SU600404A1 - Способ измерени давлени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области контрольно-измерительной техники, в частности к технике измерени  давлени . Известны способы измерени  физических величин путем сравнени  измер емой величины с монотонно измен ющейс  во времени опорной величиной р. . Например, способ по которому измер емое давление преобразуетс  в силу, уравновешиваемую компенсирующе силой, создаваемой генератором силы 2 . Вследствие того, что сам прео разователь давлени  в силу не охватываетс  обратной св зью, возникает погрешность от нелинейности преобразовател . Кроме т-рго, источниками погрешности  вл ютс  нелинейность генератора силы и нестабильность характеристик преобразователей. Цель изобретени  - повышение точности измерени  давлени . Это достигаетс  тем, что по предлагаемому способу опорное давление измер ют одновременно двум  датчикам с произвольными характеристиками в +n + 2 моменты времени в период изменени  опорного давлени , где гп и п - степени полиномов функций отличи  номинальных характеристик каждого датчика от их реальных функций преобразовани , определ ют эти функции отличи  по полученным 2(m-fn+2) значени м выходных сигналов датчиков, на основании которых суд т о величинах погрешностей дл  каждого датчика в момент равенства измер емого и опорного давлений, после чего, ввод  эти значени  погрешностей в фактически полученные результаты измерени , определ ют измер емую величину. Измер емое давление Р сравниваетс  с монотоннр-измен ю1диг с  во времени опорным давлением P(t) , который, кроме того, измер етс  одновременно двум  различными датчиками. Предполагаетс , что характеристики датчиков линейно независимые. На основании статистических данных о характеристиках датчиков и устройства жзвертки давлени  при различный зйачени х внешних возмущающих воздейств.ий ( температура окружающей среды, блалсности, нестабильности питающих напр жений) вы вл ютс  номинальные характеристики, ,олл 2пож первого и второго датчиков соответственно, а также классы кривых, из которых с заданной точностью аппроксимации не выход т погрешности датчиков как функции отлич номинальных характеристик датчиков о их реальных функций преобразовани  в времени. Таким образом, реальные характери тики датчиков Б любой момент времени можно представить в виде Г Т PU) Кг Ч J 1 j V.i, Pt-fc) ном r-o . выходные сигналы первого и второго датчиков; тип- максимальные степени полиномов, описывающих функции отличи  номинальных характеристик первог и второго датчиков соответственно от реальных функций преобразовани  вр времени; 01 и bj - коэффициенты разложени  функций отличи  первого и второго да чиков В степенной р д. Эквивалентные значени  опорного давлени  P(t) в любой момент времен определ етс  путем преобразовани  вы ходных сигналов датчиков по обратным номинальным характеристикам ) iMOH- первого и второго соответ ственно. Если номинальные характеристики датчиков не отличаютс  от реальных функций преобразовани , то значени  опорного давлени  в любые фиксиров ные моменты времени i , измеренны первым и вторым датчиком одновремен должны быть равны. Обозначим резуль таты измерений опорного давлени  в фиксированные моменты, времени i,, через ) и 2 / относ щиес  к первому и второму датчикам соотве ственно. Отличие разности PIitn)-PjC-t) от нул  свидетельствует об отличии характеристик датчиков от реальных функций преобразовани . Дл  любого момента времени t э разность дает информацию о взвешенной сумме обоих датчиков. Задача за ключаетс  в разделении взвешенной суммы погрешностей на составл ющие погрешностей каждого датчика. Р§злага  разность эквивалентного опорного давлени  в р д Тейлора в окрес ност х точек, принадлежащих номинальным характеристикам и, учитыва  что относительна  величина погрешно тей каждого датчика не превышает нескольких процентов, дл  любого мо мента времени можно записать df/ t,i PUJ-,U,). -Uj-Sa t,u .) , 1тП В этом уравнении неизвестными и вл ютс  коэффициенты а и bjбщее количество которых равно (rn-t-n 2) . Измер   i,U).Vjtt), PAtK. PjCtx) фиксированные (in-t-n-t-2) моменты вреени t и реша  систему уравнений 2), получим значени  коэффициентов полиномов, описывающих ункции отличи  номинальных характеистик датчиков от реальных. В процессе развертки опорного давени  в момент времени t наступает авенство измер емого Р и опорноо давлений Р Ct) . Измерив врем  , вычисл ем значени  функций отичи  номинальных характеристик обоих атчиков от реальных в точке измереи  РХ , значени  ,и.z:Ъ:t, ЬО Jri) J . в момент времени t измер ютс  акже значени  j (t х ) и Ид Ctx) выходых сигналов датчиков. Тогда скоррекированные результаты измерени  давлеи  Р, по обоим датчикам в соответ (1) вычисл ют по твии с уравнением ормулам - Г i 1 .., .,UJ-.|b,tl. 2 -НО«| Измер емое давление оцениваетс  как среднее арифметическое скорректированных результатов измерений по вум датчикам р - . х- 2 К собственно измерительным эле- е ментам дл  реализации предлагаемого способа устройству развертки опорного давлени , нуль-органу дл  сравнени  и датчикам предъ вл ютс  минимальные требовани . Устройство развертки и датчики могут иметь нестабильные во времени нелинейные характеристики. Здесь важным  вл етс  то, что, измен  сь во времени, эти характеристики не выход т с заданной точностью аппроксимации из класса кривых, определенных статистически. Требование к нуль органу заключаетс  лишь в достаточной чувствительности. Предлагаемый способ измерени  даВ лени  обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества: возможность использовани  в измерительной системе непрецизионных линейных датчиков; отсутствие необходимости разработки и применени  точных обратных преобразователей выходного сигнала датчика в измер емое давление. Отмеченные преимущества показывают , что применение способа позвол ет

свести разработку npeun3HOHfihix датчиков давлени  к разработке устропс цифровой обработки информации. Это повышает надежность измерительных устройств за счет использовани  простых датчиков, снижает технологически требовани  к изготовлению и позвол ет производить их на неспециализированных предпри ти х.

Способ может быть использован дл  повышени  точности измерени  таких физических величин, дл  которых существуют сравнивающие устройства ( (нуль-органы), имеютс  источники опорного сигнала, с устройствами развертки , и дл  измерени  которых имеютс  датчики с различными характеристиками , желательно основанные на различных физических  влени х. Этим требовани м удовлетвор ет большинство электрических величин как электрический ток (напр жение),.частота, сопротивление , индуктивность, емкость, фаза и др., и теплотехнических величин как давление, сила (масса), температура и др. При этом к устройствам развертки и датчикам предъ вл ютс  минимальные требовани . Например , в качестве устройства развертки дл  измерени  электрического тока (напр жени ) может быть использован генератор пилообразного напр жени  с нелинейной и нестабильной во времени характеристикой.

На чертеже показана блок-схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа.

Устройство работает следующим образом.

По команде пуск от блока управлени  начинаетс  развертка давлени  от источника 2 опорного давлени  и запускаетс  электронный секундомер 3. Выходной сигнал источника опорного давлени  PCt) , монотонно измен ющийс  во времени, подаетс  на входы датчиков давлени  4 и 5, а также на один вход нуль-органа 6, на другой вход которого подаетс , измер емое давление P,i . Выходные сигналы датчиков 4 и 5 через электронные ключи 6и 8, которые синхронно открываютс  в

фиксированные моменты времени t импульсами от блока управлени , поступают в соответствующие функциональные преобразователи 9 и 10. Этими же импульсами от блока управлени  открываетс  электронный ключ 11. В момент равенства Р и Р()нуль-орган 6 выдает импульс, который также управл ет ключами 7, 8 и 11. Выходные сигналы датчиков 4 и 5 через ключи 7 и 8, соответствующие моментам времени tj и моменту времени сравнени , а также выходные сигналы функциональных преоразователей 9 и 10 непосредственно и электронного секундомера 3 череа ключ 11 поступают в вычислительное устройство 12 дл  обработки результатов измерений, который выдает значение измер емого давлени  Р .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 220580, G 01 U 11/00, 1963.

2.Авторское свидетельство СССР t) 253440, G01 С, 11/00, 1970.