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

к,. Кг. Кз у

А> /Гг ЛУ

к; 4 Ki

Рнс. 2.3. Структуры измерительных устройств прямого преобразования: а - одноканальная; б - двухканальная логометрическая.

С ОДНИМ входом (рис. 2.3), состоящем из последовательно включенных, линейных звеньев, уравнение преобразования таково:

где Кс- коэффициент преобразования г-го звена. Для обеспечения высоких точности и чувствительности необходимы прежде всего высокая стабильность К во времени и малая подверженность его внешним воздействиям, а для повышения чувствительности устройства необходимо большое значение К-

Уравнение суммарной относительной погрешности для этого случая имеет вид:

где б/ - мультипликативная относительная погрешность 1-го звена; Aj, ... , Л„ - приведенные ко входу аддитивные погрешности звеньев; Кх, •.. , кп - коэффициенты преобразования звеньев.

Измерительное устройство прямого преобразования, состоящее из разомкнутой цепи звеньев с постоянными коэффициентами преобразования Ki, .... Кп> обычно менее сложно, поэтому при наличии высокостабильных звеньев измерительные устройства стремятся выполнять по разомкнутой структурной схеме.

Для обеспечения постоянства К звеньев принимаются соответствующие конструктивные, схемные и технологические меры: компенсация влияний внешних факторов, например, температурная компенсация, частотная компенсация, астазирование; стабилизация отдельных возмущающих факторов, например, термостабилизация, стабилизация напряжения питания; защита или изоляция от действия влияющих внешних факторов, например, экранирование, тепловая изоляция. Однако создание высокостабильных звеньев с большими коэффициентами преобразования для высокочувствительных измерительных приборов прямого преобразования оказывается часто затруднительным ввиду нестабильности активных звеньев, обладающих большими коэффициентами преобразования. Компенсация, стабилизация и защита отдельных звеньев с целью сохранения значения коэффициента преобразования К при высокой чувствительности и точности измерительных устройств также приводят к слишком сложным и громоздким реализациям отдельных звеньев.



Присоздании прибора прямого преобразования прежде всего возникает вопрос об определении коэффициентов Ki, /с„, которые при расчете точно определить нельзя. Поэтому общий коэффициент преобразования Кс определяют опытным путем во время градуировки прибора, т. е. методом разновременного ввода измеряемой и известной величин.

Уменьшить погрешность при изменении Ki одного из звеньев можно введением ручной операции - калибровки. При этом на вход измерительного устройства прямого преобразования подается известное значение и коэффициент преобразования одного из звеньев регулируется до тех пор, пока выходная величина У, а значит и Кс = = Ylxf), не достигнут заданных значений. Калибровка повторяется чаще или реже в зависимости от скорости изменения коэффициента преобразования нестабильного звена.

Уменьшить систематическую погрешность при изменении Кс можно также введением поправки оператором в результат измерения, если зависимость между влияющим фактором и коэффициентом преобразования прибора известна. Если, например, до введения поправки на изменение температуры У = ХКс + btX и известны b и t, то после определения и введения поправки AFnon = btx

Fkopp = КсХ + ЫХ - Кпоп - КсХ.

Погрешности от нестабильности Кс можно уменьшить, используя метод замещения (п. 1.3). Однако ручная калибровка, введение поправки и использование метода замещения, выполняемого оператором, резко снижают производительность его труда.

Обеспечить стабильность К всего прибора при разомкнутой двух-канальной структурной схеме можно в определенных условиях и без оператора, автоматически в логометрическом измерительном устройстве. 1

В логометрическом измерительном устройстве, предназначенном для измерения отношения, входные сигналы А {Х и А {Х) преобразуются в различных каналах, а затем на выходе делительного устройства создается величина, пропорциональная отношению их информативных параметров Х vl Х (рис. 2.3,6). Выходная величина DIV составляет:

Если изменения Ki и Ki, К Kz, Кз и Ks "идентичны во времени и при изменении влияющих факторов, то погрешность от их нестабильности не возникает. Примерами таких устройств являются показывающие логометры, автоматические компенсаторы и мосты (п. 4.1, 4.3). Зависимость выходной величины от изменения питающего напряжения, параметров цепи, температуры, частоты в них исключается.

Особенности измерительных устройств с замкнутой структурой.

В измерительных устройствах с замкнутыми структурными схемами сравнение входа с выходом выполняется вычитанием, автоматически образуется некомпенсация А. X = X - х, разность неизвестной ве-



личины X и величины х, строго пропорциональной выходной регистрируемой величине Y. Величина Д X используется в замкнутых структурных схемах для автоматического поддержания, стабильности К. Замкнутые структурные схемы бывают с регулируемьми и нерегулируемыми звеньями. При изменении коэффициентов преобразования нестабильных звеньев прямой цепи в режиме X = const выходная величина У изменяется. Для поддержания постоянства./( при этих условиях в измерительных устройствах с замкнутыми структурными схемами происходит автоматическое изменение выходной величины вплоть до восстановления заданного значения отношения YIX = К = const при малой аддитивной погрешности.

Измерительные устройства с замкнутыми структурами удобны для поддержания постоянства коэффициента преобразования К, однако могут быть применены без входных преобразователей только для величин, удобных для сравнения, т. е. для величин, обладающих направленным действием. При замкнутых структурах постоянство К при изменении коэффициентов преобразования звеньев прямой цепи обеспечивается автоматизацией уравновешивания и автоматической коррекцией погрешностей, при этом их погрешность определяется погрешностью звена обратного преобразования.

Структурные схемы приборов уравновешивания состоят из двух цепей: прямой и обратной (см. рис. 2.2). Измеряемая величина X в каждом приборе уравновешивания сравнивается вычитанием с компенсирующей Xft, являющейся выходной величиной обратной цепи. На входе прямой цепи прибора действует некомпенсация - разность АХ = X - Хк.

Некомпенсация АХ усиливается в прямой цепи. Выходная величина прямой цепи изменяется до тех пор, пока пропорциональная ей компенсирующая величина х не будет приблизительно равна измеряемой величине X:

X ~ Хк.

Предположим, что Y является выходной величиной прибора. Уравнение обратного преобразователя:

Хк = рГ = Х.

,ТГаким образом, устанавливается прямая пропорциональность между X и F. В зависимость X от У, т. е. в уравнение прибора, в идеальном случае коэффициенты -преобразования остальных звеньев не входят. Следовательно, в суммарную погрешность прибора уравновешивания в идеальном случае входит только погрешность коэффициента преобразования ОП р.

Изменение коэффициентов преобразования звеньев прямой и обратной цепей АИП уравновешивания неодинаково влияет на суммарную погрешность прибора. Деление всехзвеньев замкнутой части схемы АИП уравновешивания на звенья прямой и обратной цепей удобно, поскольку облегчается анализ погрешностей АИП уравновешивания.

Автоматически уравновесить измерительное устройство, в котором происходит сравнение двух величин - неизвестной X и известной Хк = KiXf), возможно одним из следующих способов:





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