Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

этап

Первый man

Второй man

ОРМ ->-

Второй этап

K(H-Sz)

yf

КМг) "1

£Г=0 ->

ЛУ=0

->

Рис. 1.10. Методы замещения: а - с регулируемой мерой; б о регулируемым масштабным преобразователем.

(рис. 1.10,(2). Этот метод реализуется в два этапа. На первом этапе на вход подается сигнал X. Выходной сигнал ИП подается на запоминающий элемент (М). Во втором этапе с выхода регулируемой меры подается изменяющаяся по значению Xq, которая изменяется до тех пор, пока Fa не станет равным Y.

При малой длительности этапов можно предположить [42], что все параметры уравнения Y - f {X) остаются неизменными, в этом случае разность Y - Y, если (Х - Хдг) О согласно теореме Тейлора:

К,-К, = /(Х,)-/(Хл,)=5]

1 dfjX)

{X-XnT.

По условию Fi - Fg = о, в этом случае Х = Х для любой нелинейной функции, у которой хотя бы одна производная 5"/(Xi)5X" при п£(1 ... оо) в точке Х не равна нулю. Следовательно, значение выходной величины меры Хц = Nxq является искомым значением измеряемой величины Х. В частном случае при линейной функции /(X)

n = /*:(l + 6i)Xi+T;Fi; .

YK{\+Ь)Xм+Y,

если по условию 61 = 62, AFjAFg, то при F = Fg Х = Xjv и, следовательно, аддитивные и мультипликативные погрешности ИП при использовании метода замещения не вносят погрешности. Алгоритм метода замещения с регулируемой мерой

iK{\ + 61) -f AFJ - [NqK(1 -f \) + AF,] < AFn. ч (1.32) при AFi == AFg и 6i = 62 получаем уравнение измерения

N, = E\X,lqJ.

К коэффициенту преобразования ИП К предъявляются требования только кратковременной стабильности, так как постоянство К должно быть обеспечено лишь в течение небольшого интервала времени, равного длительности двух этапов. В этом случае может быть исполь-

2» . . 35



зована кратковременная память. При большей нестабильности К его можно сделать большим по значению, т. е. увеличить чувствительность измерительного устройства. Автоматизация метода замещения в цифровых приборах дает возможность повысить их точность и чувствительность при использовании высокочувствительных, но недостаточно стабильных преобразователей.

Метод замещения с регулируелтм МП реализуют на основе набора средств, состоящих из К, ОМ, МП и ИП. Этот метод (рис. 1.10,6) можно рекомендовать в тех случаях, когда есть однозначная нерегулируемая мера Хо, регулируемый МП для величины X, а устройство сравнения имеется только для величины.

Алгоритм метода замещения с регулируемым масштабнымпреобра-зователем для X

{Х,К (1 + 6i) + AFil - [ХК (1 + бз) /Смп + AY\ < AFn.4, (1.33)

при 6i = 62 и AFi = AF2

Дифференциальные методы измерения

Если измерение X производится непосредственно с помощью регулируемой меры X, то чувствительность измерения ограничивается размером младшей ступени квантования меры, т. е. максимальным значением погрешности квантования. Погрешность квантования равна разности между значением измеряемой величины Xn и ее истинным значением X:

А/ = Хд; - X, • •

Выходная величина меры в момент окончания измерения соответствует значению хх. С помощью устройства вычитания можно создать величину Ак, равную разности xn и X. Эта разность может быть измерена более чувствительным средством измерения. Сущность высокочувствительных дифференциальных методов заключается в создании и измерении разности между X и выходной величиной меры. Дифференциальные методы измерения широко применяются в дифференциальных вольтметрах (п. 4.1), в цифровых измерителях абсолютных и относительных нестабильностей. Рассмотрим две основные разновидности дифференциальных методов измерения: с регулируемой мерой и регулируемым масштабным преобразователем.

Дифференциальный метод измерения с регулируемой мерой. Этот метод реализуется с помощью регулируемой меры, устройства вычитания и комплексного средства измерения (рис. 1.11,а). Устройство вычитания предназначено для создания разности X - хх = А X, где Хх - известная величина на выходе М. Разность А X измеряется комплексным средством измерения. Дифференциальный метод применяется в тех случаях, когда X близко по значению к Хх. Тогда погрешность измерения определяется главным образом погрешностью меры.

При дифференциальном методе измеряемая величина измеряется в два этапа. На первом этапе измеряется большая часть ее с помощью меры, близкой по значению к X, с большими ступенями qx. В конце первого этапа при помощи регулируемой меры создается величина



Вторбйзтап XHe=N;,q*+nfg„p

Перьштс1п

Второй smart

Рис. 1.11. Дифференциальные методы измерения: а - с регулируемой мерой; б--ч регулируемым масштабным преобразователем.

Хл? = хЦх однородная с X и близкая ей по значению. Затем создается в вычитателе разность IS.X == X - Nх, которая во втором этапе измеряется прибором-комплексным средством измерения, а результаты суммируются.

При дифференциальном методе разность Д X = X - Nq измеряется обычно при помощи высокочувствительного прибора, но с низкой точностью, в этом, случае

АХ = п,<7пр. (1-34)

Если в показаниях прибора есть погрешность, то относительная погрешность дифференциального метода

Xi + йЛр ЛА+лАр

Тдиф

Если Л,(7>Пд(7пр, т. е. выполнено условие, что Nq приближается по значению к X, то относительная погрешность дифференциального метода будет значительно меньше относительной погрешности прибора, измеряющего разность. Величина = Nq, близкая к X при неавтоматическом измерении, создается оператором при помощи меры в процессе неполного уравновешивания вручную, как, например, в дифференциальных вольтметрах (п. 3.5). В автоматических комбинированных дифровых приборах х = Njj создается при помощи преобразователей код - аналог, выполняющих функцию регулируемой меры (п. 7.4).

Дифференциальный метод измерения с регулируемым масштабным преобразователем. Дифференциальный метод измерения с регулируемым МП широко применяется при измерении малых приращений величин АХ<сХ или абсолютных нестабильностей. При измерении малых относительных нестабильностей 6„ = АХ/Х дифференциальный метод с регулируемой мерой менее удобен, так как для определения бн в этом случае необходимо выполнить минимум два измерения очень близких по размеру величин и операцию деления. Поэтому для измерения малых относительных нестабильностей 8„ = АХ/Х успешно применяют дифференциальный метод с регулируемым масштабным пре-





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166