

Автоматический задатчик давления предназначен для метрологической поверки преобразователей давления и калибровки измерительных каналов системы.The automatic pressure switch is designed for metrological verification of pressure transducers and calibration of the measuring channels of the system.

Имитатор сигналов датчиков предназначен для контроля метрологических характеристик измерительной системы "Эпюра" и является многопредельным автоматическим прибором, воспроизводящим передаточную функцию, аналогичную линейному тензометрическому мосту, и задающему на вход коммутатора датчиков системы последовательность калиброванных электрических сигналов. Имитатор выполнен по схеме цифрового моста с параллельным делителем напряжения. Параллельный делитель напряжения состоит из проводимостей, которые шунтируют одно из плеч моста с помощью контактов соответствующих реле, управляющие сигналы на обмотки которых поступают от измерительной системы. Знак выходного напряжения имитатора изменяется переключением шин питания параллельного делителя напряжения с помощью контактов реле. Имитатор имеет четыре предела выходных напряжений. На каждом пределе имитатора автоматически по команде от системы устанавливается 100 уровней выходного напряжения с равномерным шагом и переходом через нуль шкалы. Управление работой системы осуществляется от ЭВМ.The sensor signal simulator is designed to control the metrological characteristics of the Epure measuring system and is a multi-limit automatic device that reproduces a transfer function similar to a linear tensometric bridge and sets a sequence of calibrated electrical signals to the input of the system’s sensors switch. The simulator is made according to the scheme of a digital bridge with a parallel voltage divider. A parallel voltage divider consists of conductivities that shunt one of the shoulders of the bridge using the contacts of the corresponding relays, the control signals to the windings of which come from the measuring system. The sign of the output voltage of the simulator is changed by switching the power bus of the parallel voltage divider using the relay contacts. The simulator has four output voltage limits. At each limit of the simulator, 100 command levels of the output voltage are set automatically at a command from the system with a uniform step and a transition through zero of the scale. Management of the system is carried out by computer.

Недостаток известного устройства состоит в том, что он представляет собой сложный измерительный прибор, требующий больших затрат средств и времени на его изготовление, наладку и поддержание заданных технических характеристик в процессе эксплуатации. Кроме того, известное устройство можно применять для имитации сигналов только мостовых тензорезисторных датчиков. В имитаторе нельзя использовать бесконтактные ключевые элементы.A disadvantage of the known device is that it is a complex measuring device that requires a large investment of time and money for its manufacture, commissioning and maintenance of specified technical characteristics during operation. In addition, the known device can be used to simulate the signals of only bridge strain gauge sensors. In the simulator, contactless key elements cannot be used.

Известен способ измерения относительных деформаций конструкций при подключении тензорезисторов к тензометрической системе (Патент РФ №2196296, МПК G01В 7/16, 2000 г. - прототип).A known method of measuring the relative deformations of structures when connecting strain gauges to a strain gauge system (RF Patent No. 2196296, IPC G01B 7/16, 2000 - prototype).

В состав системы входят тензорезисторы (Rд), магазин сопротивлений (Rм), имитатор сигналов тензорезисторов (тензокалибратор), коммутатор датчиков (КД), модуль измерительный системный (МИС) и ЭВМ.The system includes strain gages (R d ), a resistance store (R m ), a simulator of strain gages signals (strain gauge), a sensor switch (CD), a measuring system module (MIS) and a computer.

Способ позволяет измерять относительные деформации конструкций при подключении тензорезисторов к коммутаторам датчиков измерительной системы по четырехпроводной и двухпроводной схеме.The method allows to measure the relative deformation of structures when connecting strain gauges to the switches of the sensors of the measuring system in a four-wire and two-wire circuit.

В разъемах коммутаторов соединительные провода распаивают по четырехпроводной схеме, а выход КД соединен с входом МИС кабелем по четырехпроводной схеме. Управление КД для поочередного подключения тензорезисторов к МИС осуществляется модулем по программе, реализуемой ЭВМ. Имитатор сигналов тензорезисторов подсоединяют по четырехпроводной схеме к КД вместо тензорезисторов. Он обеспечивает ступенчатое изменение сопротивлений прецизионных резисторов в пределах (Rн+2rл)±ΔRmax для двухпроводной схемы подключения тензорезисторов и Rн±ΔRmax для четырехпроводной схемы подключения тензорезисторов, где Rн - номинальное значение сопротивлений тензорезисторов, подключаемых к системе; rл - величина сопротивления одного провода при двухпроводном подсоединении тензорезисторов к коммутатору датчиков; ΔRmax - максимальная величина приращения сопротивления тензорезисторов, соответствующая диапазону измерения системы.In the connectors of the switches, the connecting wires are soldered in a four-wire circuit, and the output of the CD is connected to the MIS input by a cable in a four-wire circuit. CD control for alternating connection of strain gauges to MIS is carried out by the module according to the program implemented by the computer. The strain gauge signal simulator is connected in a four-wire circuit to a CD instead of strain gauges. It provides a stepwise change in the resistances of precision resistors within (R n + 2r l ) ± ΔR max for a two-wire strain gauge connection circuit and R n ± ΔR max for a four-wire strain gauge connection circuit, where R n is the nominal value of the resistance of the strain gauges connected to the system; r l - the resistance value of one wire with a two-wire connection of strain gages to the sensor switch; ΔR max - the maximum value of the increment of resistance of the strain gages corresponding to the measuring range of the system.

Управление имитатором сигналов тензорезисторов осуществляется от модуля МИС по программе метрологической поверки, вводимой в ЭВМ. Сопротивление опорного резистора Rк, относительно которого измеряется приращение сопротивления тензорезисторов в нормирующем преобразователе измерительного модуля, равно номинальному сопротивлению тензорезисторов Rн, подключаемых к коммутатору датчиков по четырехпроводной схеме. При двухпроводном подсоединении тензорезисторов к КД величина Rк устанавливается равной сумме номинального сопротивления тензорезисторов Rн и величины сопротивления проводов 2rл, с помощью которых тензорезистор подсоединяется к коммутатору КД. Величина 2rл измеряется прибором или вычисляется для конкретного типа кабелей датчиков.The simulator of strain gages signals is controlled from the MIS module according to the program of metrological verification introduced into the computer. The resistance of the reference resistor R k , relative to which the increment of the resistance of the strain gages in the normalizing transducer of the measuring module is measured, is equal to the nominal resistance of the strain gages R n connected to the sensor switch in a four-wire circuit. When two-wire strain gages are connected to the KD, the value of R k is set equal to the sum of the nominal resistance of the strain gages R n and the resistance value of the wires 2r l , with which the strain gage is connected to the KD switch. The value of 2r l is measured by the device or calculated for a specific type of sensor cables.

При проведении измерений способ реализуется следующим образом. К коммутатору датчиков подсоединяют магазин сопротивлений по четырехпроводной схеме. В ЭВМ вводят программу регистрации результатов измерений. Непрерывно опрашивается канал коммутатора, к которому подсоединен магазин сопротивлений, и при помощи поворота курбелей магазина сопротивлений добиваются, чтобы показания на экране монитора ЭВМ стали равными нулю. С магазина сопротивлений считывается измеренная величина сопротивления. Она равна величине сопротивления опорного резистора Rк, которое установлено в нормирующем преобразователе измерительного модуля. Затем магазин сопротивлений отсоединяют от коммутатора. На его место подсоединяют кабель датчиков для двухпроводного подсоединения тензорезисторов и вместо тензорезистора подсоединяют магазин сопротивлений. На магазине сопротивлений устанавливают величину сопротивления, равную сопротивлению опорного резистора Rк, и путем вращения курбелей добиваются, чтобы показания на мониторе ЭВМ были равны нулю. Считывают величину измеренного сопротивления, она равна Rк-2rл. Отсоединяют кабель датчиков; к коммутатору подсоединяют по четырехпроводной схеме предварительно прошедший метрологическую поверку имитатор сигналов тензорезисторов; в ЭВМ вводят программу метрологической поверки и осуществляют метрологическую поверку системы. По результатам поверки с помощью ЭВМ вычисляют функцию преобразования y=А01x, где х - приращение сопротивления резисторов имитатора сигналов тензорезисторов на i-ой ступени; А0, A1 - коэффициенты функции преобразования.During measurements, the method is implemented as follows. A resistance store is connected to the sensor switch in a four-wire circuit. In the computer enter the program for recording measurement results. The channel of the switch to which the resistance store is connected is continuously interrogated, and by turning the resistance bar of the store of resistance, they achieve that the readings on the computer monitor screen become equal to zero. The measured resistance value is read from the resistance store. It is equal to the value of the resistance of the reference resistor R k , which is installed in the normalizing transducer of the measuring module. Then the resistance store is disconnected from the switch. In its place, a sensor cable is connected for a two-wire connection of strain gages and instead of a strain gage a resistance store is connected. At the resistance store, set the resistance value equal to the resistance of the reference resistor R k , and by rotating the plugs, they achieve that the readings on the computer monitor are equal to zero. Read the value of the measured resistance, it is equal to R to -2r L. Disconnect the sensor cable; a simulator of strain gages signals previously connected with metrological verification is connected to the switch in a four-wire circuit; a metrological verification program is introduced into the computer and the system is metrologically verified. According to the results of verification using a computer to calculate the conversion function y = A 0 + A 1 x, where x is the increment of the resistance of the resistors of the simulator of the strain gauge signals at the i-th stage; And 0 , A 1 - the coefficients of the transformation function.

В дальнейшем по результатам измерений вычисляется величина относительной деформации, поэтому в вычислениях используется только коэффициент А1. Величина А0, равная нулю, устанавливается регулировкой в измерительном модуле.Subsequently, the relative strain is calculated from the measurement results, therefore, only the coefficient A 1 is used in the calculations. The value A 0 equal to zero is set by adjustment in the measuring module.

После выполнения описанных операций от коммутатора отсоединяют имитатор сигналов тензорезисторов и присоединяют к коммутатору кабели датчиков, к которым припаяны тензорезисторы Rд, наклеенные на исследуемую конструкцию. В ЭВМ вводят предназначенные для вычисления деформации по результатам измерений тензочувствительности датчиков S, величину A1, а также (Rк-2rл) для двухпроводного или Rк для четырехпроводного подключения тензорезисторов, вводят программу для измерения приращений сопротивлений тензорезисторов относительно опорного резистора. Проводят статические испытания исследуемой конструкции, при этом на каждом этапе ее нагружения измеряют отклонение величины сопротивлений тензорезисторов от опорного резистора. По этим результатам с помощью ЭВМ вычисляют величину относительной деформации конструкции для каждого датчика на каждом этапе нагружения.After performing the described operations, the simulator of the strain gages signals is disconnected from the switch and the sensor cables are connected to the switch, to which the strain gages R d glued to the test structure are soldered. The computer intended to calculate introduced strain gage on the results of measurements of the sensors S, the magnitude of A 1, and (R -2r to l) for the two-wire or four-wire R for connection to the strain gauges, the program is introduced to measure the resistance of strain gauges increments relative to the reference resistor. Static tests of the test structure are carried out, and at each stage of its loading, the deviation of the resistance values of the strain gages from the reference resistor is measured. According to these results, using a computer to calculate the value of the relative deformation of the structure for each sensor at each stage of loading.

Предложенный способ применим к ИИС, в которых измеряется приращение сопротивления тензорезистора ΔR. Относительная деформация точки конструкции на i-ом этапе нагружения при четырехпроводном подсоединении тензорезистора к коммутатору датчиков определяется по формулеThe proposed method is applicable to IMS, in which the increment of the resistance of the strain gauge ΔR is measured. The relative deformation of the design point at the i-th stage of loading with a four-wire connection of the strain gauge to the sensor switch is determined by the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

где Rk - сопротивление опорного резистора,where R k is the resistance of the reference resistor,

S - тензочувствительность тензорезистора,S is the strain sensitivity of the strain gauge,

N0 - показание системы при нагрузке, равной нулю,N 0 - the indication of the system at a load equal to zero,

Ni - показание системы при i-ой нагрузке.N i - indication of the system at the i-th load.

Относительная деформация при двухпроводном подсоединении тензорезистора к тому же коммутатору вычисляется по формулеThe relative deformation during two-wire connection of the strain gauge to the same switch is calculated by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

где 2rл - сопротивление проводов, соединяющих тензорезистор с коммутатором датчиков при двухпроводном подсоединении.where 2r l is the resistance of the wires connecting the strain gauge to the sensor switch with a two-wire connection.

В известном способе измерения для вычисления относительных деформаций по показаниям измерительной системы на каждом этапе нагружения конструкции непосредственно используется коэффициент функции преобразования A1, который определяют при метрологической поверке системы с использованием имитатора сигналов тензорезисторов.In the known measurement method to calculate the relative deformations from the measuring system at each stage of transformation coefficient functions used directly design loading A 1, which is determined by the metrological checking system using simulated gages signals.

Недостатком известного способа является отсутствие контроля за величиной коэффициентов функции преобразования А0 и A1 в процессе измерения сигналов тензорезисторов, что при отклонении значений А0 и A1, вычисленных по результатам метрологической поверки, от их фактических значений в процессе измерения сигналов тензорезисторов, приведет к погрешности в определении относительных деформаций. Величина этой погрешности зависит от нестабильности измерительной характеристики системы во времени, а также последствий неконтролируемых отказов измерительного устройства. Величина погрешности в вычислении относительной деформации из-за нестабильности нуля и коэффициента усиления измерительного устройства может быть с достаточной точностью определена по формулеThe disadvantage of this method is the lack of control over the value of the coefficients of the conversion function A 0 and A 1 during the measurement of the strain gauge signals, which, if the values of A 0 and A 1 calculated from the metrological verification deviate from their actual values during the measurement of the strain gauge signals, will lead to errors in the determination of relative deformations. The magnitude of this error depends on the instability of the measuring characteristic of the system over time, as well as the consequences of uncontrolled failure of the measuring device. The error in the calculation of the relative deformation due to instability of zero and the gain of the measuring device can be determined with sufficient accuracy by the formula

Figure 00000005
Figure 00000005

где ΔА0 - отклонение нуля измерительного устройства от величины N0,where ΔA 0 - the deviation of the zero measuring device from the value of N 0 ,

Ni - показание системы при i-ой нагрузке,N i - the indication of the system at the i-th load,

ΔА1 - отклонение коэффициента функции преобразования от величины А1.ΔA 1 - the deviation of the coefficient of the conversion function from the value of A 1 .

Пример 1. Измерительная система имеет шкалу аналого-цифрового преобразователя 2000 делений, погрешность системы 0,25%, А0=0, А1=1000 делений/Ом. После подготовки и прогрева системы было проведено измерение Ni=500 делений шкалы аналого-цифрового преобразователя. Затем была проведена метрологическая поверка системы, которая дала следующие результаты: ΔА0=5 делений шкалы аналого-цифрового преобразователя, ΔA1=1 деление/Ом. По результатам расчета при погрешности системы 0,25% погрешность в вычислении относительной деформации из-за нестабильности нуля и коэффициента усиления измерительного устройства равна δ=1,1%. При этом погрешность от ΔА1 составляет 0,1%, а погрешность от ΔА0 равна 1%. Это свидетельствует о том, что в процессе проведения измерений необходимо контролировать величину коэффициентов А0 и А1.Example 1. The measuring system has a scale of an analog-to-digital converter of 2000 divisions, the error of the system is 0.25%, A 0 = 0, A 1 = 1000 divisions / Ohm. After preparing and warming up the system, N i = 500 divisions of the scale of the analog-to-digital converter were measured. Then, a metrological verification of the system was carried out, which gave the following results: ΔA 0 = 5 divisions of the scale of the analog-to-digital converter, ΔA 1 = 1 division / Ohm. According to the calculation results with a system error of 0.25%, the error in calculating the relative deformation due to instability of zero and the gain of the measuring device is δ = 1.1%. Moreover, the error from ΔA 1 is 0.1%, and the error from ΔA 0 is 1%. This indicates that during the measurement process it is necessary to control the value of the coefficients A 0 and A 1 .

Если применить для контроля за величиной коэффициентов функции преобразования А0 и А1 в процессе измерения сигналов тензорезисторов известный имитатор сигналов датчиков, то процесс будет менее трудоемким и обеспечивающим требуемую точность измерения.If we apply the known simulator of sensor signals to monitor the magnitude of the coefficients of the conversion functions A 0 and A 1 during the measurement of strain gauge signals, the process will be less time-consuming and provide the required measurement accuracy.

Недостаток такого способа будет заключаться в том, что потребуется дополнительное время на опрос ступеней имитатора сигналов датчиков в цикле опроса подключенного выхода имитатора сигналов датчиков к нескольким входам коммутатора датчиков и датчиков, подключенных к остальным входам коммутатора. Это связано с тем, что на каждой точке (канале) коммутатора необходимо измерить все ступени имитатора сигналов датчиков, так как в известных имитаторах сигналов формирователь ступеней имитатора сигналов датчиков не отделяется от ключевых элементов, предназначенных для подключения этих ступеней,. По этой же причине использование известных имитаторов сигналов датчиков для контроля работоспособности измерительного устройства в процессе измерения опрашиваемых датчиков потребует изменения известного алгоритма опроса датчиков.The disadvantage of this method will be that it will take additional time to interrogate the steps of the sensor signal simulator in the polling cycle of the connected output of the sensor signal simulator to several inputs of the sensor switch and sensors connected to the other inputs of the switch. This is due to the fact that at each point (channel) of the switch, it is necessary to measure all the steps of the sensor signal simulator, since in the known signal simulators the shaper of the sensor signal simulator steps is not separated from the key elements intended for connecting these steps. For the same reason, the use of well-known imitators of sensor signals for monitoring the operability of a measuring device in the process of measuring interrogated sensors will require a change in the known algorithm for interrogating sensors.

Известна многоточечная измерительная система (Информационно-измерительная система "Прочность". Труды ЦАГИ, 1981. Вып.2105, с.3-76 - прототип).Known multi-point measuring system (Information-measuring system "Strength". Transactions of TsAGI, 1981. Issue 2105, p.3-76 - prototype).

Система состоит из подсистем. Базовая подсистема предназначена для измерения сигналов 2000 датчиков и состоит из двух измерительных устройств, к каждому из которых через коммутатор второй ступени подсоединяются измерительные выходы коммутаторов первой ступени. К одному измерительному устройству подключается до 16 коммутаторов первой ступени. Управляются коммутаторы блоком управления коммутаторами. Управление подсистемой осуществляется центральным устройством управления и обмена (ЦУУО), задание режимов работы которого осуществляется с пульта системы. В состав системы входит ЭВМ. Связь ЦУУО с ЭВМ осуществляется посредством кабеля через блок коммутации абонентов со стороны ЦУУО и устройство связи со стороны ЭВМ. В состав системы входит имитатор сигналов датчиков. Система предназначена для измерения, сбора и представления информации о тепловом и напряженно-деформированном состоянии натурных конструкций при статических испытаниях.The system consists of subsystems. The basic subsystem is designed to measure the signals of 2000 sensors and consists of two measuring devices, to each of which the measuring outputs of the first stage switches are connected through the second-stage switch. Up to 16 switches of the first stage are connected to one measuring device. The switches are controlled by the switch management unit. The subsystem is controlled by the central control and exchange device (CCUO), the operation modes of which are set from the system console. The system includes a computer. The communication between the central control unit and the computer is carried out by means of a cable through the switching unit of subscribers from the central control unit and the communication device from the side of the computer. The system includes a simulator of sensor signals. The system is intended for measuring, collecting and presenting information about the thermal and stress-strain state of field structures during static tests.

Имитатор предназначен для исследования и контроля метрологических характеристик измерительной системы "Прочность" и выполнен в виде прибора. Устройство позволяет имитировать сигналы одиночных тензорезисторов, тензорезисторного полумоста, тензорезисторного моста и термопар. В последнем случае мост питается от прецизионного источника напряжения постоянного тока. Такие имитаторы можно применять в многоканальных системах, соответствующие каналы которых обеспечивают измерение сигналов различных датчиков. Имитатор представляет собой последовательно соединенные прецизионные резисторы, которые с помощью контактов реле соединяются в схемы для имитации сигналов одиночных тензорезисторов, тензорезисторного полумоста, тензорезисторного моста и термопар. Так, например, для имитации сигналов одиночных тензорезисторов применяется цепочка последовательно соединенных между собой резисторов, в которой приращения сопротивления задаются шунтированием соответствующих резисторов. Шунтирование осуществляется резисторами с помощью контактов реле, имеющих малое сопротивление. Питание имитатора осуществляется от источника тока, который применяется для питания датчиков.The simulator is designed to study and control the metrological characteristics of the measuring system "Strength" and is made in the form of a device. The device allows you to simulate the signals of single strain gauges, strain gauge half bridge, strain gauge bridge and thermocouples. In the latter case, the bridge is powered by a precision DC voltage source. Such simulators can be used in multichannel systems, the corresponding channels of which provide the measurement of signals from various sensors. The simulator is a series-connected precision resistors, which, using relay contacts, are connected to circuits to simulate the signals of a single strain gauge, strain gauge half bridge, strain gauge bridge and thermocouples. So, for example, to simulate the signals of single strain gages, a chain of resistors connected in series is used, in which resistance increments are specified by shunting the corresponding resistors. Shunting is carried out by resistors using relay contacts having low resistance. The simulator is powered by a current source, which is used to power the sensors.

Управляющие сигналы подаются на обмотки реле. Для обеспечения задания 31 приращения сопротивления используются пять двоичных разрядов.Control signals are applied to the relay windings. To ensure task 31 increments of resistance, five binary digits are used.

Имитатор сигналов датчиков имеет один общий выход для всех приращений сопротивлений. Выходные провода распаяны на измерительный разъем для имитации сигналов полумостов - пятью проводами, сигналов мостов и одиночных тензорезисторов - четырьмя проводами, а сигналов термопар - двумя проводами.The sensor signal simulator has one common output for all increments of resistances. The output wires are soldered to the measuring connector to simulate half-bridge signals with five wires, the signals of bridges and single strain gauges with four wires, and thermocouple signals with two wires.

При проведении метрологической поверки подсистемы измерительный разъем имитатора кабелем соединяется с измерительными входами коммутатора датчика подсистемы, а управляющий разъем, на который разведены провода от обмоток реле, соединяется кабелем с блоком управления коммутаторами. Управление работой имитатора сигналов датчиков осуществляется ЦУУО через блок управления коммутаторами по программе, заданной в ЭВМ. Измеренные сигналы имитатора поступают в ЭВМ, где они обрабатываются и вычисляются коэффициенты функции преобразования.During the metrological verification of the subsystem, the measuring connector of the simulator is connected by cable to the measuring inputs of the switch of the sensor of the subsystem, and the control connector, to which the wires from the relay windings are connected, is connected by cable to the control unit of the switches. The operation of the sensor signal simulator is controlled by the central control unit through the control unit of the switches according to the program specified in the computer. The measured signals of the simulator go to a computer, where they are processed and the coefficients of the conversion function are calculated.

Недостаток измерительной системы с известным имитатором сигналов датчиков состоит в том, что он представляет собой сложный измерительный прибор, требующий больших затрат средств и времени на его изготовление, наладку и поддержание заданных технических характеристик в процессе эксплуатации. В этом имитаторе бесконтактные переключающие устройства применять невозможно из-за больших значений сопротивления таких ключей в открытом состоянии и их вариаций.The disadvantage of a measuring system with a well-known simulator of sensor signals is that it is a complex measuring device that requires large expenditures of time and money for its manufacture, commissioning and maintenance of specified technical characteristics during operation. In this simulator, contactless switching devices cannot be used because of the large values of the resistance of such keys in the open state and their variations.

Задачей изобретения является обеспечение заданной точности измерений сигналов датчиков путем контроля коэффициентов функции преобразования измерительной системы в процессе измерений и сокращение времени, затрачиваемого на определение коэффициентов функции преобразования измерительной системы при проведении измерений, а также сокращение трудоемкости при проведении контроля и упрощение конструкции имитатора сигналов для различных типов датчиков в многоточечных измерительных системах.The objective of the invention is to provide a given accuracy of measurement of sensor signals by monitoring the coefficients of the conversion function of the measuring system during measurement and reducing the time taken to determine the coefficients of the conversion function of the measuring system during measurements, as well as reducing the complexity of monitoring and simplifying the design of the signal simulator for various types sensors in multipoint measuring systems.

Техническим результатом изобретений является уменьшение времени на проведение контроля точности измерений сигналов датчиков и упрощение конструкции имитатора сигналов для различных типов датчиков, используемых в многоточечных измерительных системах, а также сокращение трудоемкости при проведении контроля.The technical result of the invention is to reduce the time it takes to control the accuracy of measurements of sensor signals and simplify the design of a signal simulator for various types of sensors used in multi-point measuring systems, as well as reduce the complexity of control.

Решение поставленной задачи и технический результат для способа измерения неэлектрических величин многоточечной измерительной системой с контролем функции преобразования достигаются тем, что перед измерениями сигналов датчиков при метрологической поверке системы выход имитатора сигналов датчика, состоящего из формирователя и коммутатора ступеней имитации, подсоединяют к контролируемым входам коммутатора датчиков системы, входы управления имитатора подсоединяют к соответствующим выходам устройства управления системы, измеряют сигналы имитатора на каждой ступени имитации, по результатам измерений вычисляют коэффициенты функции преобразования системы, после метрологической поверки имитатор отсоединяют от системы, а формирователь ступеней имитации отсоединяют от входов коммутатора ступеней имитации и подсоединяют непосредственно к одному из входных разъемов коммутатора датчиков, к другим разъемам которого подсоединены датчики, в процессе цикла опроса сигналов датчиков измеряют и сигналы ступеней формирователя имитатора, по которым вычисляют коэффициенты функции преобразования системы, сравнивают их с коэффициентами функции преобразования, полученными при метрологической поверке, и по результатам оценки их соответствия величине заданного допуска принимают решение о годности измерительной системы.The solution of the problem and the technical result for the method of measuring non-electric quantities by a multi-point measuring system with monitoring of the conversion function are achieved by the fact that before measuring the sensor signals during metrological verification of the system, the output of the sensor signal simulator, consisting of a shaper and a switch of simulation steps, is connected to the controlled inputs of the system sensor switch , simulator control inputs are connected to the corresponding outputs of the system control device, measure the simulator’s needles at each stage of the simulation, the coefficients of the system conversion function are calculated according to the measurement results, after metrological verification the simulator is disconnected from the system, and the simulator of the simulation steps is disconnected from the inputs of the simulation steps switch and connected directly to one of the input connectors of the sensor switch, to the other connectors of which are connected sensors, in the process of polling the sensor signals measure the signals of the steps of the simulator shaper, by which the coefficients are calculated conversion functions of the system, compare them with the coefficients of the conversion functions obtained during metrological verification, and based on the results of evaluating their compliance with the specified tolerance, decide on the suitability of the measuring system.

Решение поставленной задачи и технический результат в многоточечной измерительной системе с контролем функции преобразования, состоящей из измерительно-регистрирующего блока с коммутаторами датчиков на входе и имитатора сигналов датчиков, достигаются тем, что имитатор сигналов датчиков выполнен в виде формирователя ступеней и коммутатора, аналогичного коммутатору датчиков системы, при этом каждая ступень формирователя подключена к соответствующему входу коммутатора имитатора, выход которого подключен к контролируемым входам коммутаторов датчиков системы, а управляющие входы коммутатора имитатора подсоединены к соответствующим управляющим выходам измерительно-регистрирующего блока.The solution of the problem and the technical result in a multi-point measuring system with a control of the conversion function, consisting of a measuring and recording unit with input switches of sensors and a sensor signal simulator, are achieved by the fact that the sensor signal simulator is made in the form of a stage shaper and a switch similar to the system sensor switch in this case, each step of the shaper is connected to the corresponding input of the simulator switch, the output of which is connected to the controlled inputs of the comm utilities of the sensors of the system, and the control inputs of the simulator switch are connected to the corresponding control outputs of the measuring and recording unit.

На фиг.1 представлена блок-схема многоточечной измерительной системы для осуществления способа.Figure 1 presents a block diagram of a multi-point measuring system for implementing the method.

На фиг.2 представлена функциональная схема многоточечной измерительной системы с подключенным к коммутатору датчиков имитатором сигналов датчиков.Figure 2 presents the functional diagram of a multi-point measuring system with connected to the sensor switch simulator of sensor signals.

Многоточечная измерительная система для осуществления способа состоит из формирователя ступеней имитатора сигналов датчиков 1, коммутатора имитатора 2, коммутатора датчиков системы 3 и измерительно-регистрирующего блока 4. Формирователь ступеней имитатора сигналов датчиков 1 выполнен в виде отдельного узла, который одновременно формирует все ступени имитации, каждая из которых подключена к соответствующему входу дополнительно введенного коммутатора датчиков, выход которого подключен к контролируемым измерительным входам коммутатора датчиков системы, а управляющие входы коммутатора имитатора 2 и коммутатора датчиков 3 подсоединены к соответствующим управляющим выходам измерительно-регистрирующего блока. Формирователь ступеней 1 и коммутатор имитатора 2 образуют имитатор сигналов датчиков. Формирователь ступеней 1 изготавливается для соответствующего типа и номинала сопротивления датчиков, подключаемых при проведении измерений к коммутатору 3. Коммутатор 2 при этом остается одним и тем же. Принципиальные схемы коммутаторов 2 и 3 идентичны. Измерительно-регистрирующий блок 4 состоит из измерительного устройства, устройства управления, ЭВМ и интерфейса. Измерительно-регистрирующий блок 4 предназначен для электропитания датчиков и формирователя ступеней имитатора сигналов датчиков, измерения аналоговых сигналов датчиков и ступеней имитации сигналов датчиков, преобразования аналоговых сигналов в цифровые, передачу измеренных сигналов в цифровом виде через интерфейс в ЭВМ, прием через интерфейс от ЭВМ сигналов управления и формирование управляющих сигналов коммутаторами 2 и 3. ЭВМ кроме перечисленных функций осуществляет запоминание исходных данных для управления системой и обработки результатов измерений, обработку и представление результатов измерений в виде таблиц и графиков. Измерительно-регистрирующий блок 4 описан функционально. Реально каждая конкретная система имеет свою структурную схему, в которой описанные блоки измерения, управления, интерфейса и ЭВМ могут состоять из узлов, которые имеют свои принципиальные схемы и соединены в соответствии с технической документацией на систему. Для реализации предлагаемого способа все эти системы подходят, если выполняются следующие условия: коммутатор датчиков предназначен для подсоединения одиночных тензорезисторов и тензорезисторных мостовых датчиков по четырехпроводной схеме (термопары могут подсоединяться по двухпроводной схеме), для одиночных тензорезисторов измеряется отклонение сопротивления тензорезисторов и резисторов формирователя ступеней имитатора сигналов датчиков относительно величины сопротивления опорного резистора, размещенного в измерительном устройстве, исключается влияние емкостей линий связи на точность измерения при максимальном быстродействии системы, для чего питание тензорезисторов осуществляется импульсами тока прямоугольной формы.The multi-point measuring system for implementing the method consists of a step shaper of the sensor signal simulator 1, a simulator switch 2, a sensor switch system 3 and a measuring and recording unit 4. The step shaper of the sensor signal simulator 1 is made in the form of a separate unit, which simultaneously forms all the simulation steps, each of which is connected to the corresponding input of an additionally entered sensor switch, the output of which is connected to the controlled measurement inputs of the switch and the sensors of the system, and the control inputs of the switch simulator 2 and the sensor switch 3 are connected to the corresponding control outputs of the measuring and recording unit. Shaper steps 1 and the switch simulator 2 form a simulator of sensor signals. The shaper of steps 1 is made for the corresponding type and nominal resistance of the sensors connected during the measurement to the switch 3. At the same time, the switch 2 remains the same. Schematic diagrams of switches 2 and 3 are identical. The measuring and recording unit 4 consists of a measuring device, a control device, a computer and an interface. The measuring and recording unit 4 is intended for powering sensors and a shaper of steps of a simulator of sensor signals, measuring analog sensor signals and steps for simulating sensor signals, converting analog signals to digital, transmitting measured signals in digital form via an interface to a computer, and receiving control signals through an interface from a computer and the formation of control signals by switches 2 and 3. In addition to the listed functions, the computer stores the initial data for system control and processing the results of measurements, processing and presentation of measurement results in the form of tables and graphs. The measuring and recording unit 4 is described functionally. In reality, each particular system has its own structural scheme in which the described measurement, control, interface and computer units can consist of nodes that have their own circuit diagrams and are connected in accordance with the technical documentation for the system. To implement the proposed method, all these systems are suitable if the following conditions are met: the sensor switch is designed to connect single strain gauges and strain gauge bridge sensors in a four-wire circuit (thermocouples can be connected in a two-wire circuit), for single strain gauges, the deviation of the resistance of the strain gauges and resistors of the shaper of the signal simulator steps is measured sensors relative to the resistance value of the reference resistor located in the measuring device In addition, the influence of the capacities of the communication lines on the measurement accuracy at the maximum speed of the system is excluded, for which the strain gages are powered by rectangular current pulses.

Способ осуществляют следующим образом. Перед проведением метрологической поверки формирователь ступеней имитатора сигналов датчиков 1 подсоединяют к входному разъему коммутатора имитатора 2. Выход коммутатора 2 соединяют с параллельно соединенными входами коммутатора 3 так же, как это делается при подсоединении известных имитаторов сигналов датчиков. Вводят программу метрологической поверки в ЭВМ и проводят метрологическую поверку измерительной системы. По результатам измерений на каждой ступени имитации сигналов датчиков, которые формирует формирователь ступеней имитатора сигналов датчиков 1 для каждого из контролируемых каналов коммутатора датчиков, по известному алгоритму вычисляют коэффициенты функции преобразования А0 и А1, которые запоминают. Отсоединяют от измерительных входов коммутатора датчиков 3 выход имитатора сигналов датчиков, состоящий из формирователя 1 и коммутатора 2. Отсоединяют управляющие входы коммутатора 2 от соответствующих выходов измерительно-регистрирующего блока 4.The method is as follows. Before carrying out metrological verification, the shaper of the steps of the sensor signal simulator 1 is connected to the input connector of the simulator 2 switch. The output of the switch 2 is connected to the parallel inputs of the switch 3 in the same way as when connecting the known sensor signal simulators. A metrological verification program is introduced into the computer and metrological verification of the measuring system is carried out. According to the measurement results at each stage of the simulation of the sensor signals, which forms the shaper of the stages of the sensor signal simulator 1 for each of the controlled channels of the sensor switch, the coefficients of the conversion function A 0 and A 1 are calculated by a known algorithm, which are stored. The output of the sensor signal simulator, consisting of driver 1 and switch 2, is disconnected from the measuring inputs of the sensor switch 3. The control inputs of the switch 2 are disconnected from the corresponding outputs of the measuring and recording unit 4.

Перед проведением измерений сигналов датчиков формирователь ступеней имитатора сигналов датчиков 1 отсоединяют от входного разъема коммутатора имитатора 2 и подсоединяют к одному из измерительных разъемов коммутатору датчиков 3, к остальным разъемам которого подсоединяют датчики. В ЭВМ вводят программу и последовательно измеряют в одном цикле опроса сигналы датчиков, подключенных к измерительным входам коммутатора 3, и ступени формирователя 1, имитирующие сигналы датчиков. Для повышения точности измерения рекомендуется проводить измерения не за один, а за несколько циклов опроса каналов коммутатора 3. Результаты измерений каждого цикла (циклов) обрабатывают и вычисляют физические величины по показаниям датчиков, а по показаниям формирователя 1, имитирующих сигналы датчиков, вычисляют коэффициенты функции преобразования А0 и A1. Сравнивают их с такими же коэффициентами, определенными при проведении метрологической поверки, и при соответствии величине заданного допуска принимают решение о годности измерительной системы для последующего цикла измерения.Before carrying out measurements of the sensor signals, the shaper of the steps of the sensor signal simulator 1 is disconnected from the input connector of the switch of the simulator 2 and connected to one of the measuring connectors of the sensor switch 3, to the remaining connectors of which sensors are connected. A program is entered into the computer and the signals of the sensors connected to the measuring inputs of the switch 3 and the steps of the former 1 simulating the signals of the sensors are measured in a single polling cycle. To improve the accuracy of the measurement, it is recommended to carry out measurements not in one but in several cycles of polling the channels of switch 3. The measurement results of each cycle (cycles) process and calculate physical quantities according to the readings of the sensors, and according to the readings of the former 1 simulating the signals of the sensors, the conversion function coefficients are calculated A 0 and A 1 . They are compared with the same coefficients determined during the metrological verification, and if the specified tolerance is met, a decision is made on the suitability of the measuring system for the next measurement cycle.

Применение изобретения позволит обеспечить контроль работоспособности измерительного устройства с заданной точностью и, не изменяя алгоритма опроса датчиков, сократить время опроса всех ступеней, имитирующих сигналы датчиков, в m раз, где m равно сумме количества ступеней (положительных, отрицательных и нулевой) в формирователе ступеней имитатора сигналов датчиков.The application of the invention will allow to control the operability of the measuring device with a given accuracy and, without changing the algorithm for polling sensors, reduce the polling time of all stages simulating sensor signals by m times, where m is the sum of the number of steps (positive, negative and zero) in the simulator of the stages sensor signals.

Многоточечная измерительная система с имитатором сигналов датчиков представлена на фиг.2. Автоматический имитатор сигналов датчиков состоит из формирователя сигналов имитатора датчиков 1 и коммутатора имитатора 2. Формирователь ступеней имитатора сигналов датчиков 1 выполнен в виде отдельного узла, который одновременно формирует все ступени имитации. Формирователь сигналов имитатора 1 имеет выходы, каждый из которых соответствует определенной ступени приращения сигнала со своим знаком. На фиг.2 приведена принципиальная схема формирователя сигналов имитатора одиночных тензорезисторов. Формирователь состоит из последовательно соединенных прецизионных резисторов R0...Rn. При этом сопротивление резистора R0 равно (Rн-kΔR). Величина сопротивления Rн соответствует величине номинального сопротивления тензорезисторов, подключаемых через коммутатор датчиков 3 к измерительному устройству блока 4, и величине опорного резистора, относительно которого измеряется отклонение сопротивления тензорезистора от его номинальной величины, k - количество отрицательных ступеней, имитирующих сигналы датчика в формирователе 1, ΔR - приращение сопротивления одной ступени. Сопротивление резистора R1 больше R0 на величину ΔR. Каждое сопротивление последующего резистора увеличивается на величину ΔR. Сопротивление резистора Rn равно (Rн+pΔR), где р - количество положительных ступеней, имитирующих сигналы датчика в формирователе 1. При равенстве k и р сопротивление нулевой ступени равно Rн.A multi-point measuring system with a simulator of sensor signals is presented in figure 2. An automatic sensor signal simulator consists of a signal driver of a sensor simulator 1 and a switch of a simulator 2. The stage generator of a sensor signal simulator 1 is made in the form of a separate unit, which simultaneously forms all stages of simulation. The signal generator of the simulator 1 has outputs, each of which corresponds to a certain stage of the signal increment with its own sign. Figure 2 shows a schematic diagram of a signal conditioner simulator single strain gages. The shaper consists of series-connected precision resistors R 0 ... R n . The resistance of the resistor R is equal to 0 (R n -kΔR). The resistance value R n corresponds to the value of the nominal resistance of the strain gages connected through the sensor switch 3 to the measuring device of block 4, and the value of the reference resistor, relative to which the deviation of the resistance of the strain gage from its nominal value is measured, k is the number of negative stages imitating the sensor signals in the former 1, ΔR is the increment of the resistance of one stage. The resistance of the resistor R 1 is greater than R 0 by ΔR. Each resistance of the subsequent resistor increases by ΔR. The resistance of the resistor R n is equal to (R n + pΔR), where p is the number of positive steps imitating the sensor signals in the former 1. If k and p are equal, the resistance of the zero step is R n .

Каждый резистор R0...Rn соединен проводами с соответствующими штырьками разъема формирователя 1 по четырехпроводной схеме, при этом крайние провода являются токовыми, а внутренние - потенциальными. Каждое такое соединение образует выход соответствующей ступени имитации сигнала тензорезистора в формирователе 1. Выходы формирователя сигналов 1 соединены через разъемы с измерительными входами коммутатора имитатора 2, измерительный выход которого является выходом имитатора сигналов.Each resistor R 0 ... R n is connected by wires with the corresponding pins of the connector of the former 1 according to a four-wire circuit, while the extreme wires are current, and the internal ones are potential. Each such connection forms the output of the corresponding step of simulating the strain gauge signal in the driver 1. The outputs of the signal driver 1 are connected through connectors to the measurement inputs of the switch simulator 2, the measurement output of which is the output of the signal simulator.

На фиг.2 приведена схема формирователя ступеней имитатора сигналов датчиков для одиночных тензорезисторов. Подобные схемы формирователей могут быть созданы для имитации сигналов мостовых тензорезисторных датчиков силы, перемещений, давления и др., а также термопар (для термопар питание формирователя 1 должно осуществляться стабильным напряжением постоянного тока). Кроме того, например, для имитации сигналов мостовых тензорезисторных датчиков каждая ступень формирователя 1 может быть выполнена по мостовой схеме с соответствующим сопротивлением в плече моста, а питание всех мостов - общее: током или напряжением. При этом все эти формирователи ступеней соответствующих датчиков могут быть подсоединены к одному и тому же коммутатору имитатора 2.Figure 2 shows a diagram of a shaper of steps of a simulator of sensor signals for single strain gages. Similar shaper circuits can be created to simulate the signals of bridge strain gauge sensors of force, displacement, pressure, etc., as well as thermocouples (for thermocouples, the former 1 must be supplied with a stable DC voltage). In addition, for example, to simulate the signals of the bridge strain gauge sensors, each step of the shaper 1 can be performed according to the bridge circuit with the corresponding resistance in the shoulder of the bridge, and the power of all bridges is common: current or voltage. Moreover, all of these step shapers of the respective sensors can be connected to the same switch of the simulator 2.

Коммутатор имитатора 2 имеет принципиальную схему, аналогичную коммутаторам датчиков измерительной системы. Перед исследованием характеристик системы или ее метрологической поверкой выходы формирователя 1, соответствующего типу и номинальному сопротивлению датчиков, которые будут применяться при эксплуатации системы, соединены с измерительными входами коммутатора имитатора 2. Выход имитатора сигналов, представляющего собой выход коммутатора 2, соединен с измерительными входами коммутатора датчиков 3. Коммутаторы 2 и 3 могут быть выполнены по матричной или пирамидальной схеме соединения бесконтактных ключевых элементов. На фиг.2 в качестве примера представлены коммутаторы 2 и 3, выполненные по пирамидальной схеме. Описание такого коммутатора приведено, например, в книге (см. Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л., "Энергия", 1980 г.). В системе обычно применяется несколько коммутаторов 3, поэтому используется трехступенчатая схема соединения ключевых элементов: первая ступень - номер точки в разъеме коммутатора (№тк), вторая ступень - номер разъема коммутатора (№рк), третья ступень - номер коммутатора в системе (№ком). Для управления выбором требуемой точки в коммутаторе используются шины управления измерительной системы, имеющие соответствующие названия: №тк, №рк, №ком. Передаваемый по ним двоичный код от устройства управления блока 4 в коммутаторах датчиков системы преобразуется в дешифраторах коммутаторов в управляющий сигнал, который открывает соответствующие ключи по цепочке: номер заданной точки в каждом разъеме, номер требуемого разъема из всех разъемов, номер заданного коммутатора из всех коммутаторов. Управляющие входы коммутатора имитатора 2 соединены с соответствующими шинами управления блока 4 измерительной системы. Для выбора номера коммутатора 2 используются те же шины №ком, что и для коммутатора 3, так как логический номер коммутаторов 2 и 3 должен быть одним и тем же. Для выбора номера точки в разъеме и номера разъема в коммутаторе 2 используются дополнительные шины, которые названы соответственно №ти и №ри. Измерительный выход каждого из коммутаторов 3 соединен с измерительной магистралью, которая соединена с измерительным устройством блока 4. На фиг.2 представлен один коммутатор датчиков 3.The switch of the simulator 2 has a circuit diagram similar to the switches of the sensors of the measuring system. Before studying the characteristics of the system or its metrological verification, the outputs of the shaper 1 corresponding to the type and nominal resistance of the sensors that will be used during operation of the system are connected to the measuring inputs of the switch simulator 2. The output of the signal simulator, which is the output of the switch 2, is connected to the measuring inputs of the sensor switch 3. Switches 2 and 3 can be made according to a matrix or pyramidal scheme of connecting contactless key elements. Figure 2 presents as an example the switches 2 and 3, made according to the pyramidal scheme. A description of such a switch is given, for example, in a book (see Gutnikov B.C. Integrated Electronics in Measuring Devices. L., "Energy", 1980). The system usually uses several switches 3, therefore, a three-stage scheme for connecting key elements is used: the first stage is the number of the point in the switch connector (Nok), the second stage is the number of the switch connector (Nokr), the third stage is the number of the switch in the system (Nokom ) To control the selection of the required point in the switch, the control bus of the measuring system is used, which have the corresponding names: No. TK, No. RK, No. Kom. The binary code transmitted through them from the control unit of block 4 in the sensors of the system sensors is converted in the decoders of the switches into a control signal that opens the corresponding keys in the chain: the number of the specified point in each connector, the number of the required connector from all connectors, the number of the specified switch from all switches. The control inputs of the switch simulator 2 are connected to the corresponding control buses of block 4 of the measuring system. To select the number of the switch 2, the same bus numbers are used as for the switch 3, since the logical number of the switches 2 and 3 must be the same. To select the point number in the connector and the connector number in the switch 2, additional buses are used, which are named No and No respectively. The measuring output of each of the switches 3 is connected to the measuring line, which is connected to the measuring device of block 4. Figure 2 shows one sensor switch 3.

Многоточечная измерительная система с имитатором сигналов датчиков работает следующим образом. В ЭВМ вводится программа метрологической поверки системы. По программе блок 4 по шинам №ком выдает коды логического номера коммутатора 2 и 3, по которым измерительный выход коммутатора 3 подсоединится к измерительной магистрали, а измерительный выход коммутатора 2 через распаянные в кабеле адреса точек разъема подсоединится к контролируем измерительным входам коммутатора 3, к которым подсоединен этот кабель. По шинам №тк, №рк блок 4 выдаст коды для подсоединения к измерительной магистрали первой из заданных точек коммутатора 3. По шинам №ти и №ри блок 4 выдаст коды для подсоединения первой точки коммутатора 2 к первой из заданных точек коммутатора 3. По созданной таким образом цепи замкнутых бесконтактных ключей резистор R0 по четырехпроводной схеме подсоединится через измерительную магистраль к входу измерительного устройства блока 4. Проводят заданное в программе метрологической поверки количество измерений отклонения величины сопротивления резистора R0 от величины опорного резистора Rн. Измеряемая величина этого отклонения равна (-kΔR) и представляет собой (-k) ступень формирователя 1. Это высшая отрицательная ступень формирователя 1. По результатам измерений этой ступени находят среднее значение. Затем по шинам №ти и №ри блок 4 выдаст коды для подсоединения второй точки коммутатора 2 к первой из заданных точек коммутатора 3. При этом через измерительную магистраль к входу измерительного устройства блока 4 подсоединится резистор R1. Проводят заданное в программе метрологической поверки количество измерений отклонения величины сопротивления резистора R1 от величины опорного резистора Rн. Измеряемая величина этого отклонения равна: - (k-1)ΔR и представляет собой - (k-1) ступень формирователя 1. По результатам измерений этой ступени находят среднее значение. Затем по шинам №ти и №ри блок 4 выдаст коды для подсоединения третьей точки коммутатора 2 к первой из заданных точек коммутатора 3. При этом через измерительную магистраль к входу измерительного устройства блока 4 подсоединится последующий резистор. Будут проведены измерения отклонения величины сопротивления этого резистора от величины опорного резистора Rн и найдена величина среднего значения. Такой алгоритм подключения резисторов формирователя 1 и измерения отклонения сопротивления ступени от сопротивления Rн будет продолжен пока не будет подсоединен резистор Rн и измерено отклонение его сопротивления от Rн. Измеряемая величина этого отклонения равна (+pΔR) и представляет собой высшую положительную (+р) ступень формирователя 1. По результатам измерений этой ступени находят среднее значение. На этом измерения каждой ступени имитации сопротивления датчиков для первой из заданных точек коммутатора 3 завершаются. По измеренным средним значениям отклонения величины сопротивления резистора каждой ступени формирователя 1 от величины опорного резистора Rн и величине сопротивления каждой ступени формирователя 1, определенного ранее при метрологической поверке формирователя 1, вычисляют по известному алгоритму коэффициенты функции преобразования А0 и A1, которые запоминают.A multi-point measuring system with a simulated sensor signal operates as follows. A computer introduces a system metrological verification program. According to the program, block 4 on the bus lines No.com gives the logical number codes of the switch 2 and 3, through which the measuring output of the switch 3 is connected to the measuring line, and the measuring output of the switch 2 through the addresses of the connector points soldered in the cable is connected to the controlled measuring inputs of the switch 3, to which this cable is connected. On the No. 1 bus, the No. 4 bus, block 4 will issue codes for connecting the first of the given points of the switch 3 to the measuring bus. On the No. 1 bus and the No. 4 bus, block 4 will give codes for connecting the first point of the switch 2 to the first of the given points of the switch 3. By the created thus chain closed contactless keys resistor R 0 to four-wire circuit is connected via a measuring line to the input of the measuring device unit 4. Carry out a predetermined number of measurements of variations in resist metrological checking program Nia resistor R 0 of the value of the reference resistor R n. The measured value of this deviation is (-kΔR) and represents (-k) the level of the former 1. This is the highest negative stage of the former 1. The average value is found from the measurement results of this stage. Then, on the No and No tires, block 4 will issue codes for connecting the second point of the switch 2 to the first of the given points of the switch 3. In this case, the resistor R 1 will be connected to the input of the measuring device of block 4 through the measuring line. The number of measurements specified in the metrological calibration program is measured for the deviation of the resistance value of the resistor R 1 from the value of the reference resistor R n . The measured value of this deviation is equal to: - (k-1) ΔR and represents - (k-1) stage of the former 1. The average value is found from the measurement results of this stage. Then, on the No and No tires, block 4 will issue codes for connecting the third point of the switch 2 to the first of the given points of the switch 3. In this case, a subsequent resistor will be connected to the input of the measuring device of block 4 through the measuring line. Will be measured deviations of the resistance value of this resistor from the value of the reference resistor R n and found the value of the average value. Such an algorithm for connecting the resistors of the driver 1 and measuring the deviation of the stage resistance from the resistance R n will continue until the resistor R n is connected and the deviation of its resistance from R n is measured. The measured value of this deviation is (+ pΔR) and represents the highest positive (+ p) step of the shaper 1. The average value is found from the results of measurements of this step. At this point, the measurements of each stage of simulation of the resistance of the sensors for the first of the given points of the switch 3 are completed. The measured average values of the deviation of the resistance value of the resistor of each stage of the former 1 from the value of the reference resistor R n and the resistance value of each stage of the former 1, determined earlier during the metrological verification of the former 1, calculate the conversion function coefficients A 0 and A 1 , which are stored.

По шинам №тк, №рк блок 4 выдаст коды для подсоединения к измерительной магистрали второй из заданных точек коммутатора 3. По шинам №ти и №ри блок 4 выдаст коды для подсоединения первой точки коммутатора 2 ко второй из заданных точек коммутатора 3. Далее описанный цикл повторится пока не будут опрошены и измерены все последующие ступени формирователя 1 для второй из заданных точек коммутатора 3. По осредненным результатам измерений и известным величинам сопротивлений каждой ступени формирователя 1 вычисляют и запоминают коэффициенты функции преобразования А0 и A1 для второй из заданных точек коммутатора 3.On the Noct, Nork buses, unit 4 will issue codes for connecting the second of the given points of the switch 3 to the measuring line. On the Noi and Nori buses, block 4 will give codes for connecting the first point of the switch 2 to the second of the given points of the switch 3. The following is described the cycle will be repeated until all subsequent steps of the driver 1 are polled and measured for the second of the given points of the switch 3. Using the averaged measurement results and the known resistance values of each step of the driver 1, the coefficients of the functions are calculated and stored and the transformation A 0 and A 1 to the second set of switch points 3.

Аналогично будут опрошены, измерены, обработаны результаты измерений и найдены коэффициенты функции преобразования А0 и А1 для третьей и всех последующих из заданных точек коммутатора 3. Вычисленные коэффициенты функции преобразования А0 и А1 для всех заданных точек коммутатора 3 усредняют и определяют средние значения коэффициентов А0 и A1 для измерительного устройства.Similarly, the measurement results will be interrogated, measured, processed, and the coefficients of the transformation function A 0 and A 1 will be found for the third and all subsequent from the given points of the switch 3. The calculated coefficients of the conversion function A 0 and A 1 for all the given points of the switch 3 are averaged and determined by the average values coefficients A 0 and A 1 for the measuring device.

Применение изобретений позволит обеспечить контроль работоспособности измерительного устройства с заданной точностью и, не изменяя алгоритма опроса датчиков, сократить время опроса всех ступеней, имитирующих сигналы датчиков, в m раз, где m равно сумме количества ступеней (положительных, отрицательных и нулевой) в формирователе ступеней имитатора сигналов датчиков. Кроме того, применение изобретений позволит унифицировать устройство коммутации ступеней имитатора для различных типов и номинальных сопротивлений тензорезисторов и тензорезисторных датчиков, за счет чего уменьшить расходы на проектирование, изготовление и эксплуатацию имитатора сигналов датчика.The application of the inventions will allow to control the operability of the measuring device with a given accuracy and, without changing the algorithm for polling sensors, reduce the polling time of all stages simulating sensor signals by m times, where m is the sum of the number of steps (positive, negative and zero) in the simulator of the stages sensor signals. In addition, the use of inventions will make it possible to unify the device for switching stages of the simulator for various types and nominal resistances of strain gauges and strain gauge sensors, thereby reducing the cost of designing, manufacturing and operating a simulator of sensor signals.

Приложениеapplication

В данном приложении даны обоснования погрешностей, приведенных ранее в тексте описания.In this appendix, justifications for the errors given earlier in the text of the description are given.

1. Погрешность вычисления коэффициентов А0 и A1 по измеренным сопротивлениям двух резисторов1. The error in calculating the coefficients A 0 and A 1 from the measured resistances of the two resistors

Будем вычислять коэффициенты функции преобразования А0 и A1 по результатам измерений сопротивлений двух резисторов. Пусть отклонение сопротивления первого резистора от опорного резистора Rk равно ΔR1, а второго резистора равно ΔR2. Обычно при контроле точности измерительного устройства по измеренным значениям ΔR1 и ΔR2 выбирают такие величины сопротивлений резисторов, чтобы величина ΔR1 находилась около нуля, а величина ΔR2 соответствовала диапазону измерения измерительного устройства.We will calculate the coefficients of the conversion function A 0 and A 1 according to the results of measurements of the resistances of two resistors. Let the deviation of the resistance of the first resistor from the reference resistor R k equal to ΔR 1 , and the second resistor is equal to ΔR 2 . Typically, when checking the accuracy of a measuring device, the values of the resistors are selected from the measured values of ΔR 1 and ΔR 2 so that the value of ΔR 1 is near zero and the value of ΔR 2 corresponds to the measuring range of the measuring device.

Отложим величины ΔR1 и ΔR2 на графике фиг.1 по оси абсцисс, а соответствующие им результаты измерений, размерность которых - деления шкалы аналого-цифрового преобразователя измерительного устройства, отложим по оси ординат. Тогда величине ΔR1 соответствует значение N1, a ΔR2 - значение N2. Проведем прямую через координаты ΔR1, N1 и ΔR2, N2 и обозначим ее на фиг.1 под номером 1. При измерении величины ΔR1 результат измерения N1 будет отличаться от истинного на величину случайной погрешности ±ΔN1 и равен N1±ΔN1. Аналогично для ΔR2 результат измерения равен N2±ΔN2. Знаки случайных погрешностей ΔN1 и ΔN2 могут быть положительными и отрицательными.Represents the values of ΔR 1 and ΔR 2 on the chart 1 on the abscissa, and the corresponding measurements of dimension - dividing the analog-to-digital converter of the measuring device of the scale, is plotted along the ordinate. Then the value ΔR 1 corresponds to the value of N 1 , and ΔR 2 - the value of N 2 . Draw a straight line through the coordinates ΔR 1 , N 1 and ΔR 2 , N 2 and denote it in figure 1 by number 1. When measuring ΔR 1, the measurement result of N 1 will differ from the true value by a random error of ± ΔN 1 and is equal to N 1 ± ΔN 1 . Similarly, for ΔR 2, the measurement result is N 2 ± ΔN 2 . The signs of random errors ΔN 1 and ΔN 2 can be positive and negative.

Пусть ΔN1 будет положительной величиной, а ΔN2 - отрицательной. Проведем через точки N1+ΔN1 и N2-ΔN2 прямую, которую обозначим номером 2.Let ΔN 1 be a positive value, and ΔN 2 - negative. Draw a straight line through points N 1 + ΔN 1 and N 2 -ΔN 2 , which we denote by number 2.

Если ΔN1 будет отрицательной величиной, а ΔN2 - положительной, то прямая, проведенная через точки N1-ΔN1 и N2+ΔN2, будет иметь номер 3.If ΔN 1 is a negative value, and ΔN 2 is positive, then the line drawn through the points N 1 -ΔN 1 and N 2 + ΔN 2 will be number 3.

Прямые 1, 2, и 3 на фиг.1 определяют функцию преобразования y=A0+A1x измерительной системы, где у соответствует значениям N, x - значениям ΔR. Очевидно, если ΔR1 и ΔR2 измерены без погрешностей, то коэффициенты А0 и А1 будут вычислены точно. Если ΔR1 и ΔR2 измерены с погрешностями, то коэффициенты A0 и A1 будут вычислены с погрешностью.Lines 1, 2, and 3 in FIG. 1 determine the transformation function y = A 0 + A 1 x of the measuring system, where y corresponds to N, x to ΔR values. Obviously, if ΔR 1 and ΔR 2 are measured without errors, then the coefficients A 0 and A 1 will be calculated accurately. If ΔR 1 and ΔR 2 are measured with errors, then the coefficients A 0 and A 1 will be calculated with an error.

Вычислим величину этой погрешности для прямой 2. Обозначим отрезок OD через z, отрезок СЕ равен N1+ΔN1, отрезок BF равен N2-ΔN2, отрезок ОЕ равен ΔR1, отрезок OF равен ΔR2. Из подобия треугольников DBF и DCE найдемWe calculate the value of this error for line 2. We denote the segment OD by z, the segment CE is N 1 + ΔN 1 , the segment BF is N 2 -ΔN 2 , the segment OE is ΔR 1 , the segment OF is ΔR 2 . From the similarity of triangles DBF and DCE we find

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Обозначим коэффициент A1, вычисленный для прямой 2, через А12. Коэффициент A12 равен отношению отрезка BF к отрезку DF. Подставив значения BF и DF в это отношение, получимDenote the coefficient A 1 calculated for line 2, by A 12 . The coefficient A 12 is equal to the ratio of the segment BF to the segment DF. Substituting the values of BF and DF in this ratio, we obtain

Figure 00000008
Figure 00000008

а подставив вместо z его значение и произведя преобразования, найдемand substituting its value instead of z and performing the transformations, we find

Figure 00000009
Figure 00000009

Коэффициент A1, вычисленный для прямой 1, равенThe coefficient A 1 calculated for line 1 is equal to

Figure 00000010
Figure 00000010

Определим относительную погрешность вычисления коэффициента A1:Define the relative error in calculating the coefficient A 1 :

Figure 00000011
Figure 00000011

Подставив в эту формулу значения A12 и A1, найдемSubstituting the values of A 12 and A 1 into this formula, we find

Figure 00000012
Figure 00000012

Для прямой 3 относительная погрешность вычисления коэффициента A1 равнаFor line 3, the relative error in calculating the coefficient A 1 is

Figure 00000013
Figure 00000013

Определим погрешность вычисления коэффициента A0 для прямой 2.Define the error in calculating the coefficient A 0 for line 2.

Из подобия треугольников DBF и DLO

Figure 00000014
, где отрезок LO представляет собой погрешность ΔА0 вычисления коэффициента А0 для прямой 2, отрезок OD обозначен через z, отрезок BF равен N2-ΔN2, отрезок DF равен ΔR2+z. Подставив эти значения в приведенное соотношение, найдемFrom the similarity of triangles DBF and DLO
Figure 00000014
where the segment LO represents the error ΔА 0 of calculating the coefficient A 0 for line 2, the segment OD is denoted by z, the segment BF is N 2 -ΔN 2 , the segment DF is ΔR 2 + z. Substituting these values in the given ratio, we find

Figure 00000015
Figure 00000015

С учетом найденного ранее значения для z, проведя преобразования, определимTaking into account the previously found values for z, having carried out the transformations, we define

Figure 00000016
Figure 00000016

При ΔR1=0, что желательно иметь при контроле измерительного устройства по двум сопротивлениям резисторов, N1=0 и ΔА0=±ΔN1 в зависимости от знака ΔN1.When ΔR 1 = 0, which is desirable when monitoring the measuring device for two resistors, N 1 = 0 and ΔА 0 = ± ΔN 1 depending on the sign of ΔN 1 .

2. Расчет погрешности вычисления относительной деформации из-за нестабильности нуля и коэффициента усиления измерительного устройства2. The calculation of the error in the calculation of the relative deformation due to the instability of zero and the gain of the measuring device

Рассмотрим формулу для вычисления относительных деформаций при четырехпроводном подсоединении тензорезисторов:Consider the formula for calculating the relative deformations with a four-wire connection of strain gauges:

Figure 00000017
Figure 00000017

где Ni, N0 - результат измерения, соответственно на i-ом и нулевом нагружении исследуемой конструкции, отклонения сопротивления тензорезистора от сопротивления опорного резистора Rk, расположенного в нормирующем преобразователе измерительного устройства,where N i , N 0 is the measurement result, respectively, on the i-th and zero loading of the investigated design, the deviation of the resistance of the strain gauge from the resistance of the reference resistor R k located in the normalizing transducer of the measuring device,

S - тензочувствительность тензорезистора.S is the strain gauge sensitivity.

Измерения сигналов тензорезистора, установленного в точке конструкции, начинаются при нагрузке, равной нулю. Результат измерения равен N0. Из-за нестабильности нуля и коэффициента усиления измерительного устройства системы последующий результат измерения Ni изменится и будет равен

Figure 00000018
, где А1 и A0 - коэффициенты функции преобразования системы, ΔA1 и ΔA0 - приращения этих коэффициентов соответственно из-за нестабильности коэффициента усиления и нуля.Measurements of the signals of the strain gauge installed at the point of construction begin at a load of zero. The measurement result is N 0 . Due to the instability of zero and the gain of the measuring device of the system, the subsequent measurement result N i will change and will be equal to
Figure 00000018
where A 1 and A 0 are the coefficients of the system conversion function, ΔA 1 and ΔA 0 are the increments of these coefficients, respectively, due to the instability of the gain and zero.

В результате этого формула для вычисления деформации будет иметь следующий вид:

Figure 00000019
As a result of this, the formula for calculating the strain will have the following form:
Figure 00000019

Найдем относительную погрешность вычисления относительной деформации из-за нестабильности нуля и коэффициента усиления измерительного устройства:Find the relative error in the calculation of the relative deformation due to the instability of zero and the gain of the measuring device:

Figure 00000020
Figure 00000020

Подставив в эту формулу значения εi0 и εi1, найдем:Substituting the values ε i0 and ε i1 into this formula, we find:

Figure 00000021
Figure 00000021

При N0=0

Figure 00000022
When N 0 = 0
Figure 00000022

Приведенные расчеты погрешностей подтверждают правильность сделанных в описании выводов.The above calculations of errors confirm the correctness of the conclusions made in the description.

Claims (2)

1. Способ измерения неэлектрических величин многоточечной измерительной системой с контролем функции преобразования, заключающийся в том, что перед измерениями сигналов датчиков при метрологической поверке системы выход имитатора сигналов датчиков, состоящего из формирователя и коммутатора ступеней имитации, подсоединяют к контролируемым входам коммутатора датчиков системы, входы управления имитатора подсоединяют к соответствующим выходам устройства управления системы, измеряют сигналы имитатора на каждой ступени имитации, по результатам измерений вычисляют коэффициенты функции преобразования системы, отличающийся тем, что после метрологической поверки имитатор отсоединяют от системы, а формирователь ступеней имитации отсоединяют от входов коммутатора ступеней имитации и подсоединяют непосредственно к одному из входных разъемов коммутатора датчиков, к другим разъемам которого подсоединены датчики, в процессе цикла опроса сигналов датчиков измеряют и сигналы ступеней формирователя имитатора, по которым вычисляют коэффициенты функции преобразования системы, сравнивают их с коэффициентами функции преобразования, полученными при метрологической поверке, и по результатам оценки их соответствия величине заданного допуска принимают решение о годности измерительной системы.1. The method of measuring non-electric quantities by a multi-point measuring system with monitoring the conversion function, which consists in the fact that before measuring the sensor signals during metrological verification of the system, the output of the sensor signal simulator, consisting of a shaper and a switch of simulation steps, is connected to the controlled inputs of the sensor switch of the system, control inputs the simulator is connected to the corresponding outputs of the system control device, the signals of the simulator are measured at each stage of the simulation, by coefficients of the conversion function of the system are calculated by measuring ultrasonics, characterized in that after metrological verification, the simulator is disconnected from the system, and the imager of the simulation steps is disconnected from the inputs of the switch of simulation steps and connected directly to one of the input connectors of the sensor switch, to the other connectors of which the sensors are connected, in the process the polling cycle of the sensor signals is also measured by the signals of the steps of the simulator shaper, by which the coefficients of the system conversion function are calculated we compare them with the coefficients of the conversion function obtained during metrological verification, and based on the results of evaluating their compliance with the specified tolerance, decide on the suitability of the measuring system. 2. Многоточечная измерительная система с контролем функции преобразования, состоящая из измерительно-регистрирующего блока с коммутаторами датчиков системы на входе и имитатора сигналов датчиков, отличающаяся тем, что имитатор сигналов датчиков выполнен в виде формирователя ступеней и коммутатора, аналогичного коммутатору датчиков системы, при этом каждая ступень формирователя подключена к соответствующему входу коммутатора имитатора, выход которого подключен к контролируемым входам коммутаторов датчиков системы, а управляющие входы коммутатора имитатора подсоединены к соответствующим управляющим выходам измерительно-регистрирующего блока.2. A multi-point measuring system with control of the conversion function, consisting of a measuring and recording unit with input sensors of the system sensors and a sensor signal simulator, characterized in that the sensor signal simulator is made in the form of a stage shaper and a switch similar to the system sensor switch, each the shaper stage is connected to the corresponding input of the simulator switch, the output of which is connected to the controlled inputs of the system sensor switches, and the control inputs Switch rows simulator connected to the respective control outputs of the measuring and recording unit.
RU2006124595/28A 2006-07-10 2006-07-10 Method for nonelectrical quantities measurement by means of multiple-point instrumentation system with transfer function monitoring feature, and instrumentation system for implementation thereof RU2324899C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006124595/28A RU2324899C2 (en) 2006-07-10 2006-07-10 Method for nonelectrical quantities measurement by means of multiple-point instrumentation system with transfer function monitoring feature, and instrumentation system for implementation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006124595/28A RU2324899C2 (en) 2006-07-10 2006-07-10 Method for nonelectrical quantities measurement by means of multiple-point instrumentation system with transfer function monitoring feature, and instrumentation system for implementation thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006124595A RU2006124595A (en) 2008-01-20
RU2324899C2 true RU2324899C2 (en) 2008-05-20

Family

ID=39108289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006124595/28A RU2324899C2 (en) 2006-07-10 2006-07-10 Method for nonelectrical quantities measurement by means of multiple-point instrumentation system with transfer function monitoring feature, and instrumentation system for implementation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2324899C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469283C1 (en) * 2011-05-23 2012-12-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Multichannel measuring device for aerodynamic intramodel weights
RU2515738C1 (en) * 2012-09-20 2014-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method to control operability of multi-point measurement system with inlet switching of sensors
RU2697567C1 (en) * 2018-12-14 2019-08-15 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Automatic calibrator of multichannel measuring system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Информационно-измерительная система «Прочность». Труды ЦАГИ, 1981, вып. 2105, с.3-76. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469283C1 (en) * 2011-05-23 2012-12-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Multichannel measuring device for aerodynamic intramodel weights
RU2515738C1 (en) * 2012-09-20 2014-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method to control operability of multi-point measurement system with inlet switching of sensors
RU2697567C1 (en) * 2018-12-14 2019-08-15 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Automatic calibrator of multichannel measuring system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006124595A (en) 2008-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100585353C (en) System for monitoring curved surface interlaminar extrusion pressure based on array type ultra-thin submissive force sensor
CN103674327B (en) A kind of Automatic thermal resistance temperature calibration instrument
CN201177531Y (en) Electric resistance strain type weighing sensor simulator
CN205426386U (en) Portable naval vessel thermal technology's parameter calibrating installation
CN105675024A (en) Data reading method and device for resistance sensor array
RU2324899C2 (en) Method for nonelectrical quantities measurement by means of multiple-point instrumentation system with transfer function monitoring feature, and instrumentation system for implementation thereof
JPH1183420A (en) Strain measuring module and multipoint-strain measuring system
RU2345377C1 (en) Self-acting calibrator of standards of measuring and computing complex
CN110749444A (en) Calibration system and method for aerospace liquid engine ground test testing system
CN106225992A (en) Based on pressure transmitter Performance Test System and method
CN204228937U (en) A kind of 8 epi-position signal switching apparatus and digital instrument automatic school inspection control device
RU2417349C1 (en) Procedure for measurement of relative deformations of structures with multi-pointed tensometric measuring system
RU2315325C1 (en) Device for imitating unbalance of strain-gage bridge
CN212646969U (en) Calibration device for dynamic response time characteristic of electric energy meter
CN115932448A (en) High-precision shunt product testing method
CN206146591U (en) Based on pressure transmitter capability test system
RU102393U1 (en) CONTROL COMPLEX
RU2724450C1 (en) Automatic calibrator of channels for measuring resistance increments of strain gauges of multichannel measuring system
CN112213007A (en) Wireless monitoring method for tunnel primary support arch strain based on RFID technology
RU2515738C1 (en) Method to control operability of multi-point measurement system with inlet switching of sensors
CN108917997B (en) Adapting unit stress detecting system suitable for narrow and small space
US4190776A (en) Multipoint measuring device
RU2697567C1 (en) Automatic calibrator of multichannel measuring system
RU2773270C1 (en) Automatic calibrator of channels for measuring signals of measuring system sensors
CN111166358A (en) Pressure zero point correction method, device, equipment and computer readable storage medium

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190711