Способ измерения нелинейности интеграторов
Патент 991442
Авторы
Способ измерения нелинейности интеграторов
Иллюстрации
Реферат
ИСАНИЕ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<и 1
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)N. Кл. (22) Заявлено 31. 08.81(21) 3332646/18-24
G 06 G 7/18
6 01 R 35/04 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Гаеудлретаапей кфмвщт
СССР вв левам eooipeteee11 и втхфытий (53) ) ДК 681,335 (088.8) Опубликовано 23.01,83. Бюллетень М 3
Дата опубликования описания 23.01.83
А.Н,Иогилевский, В.А.Славный, И.Ç.Та ян Яра,.А.
»Ф :. ° ;
1 - . .:1 ;
Ордена Ленина институт геохимии- и Эйащ тй щ1 ой химии им. В.И.Вернадского (72) Авторы изобретения нова (7l ) Заявитель
t (54) СПОС06 ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ
ИНТЕГРАТОРОВ
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к интеграторам электрических сигналов, и может быть использовано при проверке прецизионных интеграторов.
Известен способ измерения нелинейности измерительных приборов, в частности интеграторов электрических сигналов, основанный на подключении к поверяемому прибору эталонного элект- о рического сигнала выбранного уровня(1)
Недостатком известного способа явг ляется необходимость в большом количестре источников эталонного сигнала для того, чтобы перекрыть весь рабо- и чий диапазон поверяемого прибора, Известен также способ деления эталонного сигнала регулируемым прецизионным делителем, что позволяет использовать только один эталонный сиг- нал (2 (.
Однако, хотя точность резистивных делителей напряжения выше, чем точность, с которой аттестуются источники эталонного сигнала, она недостаточна для измерения в широком диапа= зоне нелинейности прецизионных интеграторов электрических сигналов, составляющей тысячные доли процента.
Так, например, прецизионный делитель одного из лучших отечественных потенциометров типа Р345 обеспечивает погрешность 10 Ф для напряжения 1В, 5 10 В для напряжения = 1 мВ и
4, I 10 Ф для напряжения О,1 мВ.
Цель изобретения - повышение точ-" ности измерения нелинейности интеграторов в широком диапазоне.
Указанная цель достигается тем, что согласно способу измерения нелинейности интеграторов, основанном на интегрировании входных сигналов выбранных уровней в течение заданного интер" вала времени и сравнении отношения результатов интегрирования каждого уровня с отношением величин выбранных
3 9914 уровней, указанные уровни формируют путем последовательного деления начального выбранного уровня входного сигнала в заданное число раз, интегрирование для каждого выбранного уровня производят дважды на каждом интервале интегрирования, причем при каждом интегрировании начальный выбранный уровень входного сигнала равен поделен" ному на два начальному выбранному 1б уровню предыдущей операции, а нелинейность определяют по отношению начального выбранного уровня и поделенного на два на каждом интервале ин" тегрирования. 1S
При осуществлении предлагаемого способа целесообразно номинальное значение коэффициента деления выбрать равным двум. В этом случае точное значение коэффициента деления может 20 быть измерено самим поверяемым ин.,тегратором с погрешностью, определяемой только сходимостью .показаний интегратора.
На чертеже изображен вариант струк-, 2s турной электрической схемы устройства, которое реализует предложенный способ измерения нелинейности интеграторов.
Устройство содержит источник 1 с 3о регулируемым напряжением, на входе которого включены вольтметр 2 и делитель напряжения, состоящий из резисторов 3 и 4. Поверяемый интегратор 5 соединен с делителем через переключатели 6 и 7. Значения сопротивлений резисторов 3 и 4 выбраны равными для того, чтобы коэффициент деления был равен двум. Номинальные значения резисторов 3 и 4 должны быть много меньшими (Ф 10 раз) величины входно4
ro сопротивления поверяемого интегратора. При необходимости влияние входного сопротивления может быть учтено расчетным путем.
При осуществлении предложенного способа на выходе источника 1 устанавливают по вольтметру 2 напряжение„ приблизительно равное максимальному входному напряжению поверяемого интегратора 5 (например 20 В). Устанавливают переключатель б в верхнее по схеме положение, а переключатель 7в нижнее по схеме положение и интег" рируют входной сигнал этого уровня, Затем переводят переключатель б в нижнее по схеме положение и, тем самым, делят входной сигнал в два раза, 42 ф т.е. до 10 В, Этот сигнал (10 B) интегрируют поверяемым интегратором 5.
Затем устанавливают на выходе источника 1 напряжение приблизительно 10 8, переводят переключатель 6 в верхнее по схеме положение и интегрируют указанный сигнал источника 1, далее переводят переключатель 6 в нижнее положение и интегрируют деленный в два раза сигнал (5 8). Устанавливают на выходе источника 1 напряжение 5 В, переводят переключатель 6 в верхнее по схеме положение и повторяют все операции, последовательно уменьшая напряжение на выходе источника 1, пока не будет перекрыт весь рабочий диапазон поверяемого интегратора 5.
Нелинейность интегратора 5 оценивают, сравнивая отношение результатов интегрирования сигналов каждого из выбрай ных уровней до и после деления.
Пример. Расчет нелинейности интегратора по результатам измерений.
Допустим, что интегратор исполь" зуется для измерения количества электричества в прецизионной кулонометрии с контролируемым потенциалом рабочего электрода. В этом случае интегр(1руемый сигнал экспоненциально уменьшается во времени.
При измерении нелинейности в со" ответствии с предложенным способом входные сигналы U до деления в К раз
l и входные сигналы Uj после деления в
К раз связаны соотношениями
О„=к, ("1
Если А - и А" - показания интегра1 1 тора при интегрировании соответст1 венно входных сигналов U„ в течение времени t< и 0„ в течение времени то нелинейность интегрирования на (И участке входных сигналов от U. до U
1 равны д(. П
1 1.L
Можно показать, что общая погрешность интегрирования, обусловленная нелинейностью, выражается соотношением и иел=(К-") — д (<)
1=4 "1 НЮХ
991442 6 (4) принимает необходимости в эталонной аппаратуре высшего класса. Этому же способствует и возможность поверки делителя самим поверяемым прибором.
При К=2 соотношение вид нел=„ „г. 1иЕк формула изобретения
ВНИИПИ Заказ 136/68 Тираж 704 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Для повышения точности коэффициент деления делителя, образованного резисторами 3 и ч, может быть измерен самим поверяемым интегратором 5. Для этого
<0 интегратором 5 измеряют отдельно падейие напряжений на резисторе 3 (пере ключатели 6 и 7 при этом устанавливают в верхнее по схеме положение) и на резисторе 4 (переключатели 6 и 7
15 устанавливают в нижнее по схеме положение) . С наибольшей точностью предложенный способ реализуется, если номинальный коэффициент деления делителя. образованного резисторами 3 и 4, равен двум, т.е. если показания интегра тора 5 при измерении падения напряжения на резисторах 3 и 4 практически одинаковы. В этом случае полностью отсутствует влияние на точность изме.
25 рения коэффициента деления нелинейности поверяемого интегратора и вели. чины его входного сопротивления.
Преимуществом предложенного способа измерения нелинейности интеграторов по сравнению с известным способом является существенно более высокая точность, так как его погрешность определяется не погрешностью эталонных источников или прецизионного де- З5 лителя, как в известных способах, а только стабильностью за время измерения источника питания делителя wa=.. пряжения, резисторов делителя и самого поверяемого интегратора. указанное4в обстоятельство значительно упрощает реализацию способа, поскольку нет
Способ измерения нелинейности интеграторов, основанный на интегрировании входных сигналов выбранных уровней в течение заданного интервала времени и сравнении отношения результатов интегрирования каждого уровня с отношением величин выбранных уров- . ней, причем указанные уровни формируют путем последовательного деления начального выбранного уровня входного сигнала в заданное число раз, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне, интегрирование для каждого выбранного уровня производят дважды на каждом интервале интегрирования,. причем при каждом интегрирова" нии начальный выбранный уровень сигнала равен поделенному на два начальному выбранному уровню предыдущей операции,.а нелинейность определяют по отношению начального выбранного уровня и поделенного на два на каждом интервале, интегрирования.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Потенциометр постоянного тока поуавтоматический с автономной про веркой, Р345. Описание техническое и инструкция по эксплуатации. Завод
ЗИП 1975 °
2. Маликов С. Ф. Введение в технику измерений. Иашгиз, 1952, с.207 (прототип).