167798. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés névértéktől való eltérést meghatározó műszereknél az érzékenység állandó értékének biztosítására
3 167798 4 ció ismert hátrányaival terhes, melyek közül nem elhanyagolható a vonatkozási értékek közötti szakaszok interpolációs hibája, amellett az erősítő munkaponti feltételeinek bármilyen megváltozása még ezt a közelítő korrekciót is módosítja. Külön hátránya a módszernek, hogy a korrekció végrehajtásának ténye és módja a — rendszerint betanított segéderőkből álló — kezelőszemélyzet gondosságának függvénye. Tény, hogy a névérték beállításakor az erősítést módosító kiegészítő szervet gyakran be sem állítják. Ezen természetesen lehetne úgy segíteni, hogy a korrekciós szervet kényszerkapcsolatba hozzák a névértéket beállító szervvel, minthogy azonban a két beállító művelet között nincs közvetlen arányosság, ez körülményes és költséges és csak a beállítás tényét garantálja, az előbb említett hiányosságokon nem változtat. Cél olyan mérési megoldás kidolgozása, mely már manuális végrehajtásnál is biztosítja az érzékenység állandó értéken tartását a teljes mérési tartományon belül, s amellett készüléktechnikailag könnyen leképezhető, automatizálható. A találmány azon ismert fizikai tény hasznosításán alapul, hogy az abszorpciós, reflexiós méréseknél a meghatározandó fizikai jellemző és a tényleg mért mennyiség közötti összefüggés nem' tetszőlegesen nonlineáris, hanem a természetes logaritmus szerinti, mégpedig esetünkben exponenciális függvény és hogy az exponenciális függvény sajátossága, hogy annak deriváltja hasonló alakú exponenciális függvény, s elsőfokú kitevő esetén a két függvény közötti összefüggést éppen a kérdéses abszorpció, illetve reflexió fizikai állandója adja. Ez a természeti tény — és a tényt leíró matematikai függvény ezen különös sajátossága — lehetővé teszi, hogy az ismert módon kapott mérési eredményt igen egyszerű kapcsolási elemek felhasználásával olyan alakúra változtassuk, melyre már fennáll, hogy a meghatározandó fizikai jellemző egységnyi változásához — a mérési tartomány bármely pontja, mint névérték környezetében — azonosan egyenlő kimenőjel-változás tartozik. Ha a mérés során a hibát annak abszolút mértékével kívánjuk kifejezni, ehhez az ismert módon kialakított műszer mellett mindössze egy darab osztó áramkör szükséges, ha pedig a relatív hibát akarjuk meghatározni, akkor ezen osztó áramkörön kívül még egy logaritmáló és egy szorzó áramkörre is szükség van. Ezen kiegészítő elemek felhasználásával mindössze néhány járulékos kapcsolási műveletet kell végrehajtani és megkapjuk a helyesen átalakított kimenőjelet, mely közvetlenül is felhasználható önműködő beavatkozás előidézésére. A találmány tárgya kapcsolási elrendezés közvetett méréssel meghatározott fizikai mennyiség névértéktől való eltérését jelző hibajel előállításánál az érzékenység állandó értékének biztosítására a teljes mérési tartományban, mely berendezés tartalmaz különbségképző áramkört, melynek egyik bemenetére vonatkoztatható értékű villamos alapjelet szolgáltató generátor kimenete, másik bemenetére a fizikai mennyiség tényleges mértékével — közvetve — arányos villamosjelet szolgáltató detektor kimenete csatlakozik. A találmány abban van, hogy a kapcsolási elrendezés tartalmaz osztó áramkört, melynek „osztandójel" bemenetére a különbségképző áramkör kimenete, „osztójel" bemenetére — közvetlenül vagy közvetve — a generátor kimenete csatlakozik és az osztó áramkör kimenete kijelző és/vagy további jelfeldolgozó, illetve beavatkozó eszköz bemenetére van kötve. Ha a hibát a névérték százalékában kell szolgáltatni a kapcsolási elrendezésnél megfelelően a generátor ki-5 menete és az osztó áramkör „osztójel" bemenete közé — láncban — logaritmáló áramkör és szorzó áramkör van iktatva oly módon, hogy a logaritmáló áramkör bemenetére van kötve a generátor kimenete, a szorzó áramkör egyik bemenetére a logaritmáló áramkör ki-10 menete, másik bemenetére a generátor kimenete van kötve, s a szorzó áramkör kimenete csatlakozik az osztó áramkör „osztójel" bemenetére. A találmány szerinti elrendezés alkalmazható minden olyan közvetett mérésnél, melynél a meghatározandó 15 fizikai mennyiség és a tényleg mért jellemző közötti összefüggés exponenciális és a kitevőben a független változó elsőfokú. (Ettől eltérő kitevőjű függvény esetén az elrendezés esetleg további kiegészítő elemeket igényel.) Előnyösen alkalmazható a találmány olyan méréseknél, 20 melyeknél a műszer a fizikai mennyiség által előidézett energiaváltozást, pl. abszorpciót vagy reflexiót határozza meg. Ez az energia természetesén lehet radioaktív sugárzás, látható vagy nem látható (ibolyántúl, infravörös) fény, mikrohullám, hő stb. 25 Találmányunkat részletesebben ábrák kapcsán magyarázzuk. Az 1. ábra az abszolút hiba meghatározásánál alkalmazandó kapcsolási elrendezés egy példaképpeni kivitelét mutatja. A 2. ábra megoldás relatív hibamérésnél 30 alkalmazandó példaképpeni kapcsolási elrendezés vázlatát mutatja. Az 1. ábrán látható, hogy az alapjelet szolgáltató 1 generátor kimenete, illetve a mérendő mennyiséggel arányos villamos jelet szolgáltató 2 detektor kimenete 35 különbségképző 4 áramkör egy-egy bemenetére csatlakoznak, míg osztó 9 áramkör egyik 8 bemenetére ugyancsak az 1 generátor kimenete, másik 7 bemenetére a különbségképző 4 áramkör kimenete van kötve. Az osztó 9 áramkör kimenete kijelző 11 eszköz és/vagy további 40 jelfeldolgozó, illetve beavatkozó 12 eszköz bemenetére van kötve. Vezessük be a következő jelöléseket: I =a mért fizikai jellemző x =a meghatározandó fizikai mennyiség 45 I0 =az x =0 esetén mért fizikai jellemző ji, = abszorpciós vagy reflexiós állandó K =a mérőműszer erősítését és a detektor átalakítási hatásfokát magában foglaló műszerállandó U =a detektor kimenő jele 50 U0 =a detektor kimenő jele x =0 esetén XR =a meghatározandó fizikai mennyiség előírt névértéke UR =a detektor kimenő jele x =X R esetén A fenti jelölésekből származtatjuk a differenciálokat 55 és differencia (differenciál) hányadosokat. A bevezetőben definiált érzékenység ennek megfelelően a következőképpen fejezhető ki: dU 60 V =— (x; XR ). dx A kapcsolási elrendezés működése a következő: A meghatározandó fizikai mennyiség pillanatnyi 65 x értéke és az érzékelő által ugyanakkor érzékelt fizikai 2
