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

частотой. Благодаря этому в одноканальной схеме такого прибора можно получить электрическую величину, зависящую от соотношения между сравниваемыми величинами (обычно пропорциональную их разности). На выходе измерительного устройства сравнения приборов, основанных на методе одновременного и периодического сравнения, образуется электрическая разностная величина, которая в неавтоматических приборах уравновешивания используется для приведения в действие нулевого указателя, а в автоматических - для управления мерой. Приборы периодического сравнения отличаются от приборов одновременного сравнения непрерывной коммутацией, высокой чувствительностью и точностью. Более высокая чувствительность достигается благодаря усилению разностного сигнала на частоте переключения избирательным усилителем с большим коэффициентом усиления. Повышение точности достигается благодаря исключению аддитивной погрешности. Недостатком приборов периодического сравнения является низкое быстродействие, поскольку результат преобразования формируется по истечении нескольких периодов относительно низкой частоты переключения.

Если измеряемую величину неудобно вычитать, но легко коммутировать без значительных погрешностей, например поток света или переменное напряжение, то при наличии предвключенных преобразователей целесообразно применять метод периодического сравнения. Приборы периодического сравнения удобно использовать как фазометры и логометрические устройства для измерения отношения, например коэффициентов передачи преобразователей или величин, равных отношению двух разнородных величин (магнитной проницаемости). В книге рассмотрены цифровой фазометр периодического сравнения и компаратор как примеры приборов периодического сравнения.

Нестабильность и технологический разброс параметров полупроводниковых элементов более всего проявляется в двухканальных приборах для преобразования входных напряжений или токов. При изменении коэффициента преобразования /Спп предвключенного преобразователя ПП в показаниях прибора одновременного сравнения (рис. 2.7, а) возникает погрешность.

Основной причиной изменения /Спп является временная нестабильность, и если предположить, что скорость изменения Fk во времени постоянна, то

где Гэксп - время эксплуатации прибора.

Применение в таких приборах нестабильных во времени преобразователей в качестве предвключенных вызывает большую погрешность.

В приборе периодического сравнения (рис. 2.7,в) погрешность от временной нестабильности предвключенного преобразователя ,на-много меньше, так как преобразование измеряемой и образцовой



величины производится в нем попеременно с малым периодом повторения. В этом случае

где Тк - период переключений автоматического переключателя SW.

Следовательно, в приборах периодического сравнения можно применять и нестабильные во времени оредвключенные преобразователи, если они обладают другими важными для данного прибора свойствами, например, высокой чувствительностью или равномерной частотной характеристикой.

Разработана разновидность метода периодического сравнения с несимметричной коммутацией (рис. 2.7,г) 35]. Этот метод применяется при измерении отношения близких друг к другу средних значений сигналов Xicp/Xjcp изменением регулируемого при уравновешивании интервала интегрирования Т. В результате уравновешивания регулированием устанавливается равенство XicpT = Х-рТ- Следовательно, при постоянстве Х и .в течение интервалов интегрирования искомое отношение Х/Х равно отношению интервалов интегрирования TJTf. Интервалы времени и измеряются с высокой точностью. На основе этого метода созданы более точные и широкополосные измерители неравномерности частотных характеристик резисторов и делителей напряжения. Если в качестве Х использовать образцовую величину Хо {Х = х), то по отношению временных интервалов 71 и можно определить Хер:

Хер == TxJT.

Использование масштабного множителя /С = Ti/T, равного отношению временных интервалов, повышает точность измерения, так как погрешности измерения временных интервалов значительно меньше погрешностей резисторов цепи делителей напряжения.

Особенности структур измерительных устройств с коррекцией погрешностей. Под ИУ с коррекцией погрешностей обычно [42] понимают ИУ, отличающиеся наличием дополнительных звеньев, блоков или вычислительных операций, предназначенных для уменьшения погрешностей ИУ.

В ИУ с аддитивной и мультипликативной коррекцией вычитанием величин, пропорциональных входной и выходной величинам корректируемого измерительного преобразователя КИП, создается величина, пропорциональная погрешности КИП. Последняя при мультипликативной коррекции используется после усиления для изменения коэффициента преобразования одного из звеньев прямой цепи, а при аддитивной коррекции - суммируется с преобразуемой величиной. В первом случае осуществляется автоматическая калибровка, а во втором - автоматическое введение поправки.

При рассмотрении погрешностей следует различать: погрешность измерительного преобразования Дп, которая является физической величиной - частью преобразуемой величины - и может быть выделена с по.мощью образцового прямого преобразователя ОПП или образцового обратного преобразователя ООП и вычитателей



r»- кип

ЛпФ-Уо)/Ко

1/Ко

Рис. 2.8. Структуры устройств выявления погрешностей измерительного преобразования: а - с образцовым прямым ИП; б - с образцовым обратным ИП.

(рис. 2.8). Такие устройства для выделения погрешностей преобразования широко использу£отся в автоматических устройствах аддитивной и мультипликативной коррекций измерительных преобразователей (см. п. 3.1, 4.1);

погрешность измерительного прибора, определяемую как разность An = Xn - Х„ст, где Xn - показание измерительного прибора, Xt- истинное значение измеряемой величины;

погрешность меры, определяемую как разность Дм = Х„ - Хнст, где Хи - номннальноз значение выходной величины меры;

погрешность измерения, определяемую как разность Ди = Xn - - Хцст, где Xn - результат измерения, полученный обработкой ряда наблюдений или коррекцией показания прибора;

погрешности измерительного прибора, меры и погрейшость измерения являются частью значения измеряемой величины, т. е. так же, как и они, именованным числом. В измерительных приборах с итерационной коррекцией погрешность измерительного прибора посредством кодоуправляемой меры преобразуется в физическую величину, однородную G измеряемой (п. 2.1).

Пример структуры с аддитивной коррекцией приведен на рис. 2.9. Здесь выходная величина Fj корректируемого преобразователя, имеющего коэффициент преобразования Ki = К\„ {I + б,), преобразуется с помощью обратного преобразователя ОП с коэффициентом передачи р в компенсирующую величину х. При сравнении величины х с входной величиной Х выделяется некомпенсация АХ, которая с помощью дополнительного преобразователя ИП2 с коэффициентом передачи /Cg =/С2„(1 Ч-б) суммируется с выходной величиной Fj корректируемого преобразователя.

Выходная величина Fc устройства без учета аддитивных погрешностей звеньев следующая:

Ке - ХКи (1 + 6l) + 1 - (1 + 6l) PI 2. (1 + 62).

При выполнении условия /Ci„ == /Сг. = 1/Р

Fe = X(l-6A)/P- . • .

Суммарная относительная погрешность

6с = -бД.

Таким образом, в данной структуре влияние мультипликативной Погрешности 61 корректируемого КИП резко снижается. Выходная





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