способ измерения векторных физических величин
| Классы МПК: | G01D21/00 Способы и устройства для измерения или испытания, не отнесенные к другим подклассам |
| Автор(ы): | Моисеев Л.Ф., Селиверстова Н.Л., Мирзаян Л.С., Макридина Л.В., Чудновский А.М. |
| Патентообладатель(и): | Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем |
| Приоритеты: |
подача заявки:
1993-11-05 публикация патента:
27.10.1995 |
Использование: в измерительной технике, а именно при измерении векторных физических величин. Сущность изобретения: способ измерения векторных физических величин, включающих измерение составляющих вектора, действующих по трем осям, с последующим определением значения вектора, одновременно с составляющими вектора, дествующими по трем осям, производят измерение составляющей вектора, действующей по четвертой оси, а направление осей выбирают совпадающими с перпендикулярами к граням трехгранной правильной пирамиды, проведенными из центра сферы, вписанной в пирамиду, при этом значение величины вектора определяют по формуле 
где Fx,Fy,Fz,Fw значения составляющих вектора, действующих по осям X, Y, Z и W соответственно.
где Fx,Fy,Fz,Fw значения составляющих вектора, действующих по осям X, Y, Z и W соответственно.
Формула изобретения
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕКТОРНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, включающий измерение составляющих вектора, действующих по трем осям, с последующим определением значения вектора, отличающийся тем, что одновременно с составляющими вектора, действующими по трем осям, производят измерение составляющей вектора, действующей по четвертой оси, а направление осей выбирают совпадающими с перпендикулярами к граням трехгранной правильной пирамиды, проведенными из центра сферы, вписанной в пирамиду, при этом значение величины вектора определяют по формуле|Fu| = K (|FX| + |FY| + |FZ| + |FW|),
где Fx, Fy, Fz, Fw значения составляющих вектора, действующие по осям X, Y, Z и W соответственно.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения значений векторных физических величин, в частности параметров магнитного потока, параметров движения и т.п. Известен способ определения значения вектора физической величины, заключающийся в измерении составляющих вектора по трем взаимно перпендикулярным осям и нахождении модуля вектора по формуле
F
где Fx, Fy, Fz значения составляющих вектора, действующих по осям Х, Y, и Z соответственно (Бобров В.Д. Виброиспытания изделий с учетом составляющих вектора ускорения. Методы, метрологические характеристики и средства испытаний изделий. Материалы конференции. М. МДПТП, 1974, с.110-114). Реализация указанного способа крайне затруднена, особенно при натурных испытаниях, так как устройство для реализации способа должно иметь три квадратора, сумматор и блок извлечения квадратного корня, работающий при динамическом диапазоне входного сигнала более 50 дБ. Известен способ (регистратор ударов 2503. Каталог фирмы Брюль и Къер, 1990), основанный на измерении составляющих вектора, действующих по трем взаимно перпендикулярным осям, и определении искомого значения путем суммирования по формуле
au 
K
(
a
+ 
ay 
+ 
a
), где ax, ay и az составляющие вектора, действующего по осям Х, Y и Z; К коэффициент пропорциональности (К 
0,8). Однако при реализации этого способа возникают методические погрешности, лежащие в пределах от -20 до -40%Сущность предлагаемого способа состоит в том, что производят измерения составляющих вектора, действующих по 4 осям, направление которых совпадает с направлением перпендикуляров к граням трехгранной правильной пирамиды, проведенных из центра сферы, вписанной в пирамиду, а затем определяют значение вектора по формуле
Fu 
= K(
Fx 
+ 
Fy 
+ 
Fz 
+ 
Fw 
), где Fx, Fy, Fz и Fw значения составляющих вектора, действующих по осям X, Y, Z м W соответственно, К 0,48. При этом достигается повышение точности измерения величины вектора. Действительно, в прототипе погрешность измерения величины вектора без учета инструментальной погрешности лежит в пределах от -20% когда направление вектора ускорения аg совпадает с одной из осейаu 0,8(ag
cos0o + ag cos90o ++ ag cos90o) 0,8ag, до 40% когда вектор ау находится под одинаковыми углами к осям
au 0,8(agcos55o + aycos55o +
+ agcos55o) 1,4ag. В предлагаемом способе эти ошибки будут лежать в пределах от -7,3% когда направление вектора совпадает с одной из осей:
au 0,48(ay
cos0o + agcos71,74o ++ ag
cos71,74o + agcos71,74o) 0,93ag, до +7,3% когда вектор находится под одинаковыми углами ко всем осямau 0,48(agcos56o + agcos56o +
+ agcos56o + agcos56o)
1,073ag. При опробировании способа на примере измерения вектора ускорения использовались три комплекта четырехканальной аппаратуры типа 00036 с датчиками типа КД-34, поверенными в соответствии с ГОСТ 8.138-84 (инструментальная составляющая погрешности 10%), аналого-цифровой вычислительный комплекс типа "Русалка". По три датчика закреплялись на боковых гранях 2-х кубов, а четыре на гранях правильной трехгранной призмы. Оба куба и призма крепились на платформе, которая подвергалась воздействию ударных перегрузок в различных направлениях. Принимая за действительное значение пикового ускорения показания, полученные с использованием способа, основанного на геометрическом суммировании ускорений, действующих по трем взаимно-перпендикулярным осям, при испытаниях были определены максимальные значения погрешностей измерений, которые для прототипа не превысили 44% а для предлагаемого способа 12%
Класс G01D21/00 Способы и устройства для измерения или испытания, не отнесенные к другим подклассам
