Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

Средства измерения компенсационного преобразования в статическом режиме.

Структурная схема

устройства компенсационного

преобразования показана

на

рис.

7.

Д л я

цепи обратного преобразования (обратной связи)

»m = ^ftßißa

••• ßm = «nß-

(10)

где

ß —

коэффициент

преобразования

цепи обратного преобразования; ß 1 ( ß 2

• ••I

ß»i —

коэффициенты преобразования звеньев цепи обратной связи.

àx0,

Lx,02

Lx,on

образования

хт,

которая должна быть

однородной

с величиной х и иметь

при

установившемся режиме противоположный знак.

При подаче на вход сигнала х выходной сигнал

xn, а

следовательно,

и

хт

будут возрастать

до тех пор, пока сигналы х и хт не станут

равны. При этом

по

величине хп

можно

судить об измеряемой величине

х.

Цепь прямого

преобразования

)

*

П1

П2

*•

ПОСщ,

П0С2

П0С1

Цепь обратного

преобразования

Рис. 7. Структурная схема средства

измерения

компенсацион­

ного преобразования

Ах = х -

= 0.

(И)

Это возможно в тех устройствах, у

которых в цепп прямого

преобразова­

В этом случае-, учитывая

(10) ц (11),

получим

_

1

_ 1

(12

прямого преобразования.

Чувствительность (коэффициент

преобразования)

дх

ß l ß o

(13)

• • • ßjl

Мультипликативная относительная

погрешность измерения, обусловлен­

малых изменениях этих

коэффициентов

AS

Aß

Д Рі

т

, A ß , ,

, A ß «

(14)

' У

о

о

Т

• • • "Г а

чение

коэффициента

ß

вызывает

отри­

цательную мультипликативную

погреш­

ность.

Аддитивная погрешность

в

сред­

ствах

измерения

с

полной

компенса­

цией

практически

обуславливается

по­

рогом

чувствительности . звеньев,

рас­

положенных до интегрирующего

звена,

и порогом чувствительности

самого

ин­

тегрирующего

звена.

Под порогом

чувствительности

зве­

на понимается

то

наименьшее

измене­

ние входного сигнала, которое способно

вызвать

появление

сигнала

на

выходе

звена. Заметный порог чувствительности

имеют,

например,

электродвигатели,

часто

применяемые

в

рассматриваемых

устройствах.

Д л я реальных звеньев график

функ­

ции преобразования

может

иметь

вид,

Рис . 8. Ф у н к ц и я преобразования с

показанный

на рис. 8,

где

± Д#І_І —•

порогом чувствительности

— порог

чувствительности.

Порог чувствительности

устройства

с полной

компенсацией

зависит от по­

рогов чувствительности звеньев, расположенных в цепи прямого

преобразования

до интегрирующего звена, и самого интегрирующего

звена следующим образом:

• • + Аж„;

(15)

где Ахп — порог

чувствительности интегрирующего звена.

компенсации

П р и

наличии

звеньев с порогом чувствительности состояние

наступает

при

х

— хт

= ±:Ах.

Таким образом, изменение

входного сигнала

в пределах

Ах

не вызывает изменения выходного сигнала,

т. е. появляется аб­

солютная

аддитивная

погрешность, равная

±Ах.

Из (15) очевидно, что для уменьшения аддитивной погрешности,

обусловлен­

новешиванием может быть дана структурная схема, показанная

на рис.

9,

где

ДН — делитель

напряжения,

на котором получается известное

падение

напря ­

жения UK для компенсации (уравновешивания) неизвестного

напряжения

Ux.

Разница

Ux

— UK=

AU

преобразуется

нуль-индикатором НИ

в

отклонение

указателя, которое наблюдается оператором. При отклонении

указателя

НИ

оператор с помощью делителя напряжения

изменяет UK до состояния

компенса­

ции (UK

— Ux) и по известному значению UK

определяется значение Ux;

Оператор

с делителем напряжения в этом случае выполняет функции

интегрирующего

звена. К а к следует

из

вышесказанного,

нестабильность

чувствительности

нуль -

индикатора в некоторых пределах но вызывает появления погрешности,

однако

порог

чувствительности

нуль-индикатора

приведет

к

погрешности.

При неполной компенсации в сред­

ни

>

а.

ствах

измерений

интегрирующего

звена

J—*

нет и обычно выполняется

условие

(10),

а

врат

также

хп

—

кАх,

(16)

с;

где к =

fcj,

к2,

кп

— коэффици

ДН

т нре-

образования

цепи

прямого

прео

азова-

ння .

В этом случае установившийся режим

наступает

при некоторой

разности:

Рис. 9. Структурная схема изме­

Ах =

х — хт.

(17)

рения напряжения

компенсатором

Разность

Ах

необходима

для

поддер­

постоянного тока

ж а н и я

сигнала

на

требуемом

уровне.

ного, так

и прямого преобразования.

Если

выполняется условие i ß

1, то уравнение (18) переходит в (12) и

влияние к. Предел увеличения fcß

обусловлен динамической

устойчивостью

устройства (см. далее).

Чувствительность (коэффициент преобразования) устройства с неполной ком­

пенсацией

S = d ^ =

, ,*,„ .

(19)

дх

1 + ftß

Отсюда видно, что для получения высокой чувствительности следует сни­

жать ß, но для выполнения условия

fcß

>> 1 необходимо увеличивать к.

Мультипликативная погрешность,

обусловленная изменением

коэффициен­

тов преобразования звеньев при достаточно малых изменениях этих коэффициен­

тов,

х

Аддитивная

погрешность может

быть

проанализирована

путем

введения

в структурную

схему дополнительных

сигналов Д я 0 1 ,

Д х и ,

àxon,

&х'оі,

^х'оі,

à,igm,

равных

смещениям функций

преобразования

соответствующих

звеньев.

X

П1

П2

пз

п,m

l " .

+ . . . + Д ^ ) .

(22)

скачкообразном

изменении

входного сигнала

от нуля до зна-

1 Динамическая

погрешность

рассматривается в гл.

2.