SU750378A1 - Способ стабилизации чувствительности регистрирующего прибора - Google Patents

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при создании быстродействующих самопишущих электромеханических прибо- . ров высокого класса точности,

В современных электромеханических быстродействующих самопишущих приборах используется способ стабилизации чувствительности путем применения глубокой отрицательной обратной связи: часть выходного параметра преобразуется с помощью прецизионного обратного преобразователя в напряжение, которое вычитается из выходного, пропорционального информативному параметру, причем разностный сигнал усиливается и преобразуется регистирующим прибором в отклонение указателя £1],

Известный способ позволяет снизить в 1 + К В раз ( КВ петлевое усиление; К, В - коэффициент передачи прямой и обратной ветви) значение статической погрешности, но не дает возможности уменьшить динамическую погреш2 ность, возникающую из-за временной и температурной нестабильности параметров регистратора. Указанная нестабильность приводит к изменению коэффициентов дифференциального уравнения, описывающего регистрирующий прибор,

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ стабилизации чувствительности регистрирующего прибора, заключающийся в том, что на вход регистрирующего прибора поочередно подают информативный параметр и высокостабильные сигналы, служащие для вычерчивания координатной сетки /2/. Изменение чувствительности таким образом ‘ корректируется изменением масштаба.

Указанный способ, , принятый за прототип, реализован в устройстве для регист20 рации хода характеристики по крайней мере одной измеряемой величины.

Недостатком указанного способа является невозможность исключения динамических погрешностей из-за временной и тем3 750378 пёратурной нестабильности регистрирующего прибора. Объясняется это тем, что во времени и от температуры изменяется помимо коэффициентов схемы в установившемся режиме моменты инерции и успокоения, из-за чего, в свою очередь, изменяются коэффициенты дифференциального уравнения, описывающего прибор. Это приводит к тому что значение динамической погрешности в условиях, отличающихся от нормальных, значительно превышает ее значение при нормальных условиях эксплуатации.

Целью изобретения является минимизация динамической погрешности, возникающёй при изменении условий окружающей среды (температуры, влажности, давления И т» д.) в широких пределах, старении и замене элементов схемы прибора.

Это достигается тем, что в способе, включающем операцию поочередной подачи на вход прибора регистрируемого и опорных сигналов, моделируют номинальную динамическую характеристику прибора, подают опорные сигналы на вход прибора и модели, их выходные сигналы сравнивают, выделяют разностный сигнал, который усиливает, выпрямляют, интегрируют и используют''для управления параметрами регулируемых элементов регистрирующего прибора. Кроме того, интервал времени регистрации делают значительно большим, чем интервал времени калибровки, а частоты калибровочных сигналов выбирают соответствующими начальному, среднему и конечному участкам амплитудно-частотной характеристики регистрирующего прибора.

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способу на фиг, 2 - эпюры напряжений на входах и выходах его элементов.

Устройство содержит регистрирующий прибор 1, автоматический переключатель 2, источник 3 опорных сигналов, электрическую модель 4 прибора, представляющую собой устройство, динамическая характеристика которого совпадает с номинальной динамической характеристикой прибора, безынерционный согласующий преобразователь 5, вычитающее устройство 6, усилитель 7, фазочувствительный выпрямитель 8, переключатель 9, интеграторы 10.

Устройство работает следующим образом.

На вход регистрирующего прибора 1 с помощью автоматического переключа— теля 2 поочередно подаются регистрируемый Vx и опорные V_W|сигналы переменного тока. Последние создаются источником 3. Эпюры регистрируемого . V_x и опорных сигналов изображены на фиг. 2, а. Опорные сигналы имеют неодинаковую частоту, что необходимо для подстройки различных участков амплитудно-частотной (АЧХ) и 10 . фазо-частотной (ФЧХ) характеристик.

Для простоты будем считать, что электрическая схема регистирующего прибора представляет собой минимально-фазовую цепь, т. е. изменение амплитудно-частотной характеристики всегда связано с изменением фазо-частотной характеристики, причем подстройку можно осуществлять только АЧХ или ФЧХ. Различающиеся по частоте напряжения источника опорных сигналов с помощью автоматического переключателя 2 поочередно подаются на входы регистрирующего прибора 1 и его электрической модели 4, выполненной из высокостабильных элементов. Отклонение указателя регистрирующего прибора с помощью безынерционного согласующего преобразователя 5 преобразуется в электрический сигнал. Напряжения с выходов согласующего преобразователя 51¼^ Ub-np_t...V_0Iy и МОДелиЦопм,,Ц>пм_г··· Ι/οημ^ (фиг. 2, б) подаются на вычитающее устройство 6, с выхода которого снимаются разностные напряжения Еву, , (фиг, 2, в), которые усиливаются усилителем 7, выпрямляются фазочувствительным выпрямителем 8, цепь управления которого связана с источником и через автоматический переключатель 9 подаются на интеграторы 10. выходные параметры интеграторов 10 (фиг. 2, г) служат для регулирования управляемыми элементами, которые выполнены так, что позволяют изменять коэффициенты дифференциального управления, описывающего регистрирующий прибор. В исходном состоянии при нормальных условиях эксплуатации коэффициенты дифференциальных уравнений регистрирующего прибора 1 и модели 4 равны и их амплитудночастотные характеристики одинаковы. При изменении условий окружающей среды (температуры, давления, влажности и т. д.), при старении и замене элементов регистрирующего прибора коэффициенты дифференциального уравнения отличаются, вследствие чего амплитудночастотная характеристика регистрирующего прибора 1 и модели 4 становятся неодинаковыми/ Различие выражается в появлении на выходе вычитающего устройства разности сигналов. Эти сигналы усиливаются, выпрямляются и интегрируются. Выходы интеграторов соединены с цепями регулирования управляемых элементов, служащих для подстройки коэффициентов дифференциального уравнения регистрирующего прибора 1. Регулирование ведется до момента совпадения . амплитудно-частотных характеристик регистрирующего прибора 1 и модели 4.

Электромеханические быстродействующие регистрирующие приборы находят весьма широкое применение в различных областях науки и техники - энергетик ке, металлургии, биологии, медицине, для' контроля технологическими процессами и т. д. Снижение динамической погрешности позволяет сократить расход сырья и повысить качество выпускаемой продукции.

Claims (2)

1. (54) СПОССВ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ РЕГИСТРИРУЮЩЕГО ПРИБОРА Изобретение относитс  к области изм рительной техники и может быть испопьаовано при создании быстродействующих самопишущих электромехаш1ческих приборов высокого класса точности, В совремеш1Ь1х электромеханических быстродействующих самопишущих приборах используетс  способ стабилиаацш чувствительности путем применени  глубокой отр1щательной обратной св зи часть выходного параметра пре.образуетс  с помощью прецизионного обратного преобразовател  в иапр жшше, которое вычитаетс  иа выходного, згропорционального информативному параметру, причем разностный сигнал усиливаетс  и преобразуетс  регистнрующим прибором в отклонение указател  Il|, Известный способ поевол ет С1шзить в 1 ч- К В раз i Ъ - петлевое усиле1ше; К, В - коэффициент передачи пр мой и обратной ветви) значение статической погрешности, но не дает возможности уменьшить динамическую погре ность, возникающую временной и температурной нестабильности параметров регистратора. Указанна  нестабильность приводит к изменению коэффициентов дифференциального уравнени , описывающего регистрирующий прибор. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  способ стабилизации чувствительности регистрирующего прибора , ааключаюищйс  в том, что на вход регистрирующего прибора поочередно подают информативный параметр и высокостабильные сигналы, служащие дл  вычерчивани  координатной сетки /2j. Изменение чувствительности таким образом корректируетс  изменением мааитаба. Указанный способ, , пр1ш тый за прототип , реализован в устройстве дл  регистрации хода характеристики по крайней мере одной измер емой величины. Недостатком указанного способа  вл етс  невозможность исключени  динамических погрешностей из-за временной и темпёратурной нестабильности регистрирующего прибора. Объ сн етс  это тем, что во врамеш и от температуры измен етс  помимо коэффициентов схемы в установившемс  режиме моменты инерции и успокоени , из-за чего, в свою очередь, изме н ютс  коэффициенты дифференциального уравнеш1Я, описывающего 1фибор, .Это при водит к тому что значение динамической погрешности в услови х, отличаю:цихс  от н рмальных, значительно превышает ее значение при нормальных услови х эксплуатации . Целью изобретени   вл етс  минимиза ци  динамической погрешности, возникающей при изменении условий скрулсающей среды (температуры, вла кности, дав е ш  и т д.) в широких пределах, старении и замене элементов схемы прибора. Это достигаетс  тем, что в способе, включающем операцию поочередной подачи на вход прибора регистрируемого и опорных сигналов, модел11руют номинальную динамическую характеристику прибора подают опорные сигналы на вход прибора и модели, их выходные сигналы сравниBaioTj выдел ют разностный сигнал, который усиливает, выпр мл ют, интегрируют и используют-дл  управлени  параметрами регулируемых элементов регистрирующего прибора Кроме того, интервал времени регистрации делают значительно большим, чем интервал време ш калибровки , а частоты калибровочных сигналов выбирают соответствующими начальному, среднему п конечному участкам амплитуд но-частотной характеристики регистрхфую щего прибора,. На фиг. 1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 - эпюры напр исений на входах и выходах его элементов. Устройство содержит регистрирующий прибор 1, автоматический переключатель 2, источник 3 onopiibix сигналов, электри ческую модель 4 прибора, представл ющую собой устройство, динамическа  характеристика которого совпадает с номинальной динамической характеристикой прибора, безынерционный согласующий преобразователь 5, вычитающее устройство 6, усилитель 7, фазочувствительный вьшр митель 8, переключатель, 9, интегр торы 10. Устройство работает следующим образом . На вход регистрирующего прибора 1 с помощью автоматического переключател  2 поочередно подаютс  регистрируемый Х/х и опорные l/oM,,l/oni.iVon,,.-сигналы переменного тока. Последние создаютс  источником 3. Эпюры регистрируемого . V и опорных I/on,i otJv- oUti сигналов изображены на фиг. 2, а. Опорные сигналы имеют неодинаковую частоту, что необходимо дл  подстройки различных участков амплитудно-частотной (АЧХ) и фазо-частотной (ФЧХ) характеристик. Дл  простоты будем считать, что электрическа  схема регистирующего прибора представл ет собой минимально-фазовую цепь, т. е. изменение амплитудно-частотной характеристики всегда св зано с изменением фазо-частотной характеристики, пр1«ем подстройку можно осуществл ть только АЧХ или ФЧХ Различающиес  по частоте напр жени  источника опорных сигналов с помощью автоматического переключател  2 поочередно подаютс  на входы регистрирующего прибора 1 и его электрической модели 4, выполненной ИЗ высокостабильных элементов. Отклонение указател  регистрирующего прибора с помощью безынерционного согласующего преобразовател  5 преобразуетс  в электрический сигнал. Напр лсени  с выходов согласующего преобразовател  SIW Uoiipj,...l/o,y и моделиЦопллм пад - l/onMt, (фиг. 2, б) подаютс  на вычитающее устройство 6, с выхода которого снимаютс  разностные напр   ени  Уву,iVeiv.-Ue;j L (фиг. 2, в), которые усиливаютс  усилителем 7, выпр мл ютс  фазочувствительным выпр мителем 8, цепь управлени  которого св зана с источником и через автоматический переключатель 9 подаютс  на интеграторы 1О. 1 ыходные параметры интеграторов 1О инт (фиг. 2, г) служат дл  регулировани  управл емыми элементами, которые выполнены так, что позвол ют измен ть коэффициенты дифференциального управлени , описывающего регистрирующий прибор. В исходном состо нии при нормальных услови х эксплуатации коэффршиенты дифференциальных уравнений регистрирующего прибора 1 и модели 4 равны и их амплитудночастотные характеристики од шаковы. При изменении условий окружающей среды (температуры, давлени , влажности и т, д.), при старении и замене элементов регистрирующего прибора коэффициенты дифференциального уравнени  отличаютс , вследствие чего амплитудночастотна  характеристика регистрирующего прибора 1 и модели 4 станов тс  неодинаковыми Различие выражаетс  в по влении на выход шгаитающего устройства разности сигналов. Эти сигналы усиливаютс , выпр мл ютс  и интегрируютс . Выходы интегразоров соединены с цеп ми регулировани  управл емых элементов , служащих дл  итстгройки коэффициентов дифференциальног© уравнени  регистрирующего прибора 1. Регулирование ведетс  до момента совпадени  . амплитудно-частотных характеристик регистргфующего прибора 1 и модели 4. Электромеханические быстродействующие регистрирующие пр1Йез ы наход т , весьма широкое применение в различlobix . област х науки и техники - энергети ке, металлургии, биологии, медицине, дл  контрол  технологическими ч юнессами и т. д. Снижение динамической иогрешности пЬзвол ет сократить расход сьфь  и повысить качество выпускаемой щ)одукции. Формула изобретени  1. Способ стабилизации чувствительности регистрирующего прибс$ а, включаю щий поочередную подачу на прибор регис рируемого и опорных сигналов, о t л ичающийс  тем, что, с целью минимизации динамической погрещности при изменении параметров элементов прибс а, моделируют номинальную динамическую х актеристику прибора, подают опорные сигналы на вход Щ)ибора и модели, их выходные сигналы сравнивают, выдел ют разностный сигнал, который усиливают, вьшр мл ют, интегрируют и используют дл  управлени  параметрами регулируемых элементов регистрирующего прибора. 2.Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что интервал времени измерени  аепают значительно болыним, чем интервал времени калибровки. 3.Способ поп.п.1и2, отличающийс  тем, что частоты калибровочных сигналов выб1фают соответствующими начальному, среднему и конечному участкам амплитудно-частотной характеристики регистрирукидего прибора . Источники информации, гфин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США N 3739384, кл.,34в-1И, 1973.
2. 2.Патент ФРГ NS 2434963, кл. 21 е 13/О4, 1975.