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


Рис. 9.1. Динамическая погрешность цифрового следящего прибора.

Динамические погрешности

Динамические погрешности следящих цифровых приборов возникают при изменении измеряемой величины X (<) и являются следствием запаздывания выдачи цифрового результата измерения из-за неизбежных затрат времени на обработку нового цифрового значения. Предположим, что измеряемая величина изменяется в окрестности данной точки по линейному закону. Если от момента до момента 2 измеряемая величина (рис. 9.1) изменилась на Д, то прибор через время отработки одной ступени выдаст в момент

новое цифровое значение, которое будет зарегистрировано и отнесено к моменту t. В момент <з измеряемая величина будет иметь новое значение х.

Максимальную разность между показанием цифрового измерительного прибора NQx и действительным значением измеряемой величины X в промежуток времени от начала изменения X до момента выдачи нового показания будем называть суммарной погрешностью в динамическом режиме следящего цифрового прибора Ay.

Суммарная абсолютная погрешность в динамическом режиме будет равна сумме динамической и статической погрешностей:

Дсум = Vh + ст.

где ts.jy=VxlSt - динамическая погрешность; - скорость изменения измеряемой величины в данной 1Х)чке; Д.. - время отработки одной ступени квантования; Др.=Дд -j-Дд д - статическая погрешность ЦИП.

Величина V IStct превышает ступень квантования если V х> Qxlct это недопустимо и означает, что быстродействие прибора недостаточно. Поэтому допускаемая динамическая погрешность не должна превышать ступень квантования. Если ограничить максимальную динамическую погрешность ступенью кванто- ваиия Дд„д < q, то можно определить зависимость между быстродействием прибора и скоростью измеряемой величины Vх> при которой динамическая погрешность не превышает допустимой. Скорость изменения измеряемой величины

1Х=?х/Чт

или при заданной погрешности от квантования 6 и при дГд=100 %, скорость

доп%/] = «кМ

Для цифрового прибора при 6, = 0,1 % и времени отработки одной ступени

Д/„ = 0,01 с

доп

= 0.1 о/„/о.01 = 10о/„/с.

Для быстродействующего ЦИП при 6= 0,1 % и Д<ет= Ю"» с

V =0,1/10-8 = 105 %/с.

*доп

Допускаемая частота изменения fx, ограничиваемая заданной погрешностью 8 при амплитуде синусоидальной величины дГц, равной 100 %, определя- ется из следующего уравнения:

о- 100.

доч д<.

2я[.

*доп

.Р-Улг fx„on =

доп - 200яД.



Для цифрового прибора при = 0,1 % и At - 0,01 с

доп=2оет:о1=°°"

а для быстродействующего прн 6 = 0,1 % и A.t = 10" с

-доп « 170 Гц.

Следовательно, следящие цифровые приборы с А t = 0,01 с практически пригодны 1Чэлько для измерения постоянных и очень медленно изменяющихся во времени величин, а быстродействующие следящие цифровые приборы могут быть использованы для измерения достаточно быстро изменяющихся величин.

После рассмотрения динамических погрешностей следящих н цифровых приборов развертывающего уравновешивания (п. 9.1), можно сравнить их динамические свойства.

При синусоидальной форме X, ступенчатой аппроксимации и заданной погрешности допускаемая частота fxn входного сигнала следящего цифрового прибора равна

- К

fxpoi, - 200 яД/ • (-l-

а приборы развертывающего уравновешивания

"лоп 200яТ

7ц = Дсг(«р + «в).

где Пр -число рабочих тактов при уравновешивании: п -число вспомогательных тактов.

Следовательно, следящий цифровой прибор при одинаковом времени срабатывания ключей А „ имеет значительно более широкий частотный диапазон.

9.2. АЛГОРИТМЫ УРАВНОВЕШИВАНИЯ, ИЛИ СПОСОБЫ ОТРАБОТКИ СТУПЕНЧАТОЙ КОМПЕНСИРУЮЩЕЙ ВЕЛИЧИНЫ. ВРЕМЯ ОТРАБОТКИ

Алгоритмом уравновешивания, или способом отработки компенсирующей величины , называетч;я последовательность изменения от начала уравновешивания до установления равенства х= X. Для следящих ЦИП пригодны способы отработки, при которых после нарушения равенства X = х, из-за уменьшения X или его увеличения х будет следовать за изменением X непрерывно, без предварительного сброса на нуль. Для этого необходимо, чтобы усилитель компенсации был двустороннего действия, т. е. реагировал бы на оба знака разности X - х к соответственно изменял направление отработки компенсирующей ве-, личины х. к основным способам следящей отработки, которые определяются также и используемыми системами счисления, можно отнести: равномерйо-ступенчатый способ или алгоритм «исчерпывания» (п. 1.3) и неравномерно-ступенчатый от старшей декады с приближением снизу, от младшей декады с ограниченным двухсторонним обходом и др. Компенсирующая величина генерируется обратным преобразователем кода в аналог, т. е. ПКА,-на вход которого подается определенный код. Важной характеристикой каждого способа отработки является максимальное время отработки t. Число тактов п зависит от способа отработки, числа декад принятой системы счисления, а время отработки от и и от времени отработки одной ступени Д t Неравномерно-ступенчатые способы отработки, естественно имеют м§ньшие число ступеней отработки и время



отработки, т. е. более высокое быстродействие. Рассмотрим основные способы отработки применительно к наиболее распространенным ЦИП - цифровым вольтметрам.

Равиомерно-ступеичатый способ отработки, или алгоритм «исчерпывания»

При таком способе отработки компенсирующее напряжение (/) возрастает равными ступенями (рис. 9.2), отработка прекращается усилителем некомпенсации в ют момент, когда

Х-«к<0-


Рис. 9.2. Равномерно-ступенчатый способ отработки компенсирующей величины.

ПКН, генерирующий равномерно-ступенчатое (/), может управляться число-импульсным или цифровым кодом. Число-импульсный код генерируется генератором квантующих импульсов. Алгоритм уравновешивания следящего цифрового прибора с использованием число-импульсного кода несложный. Однако этот код невозможно использовать для индикации или регистрации, поэтому в таких случаях необходимы счетчики для преобразования число-импульсного кода в десятичный.

Время отработки по этому способу определяется максимальным числом тактов и ступеней, а максимальное число ступеней - заданной погрешностью 6 и составляет Л, = 100/26.

Максимальное время отработки в данном случае равно времени отработки номинального значения измеряемой величг.ны «

/о = „Д -

Минимальное время отработки в непрерывном следящем режиме равно времени отработки одной ступени квантования q. - ст* ™ приводит к тому, что в режиме непрерывного слежения за непрерывно изменяющимся сигналем следящие ЦИП являются по сравнению с другими наиболее быстродействующими.

Если Д„= 10-е с; 6 = 0,1 %; yV„ = 500, то = 5 • Ю-з с.

Этот способ отработки целесообразно применять в следящих ЦИП, работающих в непрерывном режиме, в быстродействующих приборах при малых Д t., или в приборах, измеряющих отклонение величины от номинальной. В последнем случае число необходимых ступеней для обеспечения задаинойг точности во много раз снижае1ч;я.

Способ отработки от старшей декады с приближением снизу

Э1от способ основан на десятичной системе исчисления. При отработке д: по десятичной системе исчисления удобно использовать угол поворота оси переключателя или электрические сигналы по десяти каналам не только для управления ПКН, но для индикации и регистрации.

В начальном положении все декады выключены, = 0. В каждой декаде, начиная со старшей, увеличивается до тех пор, пока разность между V и ие будет меньше напряжения одной ступени данной декады. Отработка старшей декады заканчивается при выполнении условия U - и„ < ДИст,- Это условие определяется при. помощи устройства сравнения. Затем в действие включается следующая, более младшая - вторая декада, ступени которой включаются до тех пор, пока U - и ие станет меньше Ди„, " т. д. В конце процесса отработки остаются включенными только те ступени декад, разность между суммой





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