Способ измерения электрических параметров датчика

Способ измерения электрических параметров датчика

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам измерения параметров цепей с сосредоточенными элементами, например электрических параметров датчиков физических величин и процессов. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия Способ предусматривает возбуждение измерительной цепи, в которую .включен датчик, электрическим током, измерение реализации электрического сигнала на выходе измерительной цепи, сравнение результатов изменений с моделью реализации электрического сигнала соответствующей электрической цепи, в которую включен датчик и в которой возбужден электрический ток, изменение параметров датчика в модели реализации электрического сигнала до получения совпадения сравниваемых реализаций электрического сигнала и определение искомого параметра по результату сравнения. Особенностью изобретения является использование в качестве электрического сигнала хаотического электрического сигнала, а в качестве измерительной цепи - нелинейной цепи.4 ил. ё

Ф

СОЮЗ СОВГ-ТСКИХ

СОЦИАЛИС тИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 17/00

ГосудАРстВенный комитет

П ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flF И ГКНТ СССР!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4688906/21 (22) 03.05.89 (46) 15.10.91. Бюл. N 38 (71) Институт прикладной физики АН БССР (72) Е,В.Чернухо и В.Н,Крылович (53) 621.317.733(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 636546, кл, G 01 R 17/10, 1976. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДАТЧИКА (57) Изобретение относится к способам измерения параметров цепей с сосредоточенными элементами, например электрических параметров датчиков физических величин и процессов. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия. Способ предусматривает возбуждение

Изобретение относится к способам измерения параметров цепей с сосредоточенными элементами, например электрических параметров датчиков физических величин и процессов.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия, На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства, реализующая способ измерения электрических параметров датчика; на фиг,2 и 3 — зависимости реакции блока сравнения от разницы параметров хаотической цепи и времени измерений; на фиг.4 — зависимость чувствительности устройства для измерения электрических параметров датчика от времени измерений.

Устройство измерения электрических параметров датчика включает датчик 1, из„SU 1684691 А1 измерительной цепи, в которую включен датчик, электрическим током, измерение реализации электрического сигнала на выходе измерительной цепи, сравнение результатов изменений с моделью реализации электрического сигнала соответствующей электрической цепи, в которую включен датчик и в которой возбужден электрический ток, изменение параметров датчика в модели реализации электрического сигнала до получения совпадения сравниваемых реализаций электрического сигнала и определение искомого параметра по результату сравнения. Особенностью изобретения является использование в качестве электрического сигнала хаотического электрического сигнала, а в качестве измерительной цепи— нелинейной цепи,4 ил.

6 мерительную цепь 2, блок 3 сравнения и блок 4 моделей.

При этом датчик 1 включен в измерительную цепь 2, выход которой подключен на один вход блока 3 сравнения, выход которого соединен с входом блока 4 моделей, Ch один выход которого подключен к второму К 1 входу блока 3 сравнения, другой выход слу- а жит для вывода значения диагностируемого параметра.

Устройство измерения электрических юЪ параметров датчика работает следующим образом.

Датчик 1, включенный в электрическую измерительную цепь 2, в которой возникают хаотические колебания, изменяя свои электрические параметры, например L, С, R и т.д„ влияет на параметры хаотической цепи, описывающей состояния этой цепи, что приводит

1681691 к изме<1t tllslM F3 р .ализации хаоти веко о процесса, Реализация хаотического процесса от цепи 2 поступает на первый вход блока 3 сравнения, на второй вход поступает реализация хаотического процесса с блока 4 моделей. Блок 3 сравнения должен оценить похожесть реализаций хаотического процесса на своих входах. При отсутствии априорных сведений о статистике сравниваемых реализаций обычно для этих целей используются коррелометры. По результату сравнения блок 4 моделей вырабатывает новую модельную реализацию, более похожую на измеренную, и так до тех пор, пока не будет найдена наиболее похожая или достаточно похожая модельная реализация. Сопоставленный с этой найденной реализацией параметр хаотической системы будет функцией от диагностируемого параметра датчика.

Для работоспособности способа необходима идентичность реализации процесса в хаотической системе устройства измерения электрических параметров датчика при одном и том же значении параметра диагностируемого элемента. Это свойство гарантируется детерминированностью. самой хаотической системы, стабильностью вс .х элементов системы во времени, точностью установки начальных условий системы перед каждым актом измерения.

Вопрос о принципиальной реализуемости и эффективности способа выясняется при помощи численного эксперимента. В качестве модели хаотической системы использовано отображение логистического типа хн1 == 4W (1 — х )хь хорошо изученное теоретически, где х анализируемая переменная хаотической системы (xl -- текущее значение; х+ — значение на следующем такте модели; хо — начальные условия модели);

W — параметр хаотической системы, подлежащий диагностике (W = 0„,1). Диагностируемый элемент моделируется как составная часть делителя напряжения с коэффициентом деления И/, Поэтому, зная И/, не трудно определить значение диагностируемого элемента. Идентичность пары реализаций хаотического процесса определялась по значению коэффициента их парной корреляции. Параметры модели были выбраны произвольно в диапазоне возникновения хаотических колебаний: О/о = 0,928, хо = 0.5.

На фиг.2 приведена зависимость коэффициента парной корреляции двух реализаций от величины рассогласования параметров модели двух реализаций AW == W1 - W>, где

Wo — параметр опорной реализации; И/,— параметр рассогласованной реализации: при разных длинах коррелированных реализации r = 20 ..26 тактов. На фиг.3 показан центральный участок фиг,2 в увеличенном масштабе.

Приведенные зависимости говорят о

5 достаточно регулярной структуре измерительной функции и о достаточной величине ее диапазона монотонности по параметру рассогласования AW, что позволяет использовать хаотическую систему для изме10 рения.

Для выяснения скорости роста точности способа измерений при увеличении t была выполнена зависимость производной коэффициента корреляции по параметру хаоти15 ческой системы при разных длинах

dК реализации: — — — (Wo, т). Результат предdW ставлен на фиг.4, ось ординат — в логарифмическом масштабе.

20 Иэ фиг.4 видно, что точность быстрее растет с увеличением г(характеризует время измерений) линейно, в диапазоне

z = 25...34 — экспоненциально.

Использование способа целесообразно

25 во всех тех случаях, когда требуется большая точность при жестких ограничениях на время измерения, например в сканирующих системах неразрушающего контроля, в сенсорных системах роботов и т.п.

30 Датчик может быть включен в цепь вместо любого иэ элементов цепи, в зависимости от того, какой параметр в характеристике датчика доминирует — R, L или С.

35 По сравнению с прототипом предлагаемый способ за счет получения и обработки более сложной реализации хаотического процесса позволяет получить большой поток информации о параметре датчика, что

40 приводит к более быстрому росту точности от времени измерения, а это приводит или к увеличению точности, или к повышению быстродействия, или к тому и другому одновременно.

Формула изобретения

Способ измерения электрических параметров датчика, включающий возбуждение измерительной цепи, в которую включен

50 датчик, электрическим током, измерение реализации электрического сигнала на выходе измерительной цепи, сравнение результатов измерений с моделью реализации электрического сигнала соответствующей

55 измерительной цепи, в которой включен датчик и в которой возбужден электрический ток, изменение параметров датчика в модели реализации электрического сигнала до получения совпадения сравниваемых ре1684691

0,5 — 5 — 4 — 3 — 2 — 1 Î 1 г 3 4 лая

-5

Риа. 2 ализаций электрического сигнала и определение искомого параметра по результатам сравнения, отличающийся тем,что, с целью повышения точности и быстродействия, в качестве электрического сигнала используют хаотический электрический сигнал, а в качестве измерительной цепи используют нелинейную цепь.

1684691

0 гу †(w,,т)

0g — б

Р й7 го М 40 Г

Составитель В. Ежов

Редактор А. Маковская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Максимишинец

Заказ 3503 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101