Устройство для измерениялинейных перемещений

Устройство для измерениялинейных перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е )794357

ИЗОЬРетИНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.11.78 (21) 2690685/18-28 с присоединением заявки— (23) Приорнтет— (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (51) М.,Кл.з G 01 В 7/02

Тосударствеииый комитет

:cccp по делам изобретеиий ц открытий (53) УДК 531.717 (088.8) (45) Дата опубликования описания 22.01.81 (72) Авторы изобретения

В. К. Чертыковцев и Г. H. Яговкин

t, Ф

Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева

1.. (71) 3 а яв и тель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ

ПЕРЕМЕЩЕН И Й

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения различных физических величин, например вибраций, давления, уровня и т. д., представленных в виде линейных перемещений.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее дифференциальный преобразователь и блок обработки сигнала преобразователя fl).

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению, является устройство для измерения линейных перемещений, содержащее дифференциальный первичный преобразователь с двумя выходами и блок обработки сигналов преобразователя 12).

В основу работы известного устройства положен метод повышения точности измерения путем исключения нестабильных коэффициентов а, ... а„функции преобразования, описываемой в общем случае полиномом вида у=а0+а х+...+а,х".

Недостатком прототипа является невысокая точность измерения, обусловленная невозможностью исключения нестабильных коэффициентов при степенях полинома выше второй.

Цель изобретения состоит в повышении точности измерения для преобразователей с функцией преобразования, описываемой

IIoëèномом л-ой степени.

Эта цель достигается за счет того, что устройство снабжено последовательно соединенными блоком алгебраического сложения и (n — 2) блоками понижения степени полинома, блок обработки сигналов преобразователя выполнен в виде последовательно соединенных схемы задания эталонного сигнала, узла вычитания и узла деления, блок алгебоаического сложения соединен с выходами дифференциального первичного преобразователя, а выход последнего блока понижения степени соединен с вторыми входами узлов вычитания и деления. Каждый блок понижения степечи полинома выполнен в виде двух схем задания эталон20 ных сигналов разных знаков и узла вычитания, подключенного к выходам схем задания эталонного сигнала.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства преобразователя, функция преобразо25 вания которого описывается полиномом четной степени, например второй; на фиг.

2 — блок-схема устройства для преобразователя с функцией преобразования, описываемой полиномом нечетной степени, наЗ0 пример третьей.

794357 у е + у 2 — — 2ао+ 2а2х . (7) 20

У- g4= РаОх (9) у,— g2 = 2а;х. (2) g 5= 8a 20(х-. ; 0) . (10) д 5 — (у 3 — g )= 8а20.

g3 — — 2ае (х+ О). (у .: — y )О (° о) У5 -(У3 — У.|Е (у,— У2) . О

УЗ (gl У2) (Е5) Устройство по фиг. 1 содержит блок 1 алгебраического сложения и блок 2 обработки сигналов преобразователя, в состав которого входит схема 8 задания эталонного сиг à.ëà,,узел 4 вычитания и узел 5 деления. Выход блока 1 алгебраического сложения соединен со вторыми входами узлов

4, 5 вычитания и деления и входом схемы

8 задания эталонного сигнала. Выход схемы 8 соединен с первым входом узла 4 вычитания, выход которого соединен с первым входом узла 5 деления, котопый является выходом устройства.

Ко входам блока 1 алгебраического сложения подключены выходы дифференциального первичного преобразователя б.

Устройство по фиг. 2 содер?кит вклеоченный между блоком 1 алгебраического сложения и блоком 2 обработки сигналов преоо?азователя блок 7 по.еее.кения cT"пепи

I!OJ" JlFIOiA B. 3TOT б IOI4 CO3CP?!

8 и задания эталоне4ых сигналов рази ех знаков и узел 10 Вы еитаееия.

Устройство на фиг. 1 работает следующим образо л.

На вход блока 1 алгебраического сложения с выхода дифференциального преобразователя б поступают два сигнала уе и д2, описываемые полиномом четной степени, напримср, второго порядка уе = ао+ аех+ а2х у,=а,+-а,(— х)+а,(— х), (1) где х — измеряемая величина, ap, al, a2— елоэффициснтье функции преобразования, зависящие от изменения температуры окружающей соеды, старения элементов схемы и т. д., т. е. нестабильно. Сигнал на выхо де блока 1 алгебраического сложения будет соответствовать выражению

В схеме 8 задания эталонного сигнала в сигнал, описываемый уравнением (2), вводится стабильная постоянная составляющая О., которая по своей физической сущности соответствует измеряемому параметру х, в данном случае — перемещениео, в результате этого на выходе схемы 8 получаем сигнал д3.

На выходе блока 4 вычитания получим сигнал равный у3 — (gl — у2) = 2a!0, (4) Сигналы, описываемые выражениями (2) и (4), поступают на вход узла 5 деления, на выходе которого получим вычислен-!

Ioe значение измеряемого параметра х.

Как видно из выражения (5), на точность измерения х уже не оказывают влияния нестабильные коэффициенты ар, ае, а2 функции преобразования, Описываемое устройство по фиг. 2 работает следующим образом.

На вход блока 1 алгебраического сложения с выхода дифференциального преобразователя поступают два сигналя у е и

10 g 2, описываемые полиномом нечетной степ"н.е, например, третьего порядка

y, = a„-+ a l:- + a2- + a.:

g 2 =аО+а1(— х) +а21 — х)2 — а" (— х)3 (о)

В этом случае сигнал на выходе алгебраического блока 1 будет описываться выражением:

Этот сигнал поступает па входы схем 8 и 9, на выходе которых иолуч",!o-, сигналы д.- и

g4i COOTBPTCTIlCHIIO: у 3 = 2ао+2а2(х+О) д 4 — — 2ао+ 2а2 (х — О ) . (8),:ocëå вычитания этих сигналов в узле 10 вычитания

30 с;:п:; л, описываемый уравнснием (9), поcI;.еаст в сх"му 8 блока обработки сигна. î". В схс ле 8 задания эталонного сигнала

=iio"о блока к исходному vçмерясмому па,с; .тру х добавляется стабильная постосостзвляющая О, которая, по своей

1;п-.i i..=cl:o!I природе соответствует парамет40 х. В результате этого на выходе схемы

I!o,7ччае3е сигнал д 5.

i иг. ал на выходе узла 4 вычитания блока

2 обработки сигналов описывастся выпажеIII I CМ:

По oTI!ошению сигналов, поступающих в уз л 5 блока 2 обработки сигналов, опреде,7F ется вычисленное значение измеряемого параметра х в виде

В выра?кение (12), которое по своему

50 виду идентично (5), не вошли нестабильные коэффициенты ао ... а3, следовательно, они не оказывают влияния на точность измерения параметра х с помощью преобразователя, функция преобразования которого опи65 сывается полиномом третьей степени.

794357

Фор,мула изобретения

Фиг.2

Составитель И. Юрьева

Техред В. Серякова

Редактор И. Гохфельд

Корректор И. Осиповская

Заказ 1754/61 Изд. № 135 Тираж 672 Подписное

НПО

ПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Если функция преобразования описывается полиномом еще более высокой степени, например, четвертой, то в структурную схему устройства по фиг. 1 вводится блок 7 понижения степени. Если функция преобразования описывается полиномом пятой степени, то в структурную схему устройства по фиг. 2 вводится второй блок 7 понижения степени и т. д. Во всех случаях выходная величина х после соответствующей обработки сигналов первичного преобразователя описывается линейным уравнением типа (5) или (12) .

1. Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее дифференциальный первичный преобразователь с двумя выходами и блок обработки сигналов преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения для преобразователей с функцией преобразования, описываемой полиномом и-OH степени, оно снабжено последовательно соединенными блоком алгебраического сложсния и (n — 2) блоками понижения степени .олинома, блок обработки сигналов преобразователя выполнен в виде последовательно соединенных схем задания эталон5 ного сигнала, узла вычитания и узла деления, блок алгебраического сложения соединен с выходами дифференциального первичного преобразователя, а выход последнего блока понижения степени соединен с

1р вторыми входами узлов вычитания и делеHHSI, 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый блок понижения степени полинома выполнен в виде двух схем

15 задания эталонных сигналов разных знаков и узла вычитания, подключенного к выходам схем задания эталонного сигнала.

Источники информации, принятые во

20 внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

AЪ 38б233, кл. G 01 В 7/14, 1970.

2. Бломберг Э. М. и др. Измерительноинфовмационные системы перемещений вы25 сокой точности. Приборы и системы управлс:шя, . и б, 1976, с. 23 (прототип).