RU2468334C1 - Method of correction of results of measurement by strain gage bridge transducer with tool amplifier - Google Patents

Method of correction of results of measurement by strain gage bridge transducer with tool amplifier Download PDF

Info

Publication number
RU2468334C1
RU2468334C1 RU2011120285/28A RU2011120285A RU2468334C1 RU 2468334 C1 RU2468334 C1 RU 2468334C1 RU 2011120285/28 A RU2011120285/28 A RU 2011120285/28A RU 2011120285 A RU2011120285 A RU 2011120285A RU 2468334 C1 RU2468334 C1 RU 2468334C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
input
divider
output
amplifier
Prior art date
Application number
RU2011120285/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Быков
Юрий Николаевич Петроченко
Валерий Владимирович Синдинский
Андрей Яковлевич Стерлин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority to RU2011120285/28A priority Critical patent/RU2468334C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2468334C1 publication Critical patent/RU2468334C1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: mode of determination of additive and multiplicative errors obtained at different temperature levels and memorised in corresponding memory storages is used. Procedure of measuring device heating is performed between operating modes of standard measurements. Then in mode of standard measurements previously found errors are excluded from results of measurements by means of subtraction and division. Switch to standard mode from mode of determination of specified errors is done on operator command.
EFFECT: excluding systematic additive and multiplicative component of errors included in operating measuring signal.
1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к разработке методов повышения точности измерений при воздействии мешающих факторов (изменений температуры, электрические помехи и т.д.). Оно может быть использовано в устройствах с тензометрическими мостовыми датчиками, запитанными постоянным током при измерении физических параметров.The invention relates to measuring equipment, in particular to the development of methods to improve the accuracy of measurements when exposed to interfering factors (temperature changes, electrical noise, etc.). It can be used in devices with strain gauge bridge sensors powered by direct current when measuring physical parameters.

Известен ряд методов, способствующих получению достоверных результатов измерения при воздействии мешающих факторов, например, «Способ калибровки измерительных систем» патент РФ №2262713, МПК G01R 35/00, «Способ градуировки измерительных каналов тензометрических систем» патент РФ №2006789, МПК G01B 7/18.A number of methods are known that contribute to obtaining reliable measurement results under the influence of interfering factors, for example, “Method for the calibration of measuring systems” RF patent No. 2262713, IPC G01R 35/00, “Method for the calibration of measuring channels of tensometric systems” RF patent No. 20066789, IPC G01B 7 / eighteen.

Недостатком указанных способов является необходимость создания образцовых сигналов и с их использованием периодически, методом аппроксимации, корректировать передаточные характеристики измерительного канала. Такой подход требует большого объема вычислительных операций, что значительно снижает быстродействие измерительных устройств.The disadvantage of these methods is the need to create exemplary signals and using them periodically, using the approximation method, to adjust the transfer characteristics of the measuring channel. This approach requires a large amount of computational operations, which significantly reduces the performance of measuring devices.

Наиболее близким (прототипом) предлагаемого способа является способ, приведенный в учебном пособии для вузов «Измерение электрических и неэлектрических величин» авторы Н.Н.Евтихеев, Я.А.Купершмидт и др. под общей редакцией Н.Н.Евтихеева. М.: Энергоатомиздат, 1989 г. (с.120-123).The closest (prototype) of the proposed method is the method described in the textbook for universities "Measurement of electrical and non-electrical quantities" authors N. N. Evtikheev, Ya. A. Kupersmidt and others, under the general editorship of N. N. Evtikheev. M .: Energoatomizdat, 1989 (p. 120-123).

Известный способ основан на наличии двух идентичных измерительных цепей. По одной из которых проходит измерительный рабочий сигнал, а по другой эталонный сигнал. Затем операциями вычитания и деления из измерительного сигнала удаляются систематические аддитивные и мультипликативные погрешности.The known method is based on the presence of two identical measuring circuits. One of which passes the measuring working signal, and the other a reference signal. Then, the systematic additive and multiplicative errors are removed from the measuring signal by the operations of subtraction and division.

Недостатком данного способа является наличие двух измерительных каналов, абсолютно одинаковые характеристики которых труднодостижимы по причине необходимости полной идентичности элементов их составляющих и внешних воздействий, в которых они находятся, нарушение перечисленных условий вносят искажения в процедуру исключения указанных погрешностей, что приводит к снижению точности измерения.The disadvantage of this method is the presence of two measuring channels, absolutely identical characteristics of which are difficult to achieve due to the need for complete identity of the elements of their components and the external influences in which they are located, violation of the listed conditions introduces distortions into the procedure for eliminating the indicated errors, which leads to a decrease in the measurement accuracy.

В предлагаемом способе используется только один измерительный канал, который периодически переводится в режим измерения величин аддитивных и мультипликативных составляющих систематической погрешности, а затем посредством операций вычитания и деления производится очищение рабочего измерительного сигнала от названных выше погрешностей.In the proposed method, only one measuring channel is used, which is periodically transferred to the mode of measuring the values of the additive and multiplicative components of the systematic error, and then, through the operations of subtraction and division, the working measuring signal is cleared of the above errors.

Техническим результатом изобретения является увеличение точности измерения.The technical result of the invention is to increase the accuracy of measurement.

Указанный технический результат достигается тем, что в способ коррекции результатов измерения тензометрическим мостовым датчиком с инструментальным усилителем, запитанным двуполярным постоянным напряжением, вводят режим контроля систематических аддитивных и мультипликативных погрешностей, с дальнейшим исключением их из результатов измерений посредством операции вычитания и деления, для чего между рабочими режимами штатных измерений организуют процедуру принудительного нагрева измерительного устройства и на заданных температурных уровнях по первой управляющей команде измерительную диагональ тензометрического мостового датчика отключают от дифференциального входа инструментального усилителя, закорачивают и заземляют дифференциальный вход инструментального усилителя, в результате чего на выходе инструментального усилителя получают сигналThe specified technical result is achieved by the fact that a control mode of systematic additive and multiplicative errors is introduced into the method of correcting the measurement results with a strain gauge bridge sensor with an instrument amplifier powered by a bipolar constant voltage, with their further exception from the measurement results by means of the subtraction and division operation, for which between workers modes of standard measurements organize the procedure of forced heating of the measuring device and at specified temperatures at the first control command, the measuring diagonal of the strain gauge bridge sensor is disconnected from the differential input of the instrument amplifier, short-circuit and ground the differential input of the instrument amplifier, resulting in a signal at the output of the instrument amplifier

Δадиi(K+ΔKi), гдеΔ adii (K + ΔK i ), where

Δадиi - аддитивная погрешность инструментального усилителя на i-м температурном уровне,Δ adi is the additive error of the instrumental amplifier at the i-th temperature level,

K - коэффициент усиления инструментального усилителя,K is the gain of the instrumental amplifier,

ΔKi - мультипликативная погрешность инструментального усилителя на i-м температурном уровне,ΔKi is the multiplicative error of the instrumental amplifier at the i-th temperature level,

этот сигнал запоминают в первом запоминающем устройстве и подают на инверсный вход первого сумматора, затем по второй управляющей команде на вход инструментального усилителя подают напряжение питания Un тензометрического мостового датчика, который предварительно делят на первом делителе на постоянный коэффициент М>>1, выбранный из условия функционирования инструментального усилителя в рабочем диапазоне, на выходе инструментального усилителя получают сигнал, равныйthis signal is stored in the first memory device and fed to the inverse input of the first adder, then, according to the second control command, the voltage U n of the strain gauge bridge sensor is fed to the input of the instrument amplifier, which is previously divided by a constant factor M >> 1 on the first divider selected from the condition the functioning of the instrument amplifier in the operating range, at the output of the instrument amplifier receive a signal equal to

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

который подают на прямой вход первого сумматора, из сигнала

Figure 00000001
вычитают сигнал Δадиi(K+ΔKi) и на выходе первого сумматора получают сигналwhich is fed to the direct input of the first adder, from the signal
Figure 00000001
subtract the signal Δ adii (K + ΔK i ) and at the output of the first adder receive a signal

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

его умножают на коэффициент М и получившуюся величину Un(K+ΔKi) делят на втором делителе на величину сигнала Un, результат деления - (K+ΔKi) заносят в i-ю ячейку второго запоминающего устройства, после этого по третьей управляющей команде сигнал

Figure 00000003
, идущий с выхода первого делителя, отключают от дифференциального входа инструментального усилителя, выход инструментального усилителя отключают от входа первого сумматора и подключают его к первому входу третьего делителя, при этом вход инструментального усилителя соединяют с измерительной диагональю механически ненагруженного тензометрического мостового датчика, в результате на первый вход третьего делителя с инструментального усилителя подают сигналit is multiplied by the coefficient M and the resulting value U n (K + ΔK i ) is divided in the second divider by the signal value U n , the result of the division is (K + ΔK i ) is entered in the i-th cell of the second storage device, after which the third control command signal
Figure 00000003
coming from the output of the first divider is disconnected from the differential input of the instrument amplifier, the output of the instrument amplifier is disconnected from the input of the first adder and connected to the first input of the third divider, while the input of the instrument amplifier is connected to the measuring diagonal of a mechanically unloaded strain gauge bridge sensor, resulting in the first the input of the third divider from the instrument amplifier gives a signal

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

где Ri - сопротивление тензорезисторов мостового датчика на i-м температурном уровне,where R i is the resistance of the strain gages of the bridge sensor at the i-th temperature level,

ΔRi - температурный разбаланс сопротивлений тензорезисторов мостового датчика на i-м температурном уровне,ΔR i - temperature imbalance of resistance of the strain gages of the bridge sensor at the i-th temperature level,

Δаддi - аддитивная погрешность тензометрического датчика и линий его связи с инструментальным усилителем на i-м температурном уровне,Δ addi is the additive error of the strain gauge sensor and its communication lines with the instrumental amplifier at the i-th temperature level,

по адресному сигналу, вырабатываемому блоком управления, величину (K+ΔKi) с выхода второго запоминающего устройства подают на второй вход третьего делителя, сигнал

Figure 00000004
делят на I величину (K+ΔKi), на выходе третьего делителя получают сигналby the address signal generated by the control unit, the value (K + ΔK i ) from the output of the second storage device is supplied to the second input of the third divider, the signal
Figure 00000004
divided by I value (K + ΔK i ), at the output of the third divider receive a signal

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

который записывают в i-ю ячейку третьего запоминающего устройства, после чего описанную процедуру повторяют на другом температурном уровне и так продолжают до тех пор, пока не будут пройдены все заданные температурные уровни, на этом режим определения систематических мультипликативных и аддитивных погрешностей завершают, по четвертой управляющей команде начинают режим рабочих измерений, выход инструментального усилителя отключают от первого входа третьего делителя, на вход инструментального усилителя с измерительной диагонали тензометрического мостового датчика подают сигналwhich is recorded in the i-th cell of the third storage device, after which the described procedure is repeated at a different temperature level and continues until all the specified temperature levels have been passed, in this mode of determining systematic multiplicative and additive errors is completed, according to the fourth control the team starts the mode of working measurements, the output of the instrument amplifier is disconnected from the first input of the third divider, to the input of the instrument amplifier with a measuring diagonal of tens metric bridge sensor signal fed

Figure 00000006
,
Figure 00000006
,

где ΔRri - изменение сопротивления тензорезисторов под воздействием измеряемых нагрузок,where ΔR ri is the change in resistance of strain gages under the influence of the measured loads,

на выходе инструментального усилителя образуется сигналa signal is generated at the output of the instrumentation amplifier

Figure 00000007
Figure 00000007

Этот сигнал подают на первый вход четвертого делителя, по адресной команде, подаваемой с блока управления, величину (K+ΔKi) подают из второго запоминающего устройства на второй вход четвертого делителя, на выходе четвертого делителя получают сигналThis signal is fed to the first input of the fourth divider, according to the address command supplied from the control unit, the value (K + ΔK i ) is supplied from the second storage device to the second input of the fourth divider, and a signal is received at the output of the fourth divider

Figure 00000008
,
Figure 00000008
,

который подают на прямой вход второго сумматора, по адресной команде, приходящей на третье запоминающее устройство с блока управления, сигнал

Figure 00000005
подают на инверсный вход второго сумматора, из сигнала
Figure 00000008
вычитают сигнал
Figure 00000005
и на выходе второго сумматора получают сигнал
Figure 00000009
, который на пятом делителе делят на величину Un, в результате получают чистый сигнал
Figure 00000010
, выборку значений (K+ΔKi) и
Figure 00000005
из ячеек памяти второго и третьего запоминающих устройств производят по сигналу с блока управления в зависимости от сигнала, поступающего на вход блока управления, от датчика температуры, управление всеми видами переключений при переходе с режимов рабочих измерений на режим определения систематических погрешностей производят посредством блока управления по команде оператора.which is fed to the direct input of the second adder, by the address command coming to the third storage device from the control unit, the signal
Figure 00000005
fed to the inverse input of the second adder, from the signal
Figure 00000008
subtract the signal
Figure 00000005
and at the output of the second adder receive a signal
Figure 00000009
, which in the fifth divider is divided by the value of U n , the result is a clean signal
Figure 00000010
, a sample of values (K + ΔK i ) and
Figure 00000005
from the memory cells of the second and third storage devices, according to the signal from the control unit, depending on the signal received at the input of the control unit, from the temperature sensor, all types of switching are controlled when switching from operating measurement modes to the systematic errors determination mode by means of a control unit by command the operator.

На фигуре схематически показана структура устройства, реализующего предлагаемый способ коррекции:The figure schematically shows the structure of a device that implements the proposed correction method:

1, 2, 3, 4 - тензорезисторы мостового датчика,1, 2, 3, 4 - strain gages of the bridge sensor,

5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 - ключи,5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 - keys,

14, 15, 16, 17, 18 - делители,14, 15, 16, 17, 18 - dividers,

19 - инструментальный усилитель,19 - instrumental amplifier,

20, 21, 22 - запоминающие устройства,20, 21, 22 - storage devices,

23, 24 - сумматоры,23, 24 - adders

25 - умножающее устройство,25 is a multiplying device,

26 - блок управления,26 - control unit

27 - датчик температуры.27 - temperature sensor.

Положительная клемма источника питания Un соединена с вершиной высокого потенциала питающей диагонали тензометрического мостового датчика (общая точка резисторов 1, 3). Вершина нулевого потенциала этой диагонали (общая точка резисторов 2, 4) соединена с шиной «земля». Вершины измерительной диагонали тензометрического мостового датчика соединены через ключи 5, 6 с дифференциальным входом инструментального усилителя 19. Положительный вход инструментального усилителя 19 через ключ 7 и первый делитель 14 соединен с положительной клеммой источника питания Un. Инверсный вход усилителя 19 через ключ 9 соединен с шиной «земля». Между дифференциальными входами инструментального усилителя 19 расположен ключ 8. Входы питания инструментального усилителя подключены к положительной и отрицательной клеммам источника питания Un и - Un. Выход усилителя 19 через ключи 10, 11, 12, 13 соответственно соединен с входом первого запоминающего устройства 20, прямым входом первого сумматора 23, первыми входами третьего и четвертого делителей 16, 17. Выход первого запоминающего устройства 20 подключен к инверсному входу первого сумматора 23. Выход первого сумматора 23 связан с входом устройства умножения 25. Выход устройства умножения 25 подключен к первому входу второго делителя 15. Второй вход делителя 15 соединен с положительной клеммой источника питания Un. Выход делителя 15 связан с входом второго запоминающего устройства 21. Выход второго запоминающего устройства 21 подключен к вторым входам третьего и четвертого делителей 16, 17. Выход делителя 16 связан с входом третьего запоминающего устройства 22. Выход устройства 22 соединен с инверсным входом второго сумматора 24. Выход четвертого делителя 17 подключен к прямому входу сумматора 24. Выход сумматора 24 соединен с первым входом пятого делителя 18, второй вход которого связан с положительной клеммой источника питания Un. Выход делителя 18 является выходом измерительного устройства. Блок управления 26 своим входом связан с датчиком температуры 27, а командным цифровым выходом «а» с управляющими входами всех ключей и первого запоминающего устройства 20. Адресный выход «б» блока управления 26 соединен с адресными входами второго и третьего запоминающих устройств 21, 22.The positive terminal of the power supply U n is connected to the peak of the high potential of the supply diagonal of the strain gauge bridge sensor (common point of resistors 1, 3). The peak of the zero potential of this diagonal (common point of resistors 2, 4) is connected to the ground bus. The vertices of the measuring diagonal of the strain gauge bridge sensor are connected via keys 5, 6 to the differential input of the instrument amplifier 19. The positive input of the instrument amplifier 19 through the key 7 and the first divider 14 is connected to the positive terminal of the power source U n . The inverse input of the amplifier 19 through the key 9 is connected to the ground bus. Between the differential inputs of the instrumentation amplifier 19 is a key 8. The power inputs of the instrumentation amplifier are connected to the positive and negative terminals of the power supply U n and - U n . The output of the amplifier 19 through the keys 10, 11, 12, 13, respectively, is connected to the input of the first storage device 20, the direct input of the first adder 23, the first inputs of the third and fourth dividers 16, 17. The output of the first storage device 20 is connected to the inverse input of the first adder 23. The output of the first adder 23 is connected to the input of the multiplying device 25. The output of the multiplying device 25 is connected to the first input of the second divider 15. The second input of the divider 15 is connected to the positive terminal of the power supply U n . The output of the divider 15 is connected to the input of the second storage device 21. The output of the second storage device 21 is connected to the second inputs of the third and fourth dividers 16, 17. The output of the divider 16 is connected to the input of the third storage device 22. The output of the device 22 is connected to the inverse input of the second adder 24. The output of the fourth divider 17 is connected to the direct input of the adder 24. The output of the adder 24 is connected to the first input of the fifth divider 18, the second input of which is connected to the positive terminal of the power supply U n . The output of the divider 18 is the output of the measuring device. The control unit 26 is connected to the temperature sensor 27 by its input, and the digital command “a” with the control inputs of all the keys and the first storage device 20. The address output “b” of the control unit 26 is connected to the address inputs of the second and third storage devices 21, 22.

Реализуется предлагаемый способ следующим образом. Перед началом первого режима штатных рабочих измерений производят определение систематических мультипликативных и аддитивных погрешностей при различных уровнях температуры измерительного устройства, принудительно задаваемых оператором. Найденные величины указанных погрешностей записывают в соответствующие им ячейки запоминающих устройств. Для мультипликативных поправок используют свое запоминающее устройство 21. а для аддитивных - свое 22. Нумерация ячеек в обоих запоминающих устройствах одинаковая и соответствует нумерации температурных уровней. После выполнения режима определения мультипликативных и аддитивных погрешностей осуществляют режим штатных измерений. В этом режиме из фактически получаемых величин рабочего сигнала с учетом температурного состояния измерительного устройства удаляют ранее найденные систематические погрешности, хранящиеся в памяти. Подробнее это делается так. Для нахождения погрешностей ненагруженное измерительное устройство подвергают постепенному тепловому воздействию. На достигнутом уровне температуры в блоке управления на выходе «а» формируют первую управляющую команду. По этой команде ключи 8, 9, 10 замыкают. Остальные ключи размыкают. В первое запоминающее устройство 20 по этой управляющей команде записывают сигнал Δадиi(K+ΔKi). Этот сигнал подают на инверсный вход первого сумматора 23. Затем с выхода «а» блока управления 26 подают вторую управляющую команду. По этой команде ключи 7, 9, 11 замыкают, остальные ключи размыкают. На вход усилителя 19 подают напряжение питания Un, которое предварительно делят (делитель 14) на постоянный коэффициент М>>1, выбранный из условия функционирования инструментального усилителя в рабочем диапазоне. Сигнал

Figure 00000003
, пришедший на вход усилителя 19, преобразуют в нем в сигнал
Figure 00000011
Сигнал
Figure 00000012
подают на прямой вход сумматора 23. На выходе сумматора 23 получают сигнал
Figure 00000013
. Этот сигнал умножают на коэффициент М (умножающее устройство 25), а затем делят на величину Un (делитель 15). Сигнал (K+ΔKi) по адресной команде с выхода «б» блока управления 26 записывают в i-ю ячейку второго запоминающего устройства 21. На этом операцию определения мультипликативной погрешности для данного уровня температуры заканчивают. В блоке управления 26 на выходе «а» формируют третью управляющую команду. По этой команде ключи 5, 6, 12 замыкают, остальные ключи размыкают. На вход инструментального усилителя 19 с тензометрического мостового датчика подают сигнал
Figure 00000014
Implemented the proposed method as follows. Before starting the first mode of regular working measurements, systematic multiplicative and additive errors are determined at various temperature levels of the measuring device, forcibly set by the operator. The found values of these errors are recorded in their corresponding memory cells. For multiplicative corrections they use their own storage device 21. And for additive corrections they use their own 22. The cell numbering in both storage devices is the same and corresponds to the numbering of temperature levels. After completing the determination of multiplicative and additive errors, the standard measurements are carried out. In this mode, from the actually obtained values of the working signal, taking into account the temperature state of the measuring device, the previously found systematic errors stored in the memory are deleted. This is done in more detail in this way. To find errors, an unloaded measuring device is subjected to gradual thermal exposure. At the achieved temperature level in the control unit at the output " a " form the first control command. On this command, keys 8, 9, 10 close. The remaining keys open. According to this control command, a signal Δ adii (K + ΔK i ) is recorded in the first storage device 20. This signal is fed to the inverse input of the first adder 23. Then, from the output “ a ” of the control unit 26, a second control command is supplied. On this command, keys 7, 9, 11 close, the remaining keys open. The input voltage of the amplifier 19 is supplied with a supply voltage U n , which is previously divided (divider 14) by a constant coefficient M >> 1 selected from the operating condition of the instrumental amplifier in the operating range. Signal
Figure 00000003
that came to the input of the amplifier 19, convert it into a signal
Figure 00000011
Signal
Figure 00000012
fed to the direct input of the adder 23. At the output of the adder 23 receive a signal
Figure 00000013
. This signal is multiplied by a coefficient M (multiplying device 25), and then divided by the value of U n (divider 15). The signal (K + ΔK i ) by the address command from the output "b" of the control unit 26 is recorded in the i-th cell of the second storage device 21. This completes the operation of determining the multiplicative error for a given temperature level. In the control unit 26 at the output " a " form the third control command. On this command, keys 5, 6, 12 close, the remaining keys open. The input of the instrument amplifier 19 with a strain gauge bridge sensor signal
Figure 00000014

На выходе инструментального усилителя получают сигнал

Figure 00000004
. Этот сигнал на третьем делителе 16 преобразуют в сигнал
Figure 00000005
и по адресной команде с выхода «б» блока управления 26 записывают в i-ю ячейку третьего запоминающего устройства 22. На этом завершают режим определение искомых погрешностей на i-м уровне температуры. Температура, измеряемая датчиком температуры 27, продолжает изменяться. При достижении следующего уровня температуры в блоке управления формируют новую серию команд с выходов «а», «б» и тем самым повторяют описанную выше процедуру определения указанных погрешностей. Этот процесс продолжают до тех пор, пока не будут установлены погрешности для каждого температурного уровня. Далее выполняют штатный режим измерений. Для этого в блоке управления на выходе «а» формируют четвертую управляющую команду. По этой команде ключи 5, 6, 13 замыкают, остальные ключи размыкают. Сигнал с выхода тензометрического мостового датчика в виде
Figure 00000015
подают на вход усилителя 19. На выходе инструментального усилителя 19 получают сигнал
Figure 00000016
. Этот сигнал на четвертом делителе 17 по адресной команде с выхода «б» блока управления 26, приходящей на второе запоминающее устройство 21, преобразуют в сигнал
Figure 00000008
, который с выхода четвертого делителя 17 подают на прямой вход второго сумматора 24, где из него вычитают величину
Figure 00000005
, которую выбирают из соответствующей ячейки третьего запоминающего устройства 22 по той же адресной команде, что приходит на запоминающее устройство 21. На выходе сумматора 24 получают сигнал
Figure 00000017
, который на пятом делителе 18 делят на величину Un, тем самым в результате выполненных операции получают чистый сигнал
Figure 00000010
. Осуществляют выбор значений (K+ΔKi) и
Figure 00000005
из ячеек памяти второго и третьего запоминающих устройств 21, 22 с помощью блока управления 26 по сигналу, поступающему на его вход, от датчика температуры 27. Управление всеми видами переключений при переходе с режимов рабочих измерений на режим определения систематических погрешностей производят посредством блока управления 26 по команде оператора в соответствии с регламентом поверок измерительного устройства.At the output of the instrumentation amplifier receive a signal
Figure 00000004
. This signal on the third divider 16 is converted into a signal
Figure 00000005
and by the address command from the output “b” of the control unit 26, they are recorded in the i-th cell of the third storage device 22. This completes the mode of determining the desired errors at the i-th temperature level. The temperature measured by the temperature sensor 27 continues to change. Upon reaching the next temperature level in the control unit, a new series of commands is generated from the outputs " a ", "b" and thereby repeat the above procedure for determining the indicated errors. This process continues until errors for each temperature level are established. Next, perform the normal mode of measurement. To do this, in the control unit at the output " a " form the fourth control command. On this command, keys 5, 6, 13 close, the remaining keys open. The signal from the output of the strain gauge bridge sensor in the form
Figure 00000015
fed to the input of amplifier 19. At the output of the instrument amplifier 19 receive a signal
Figure 00000016
. This signal on the fourth divider 17 by the address command from the output "b" of the control unit 26, arriving at the second storage device 21, is converted into a signal
Figure 00000008
, which from the output of the fourth divider 17 is fed to the direct input of the second adder 24, where the value is subtracted from it
Figure 00000005
which is selected from the corresponding cell of the third storage device 22 by the same address command that comes to the storage device 21. At the output of the adder 24, a signal
Figure 00000017
, which on the fifth divider 18 is divided by the value of U n , thereby resulting in a clean signal
Figure 00000010
. The selection of values (K + ΔK i ) and
Figure 00000005
from the memory cells of the second and third storage devices 21, 22 using the control unit 26 by the signal supplied to its input from the temperature sensor 27. All types of switching during the transition from the operating measurement mode to the systematic error determination mode are controlled by the control unit 26 operator’s command in accordance with the regulations for verification of the measuring device.

Claims (1)

Способ коррекции результатов измерений тензометрическим мостовым датчиком с инструментальным усилителем, запитанным двуполярным источником напряжения, основанный на исключении посредством операций вычитания и деления систематических аддитивных и мультипликативных погрешностей, возникающих в измерительной цепи, отличающийся тем, что для определения аддитивных и мультипликативных погрешностей между рабочими режимами штатных измерений организуют процедуру принудительного нагрева измерительного устройства и на заданных температурных уровнях по первой управляющей команде измерительную диагональ тензометрического мостового датчика отключают от дифференциального входа инструментального усилителя, закорачивают и заземляют дифференциальный вход инструментального усилителя, в результате чего на выходе инструментального усилителя получают сигнал
Δадиi(К+ΔKi),
где Δадиi - аддитивная погрешность инструментального усилителя на i-м температурном уровне,
К - коэффициент усиления инструментального усилителя,
ΔKi - мультипликативная погрешность инструментального усилителя на i-м температурном уровне,
этот сигнал запоминают в первом запоминающем устройстве и подают на инверсный вход первого сумматора, затем по второй управляющей команде на вход инструментального усилителя подают напряжение питания Un тензометрического мостового датчика, который предварительно делят на первом делителе на постоянный коэффициент М>>1, выбранный из условия функционирования инструментального усилителя в рабочем диапазоне, на выходе инструментального усилителя получают сигнал, равный
Figure 00000018

который подают на прямой вход первого сумматора, из сигнала
Figure 00000001
вычитают сигнал Δадиi(K+ΔKi) и на выходе первого сумматора получают сигнал
Figure 00000019

его умножают на коэффициент М и получившуюся величину Un(K+ΔKi) делят на втором делителе на величину сигнала Un, результат деления - (К+ΔKi) заносят в i-ю ячейку второго запоминающего устройства, после этого по третьей управляющей команде сигнал
Figure 00000003
, идущий с выхода первого делителя, отключают от дифференциального входа инструментального усилителя, выход инструментального усилителя отключают от входа первого сумматора и подключают его к первому входу третьего делителя, при этом вход инструментального усилителя соединяют с измерительной диагональю механически ненагруженного тензометрического мостового датчика, в результате на первый вход третьего делителя с инструментального усилителя подают сигнал
Figure 00000020

где Ri - сопротивление тензорезисторов мостового датчика на i-м температурном уровне,
ΔRi - температурный разбаланс сопротивлений тензорезисторов мостового датчика на i-м температурном уровне,
Δаддi - аддитивная погрешность тензометрического датчика и линий его связи с инструментальным усилителем на i-м температурном уровне,
по адресному сигналу, вырабатываемому блоком управления, величину (К+ΔKi) с выхода второго запоминающего устройства подают на второй вход третьего делителя, сигнал
Figure 00000004
делят на величину (К+ΔKi), на выходе третьего делителя получают сигнал
Figure 00000021

который записывают в i-ю ячейку третьего запоминающего устройства, после чего описанную процедуру повторяют на другом температурном уровне и так продолжают до тех пор, пока не будут пройдены все заданные температурные уровни, на этом режим определения систематических мультипликативных и аддитивных погрешностей завершают, по четвертой управляющей команде начинают режим рабочих измерений, выход инструментального усилителя отключают от первого входа третьего делителя, на вход инструментального усилителя с измерительной диагонали тензометрического мостового датчика подают сигнал
Figure 00000022

где ΔRri - изменение сопротивления тензорезисторов под воздействием измеряемых нагрузок,
на выходе инструментального усилителя образуется сигнал
Figure 00000023

этот сигнал подают на первый вход четвертого делителя, по адресной команде, подаваемой с блока управления, величину (К+ΔKi) подают из второго запоминающего устройства на второй вход четвертого делителя, на выходе четвертого делителя получают сигнал
Figure 00000024

который подают на прямой вход второго сумматора, по адресной команде, приходящей на третье запоминающее устройство с блока управления, сигнал
Figure 00000005
подают на инверсный вход второго сумматора, из сигнала
Figure 00000008
вычитают сигнал
Figure 00000005
и на выходе второго сумматора получают сигнал
Figure 00000025
, который на пятом делителе делят на величину Un, в результате получают чистый сигнал
Figure 00000010
, выборку значений (К+ΔKi) и
Figure 00000005
из ячеек памяти второго и третьего запоминающих устройств производят по сигналу с блока управления в зависимости от сигнала, поступающего на вход блока управления, от датчика температуры, управление всеми видами переключений при переходе с режимов рабочих измерений на режим определения систематических погрешностей производят посредством блока управления по команде оператора. A method for correcting measurement results with a strain gauge bridge sensor with an instrument amplifier powered by a bipolar voltage source, based on the exclusion by means of subtraction and division of systematic additive and multiplicative errors arising in the measuring circuit, characterized in that for determining additive and multiplicative errors between the operating modes of standard measurements organize the procedure of forced heating of the measuring device and at the set temperatures molecular weight levels of the first control command diagonal measuring strain gauge bridge is disconnected from the differential input instrumentation amplifier, is short-circuited and grounded differential input instrumentation amplifier, whereby the output of the instrumentation amplifier receive the signal
Δ adii (K + ΔK i ),
where Δ adi is the additive error of the instrumental amplifier at the i-th temperature level,
K is the gain of the instrumental amplifier,
ΔK i is the multiplicative error of the instrumental amplifier at the i-th temperature level,
this signal is stored in the first memory device and fed to the inverse input of the first adder, then, according to the second control command, the voltage U n of the strain gauge bridge sensor is fed to the input of the instrument amplifier, which is previously divided by a constant factor M >> 1 on the first divider selected from the condition the functioning of the instrument amplifier in the operating range, at the output of the instrument amplifier receive a signal equal to
Figure 00000018

which is fed to the direct input of the first adder, from the signal
Figure 00000001
subtract the signal Δ adii (K + ΔK i ) and at the output of the first adder receive a signal
Figure 00000019

it is multiplied by the coefficient M and the resulting value U n (K + ΔK i ) is divided in the second divider by the signal value U n , the result of the division is (K + ΔK i ) is entered in the i-th cell of the second storage device, after which the third control command signal
Figure 00000003
coming from the output of the first divider is disconnected from the differential input of the instrument amplifier, the output of the instrument amplifier is disconnected from the input of the first adder and connected to the first input of the third divider, while the input of the instrument amplifier is connected to the measuring diagonal of a mechanically unloaded strain gauge bridge sensor, resulting in the first the input of the third divider from the instrument amplifier gives a signal
Figure 00000020

where R i is the resistance of the strain gages of the bridge sensor at the i-th temperature level,
ΔR i - temperature imbalance of resistance of the strain gages of the bridge sensor at the i-th temperature level,
Δ addi is the additive error of the strain gauge sensor and its communication lines with the instrumental amplifier at the i-th temperature level,
by the address signal generated by the control unit, the value (K + ΔK i ) from the output of the second storage device is fed to the second input of the third divider, the signal
Figure 00000004
divided by the value (K + ΔK i ), at the output of the third divider a signal is received
Figure 00000021

which is recorded in the i-th cell of the third storage device, after which the described procedure is repeated at a different temperature level and continues until all the specified temperature levels have been passed, in this mode of determining systematic multiplicative and additive errors is completed, according to the fourth control the team starts the mode of working measurements, the output of the instrument amplifier is disconnected from the first input of the third divider, to the input of the instrument amplifier with a measuring diagonal of tens metric bridge sensor signal fed
Figure 00000022

where ΔR ri is the change in resistance of strain gages under the influence of the measured loads,
a signal is generated at the output of the instrumentation amplifier
Figure 00000023

this signal is fed to the first input of the fourth divider, according to the address command supplied from the control unit, the value (K + ΔK i ) is supplied from the second storage device to the second input of the fourth divider, the signal is received at the output of the fourth divider
Figure 00000024

which is fed to the direct input of the second adder, by the address command coming to the third storage device from the control unit, the signal
Figure 00000005
fed to the inverse input of the second adder, from the signal
Figure 00000008
subtract the signal
Figure 00000005
and at the output of the second adder receive a signal
Figure 00000025
, which in the fifth divider is divided by the value of U n , the result is a clean signal
Figure 00000010
, a sample of values (K + ΔK i ) and
Figure 00000005
from the memory cells of the second and third storage devices, according to the signal from the control unit, depending on the signal received at the input of the control unit, from the temperature sensor, all types of switching are controlled when switching from operating measurement modes to the systematic errors determination mode by means of a control unit by command the operator.
RU2011120285/28A 2011-05-23 2011-05-23 Method of correction of results of measurement by strain gage bridge transducer with tool amplifier RU2468334C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011120285/28A RU2468334C1 (en) 2011-05-23 2011-05-23 Method of correction of results of measurement by strain gage bridge transducer with tool amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011120285/28A RU2468334C1 (en) 2011-05-23 2011-05-23 Method of correction of results of measurement by strain gage bridge transducer with tool amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2468334C1 true RU2468334C1 (en) 2012-11-27

Family

ID=49254962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011120285/28A RU2468334C1 (en) 2011-05-23 2011-05-23 Method of correction of results of measurement by strain gage bridge transducer with tool amplifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2468334C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113049650A (en) * 2021-03-25 2021-06-29 河北工业大学 Intelligent calibration system and method for soil humidity sensor

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982003121A1 (en) * 1981-03-05 1982-09-16 Bristol Ltd Babcock Bridge circuit compensation for environmental effects
SU1229565A1 (en) * 1985-01-16 1986-05-07 Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР Strain gauge
SU1758414A1 (en) * 1990-04-26 1992-08-30 Научно-исследовательский институт физических измерений Strain-measuring device
RU2036445C1 (en) * 1988-05-31 1995-05-27 Машиностроительное конструкторское бюро "Радуга" Pressure converter
RU2082129C1 (en) * 1995-06-27 1997-06-20 Предприятие по транспортировке и поставке газа "УРАЛТРАНСГАЗ" Converter of pressure to electric signal
RU2259537C1 (en) * 2004-06-04 2005-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method of temperature adjustment of resistive-strain pressure sensor with measuring bridge circuit
US20080270062A1 (en) * 2005-05-04 2008-10-30 Laraia Jose Marcos Providing Nonlinear Temperature Compensation for Sensing Means by Use of Pade Approximant Function Emulators

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982003121A1 (en) * 1981-03-05 1982-09-16 Bristol Ltd Babcock Bridge circuit compensation for environmental effects
SU1229565A1 (en) * 1985-01-16 1986-05-07 Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР Strain gauge
RU2036445C1 (en) * 1988-05-31 1995-05-27 Машиностроительное конструкторское бюро "Радуга" Pressure converter
SU1758414A1 (en) * 1990-04-26 1992-08-30 Научно-исследовательский институт физических измерений Strain-measuring device
RU2082129C1 (en) * 1995-06-27 1997-06-20 Предприятие по транспортировке и поставке газа "УРАЛТРАНСГАЗ" Converter of pressure to electric signal
RU2259537C1 (en) * 2004-06-04 2005-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method of temperature adjustment of resistive-strain pressure sensor with measuring bridge circuit
US20080270062A1 (en) * 2005-05-04 2008-10-30 Laraia Jose Marcos Providing Nonlinear Temperature Compensation for Sensing Means by Use of Pade Approximant Function Emulators

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113049650A (en) * 2021-03-25 2021-06-29 河北工业大学 Intelligent calibration system and method for soil humidity sensor
CN113049650B (en) * 2021-03-25 2023-08-18 河北工业大学 Intelligent calibration system and calibration method for soil humidity sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10901044B2 (en) Apparatuses and methods for testing electrochemical cells by measuring frequency response
CN108089141B (en) Error correction method and device of current measuring device based on current divider
US20120221269A1 (en) Method and system for determining dc bus leakage
CN107076789B (en) System and method for measuring and determining noise parameters
KR101446669B1 (en) Method for calibrating the measurement output distortion using continuous full-scale voltage/current sampling about circuit
GB1563677A (en) Error correction in electrical meters
RU2468334C1 (en) Method of correction of results of measurement by strain gage bridge transducer with tool amplifier
KR100909660B1 (en) Error compensator of sensor measurement circuit and its method
KR101306407B1 (en) Temperature measuring method using piezoresistive pressure sensor and temperature measuring device
US6803776B2 (en) Current-comparator-based four-terminal resistance bridge for power frequencies
RU2417349C1 (en) Procedure for measurement of relative deformations of structures with multi-pointed tensometric measuring system
US20110316556A1 (en) Calibrating a channel of a test system
CN103439018B (en) Temperature difference detector and to temperature, the detection method of the temperature difference
RU2013148725A (en) METHOD FOR CORRECTION OF VOLTAGE MEASUREMENT ON SENSOR CONTACTS
AU2012371210A1 (en) Method and system for determining DC bus leakage
RU2372592C2 (en) Temperature measuring device which is standard resistor equivalent and method realised in said device
RU2469340C1 (en) Method of correcting measurement results using tensometric bridge sensor with instrumentation amplifier
RU2469344C1 (en) Method of correcting measurement results using tensometric bridge sensor with instrumentation amplifier
RU2477865C2 (en) Measuring device
Walker Automatic linearity calibration in a resistance thermometry bridge
CN220650862U (en) Current calibration circuit for current sense amplifier
Klonz et al. Micropotentiometers providing low output impedance for millivolt AC–DC transfer
RU2469339C1 (en) Measuring device
JP2013024808A (en) Measuring apparatus and measuring method
US1854901A (en) Tube tester

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180524