ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.08.2024
Просмотров: 99
Скачиваний: 0
|
|
- 41 |
- |
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 2 |
|
|
6 а |
|
|
6ДИН |
^ОПТ |
|
в опт |
|
|
||
|
|
Ь6Х* |
|
^опт |
7" |
2,5 |
0,01063 |
14,3 |
5,15 |
2,77 |
0,85 |
5 |
0,00187 |
8,34 |
2,17 |
3,85 |
0,90 |
10 |
0,00020 |
4,54 |
0,71 |
6,4 . |
0,95 |
20 |
0,00003 |
2,4 |
0,3 |
8 |
I |
3. И з м е р е н и е |
с и г н а л а |
з в е н о м с |
п е |
|||||
р е д а т о ч н о й |
ф у н к ц и е й й / [ / ш | = - |
— - 1 |
я в- |
|||||
Измерительный |
преобразователь при |
степени |
успокоения |
, £ = |
||||
= 0,70+0,80 |
имеет |
в |
диапазоне |
частот 0 < s :a)«a ) p B 3 =Vl - ^ a / 7 ' |
||||
амплитудную характеристику |
\ W[JoS)\~ \. |
и практически |
линей |
|||||
ную фазовую характеристику |
ср(си)» А"Ш . |
Величину |
оптимального |
|||||
запаздывания легко найти: она равна коэффициенту пропорциональ
ности |
к |
в выражении фазовой характеристики. На резонансной |
|||
частоте |
с о р е з |
Фазовый сдвиг равен |
[ 8 ] <p(U)p e S )=5L/2 *, отсю |
||
да |
|
|
|
|
|
Бели энергия измеряемого сигнала сосредоточена в диапазоне |
|||||
частот, |
не превышающих резонансной частоты,то введение опти |
- |
|||
мального запаздывания позволит устранить динамическую погреш |
- |
||||
ность почти полностью. |
|
|
|||
Таким образом, при введении оптимального запаздывания для частичной компенсации динамической погрешности апериодического звена выигрыш в точности зависит от динамических характеристик процесса: для неди^ференцируемого сигнала он меньше, чем для дифференцируемого; в обоих случаях выигрыш тем больше, чем точ нее измерения.
Введение оптимального запаздывания дает наибольший эффект для колебательного звена с оптимальной степенью успокоения.
-42 -
Взаключение отметим, что имеются и иные методы устранения
динамической погрешности |
при измерениях случайных |
процессов |
||||||||||||
[ 9 ] |
,но |
они |
связаны |
с |
очень |
большим объемом вычислений |
и |
|||||||
могут |
быть |
осуществлены |
только |
|
с помощью быстродействующих ЦВМ. |
|||||||||
|
|
|
|
Л И Т Е Р А Т У Р А ' |
|
|
|
|
||||||
1 . |
С.М.М |
а н д е л ь ш т а м , |
Г. И. К а в а л е р о в . |
Изме |
||||||||||
|
рительная |
техника, |
№ 1 2 , 1965. |
|
|
|
|
|
||||||
2 . Н.И.К |
а р |
а с |
е в. Измерительная техника, № 12, 1968. |
|||||||||||
3 . В . М . А г е е в |
. Измерительная |
техника, JH, |
1971 . |
|
|
|||||||||
4 . Дж-.Х. Л э |
н и |
н г, |
Р. Г. |
Б э т |
т и я . Случайные процессы |
|||||||||
|
в задачах |
автоматическрго |
управления. ИЛ, М., 1958. |
|
||||||||||
5. Н.А.Л |
и в ш и ц, В.Н. П у г а ч е в . |
Вероятностный |
анализ |
|||||||||||
|
систем автоматического управления, т . 1 . Изд. |
"Сов.радио", |
||||||||||||
|
1963. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 . П л а н и р о в а н и е |
|
эксперимента. Изд."Наука", 1966. |
||||||||||||
7 . В.И.Б |
р |
а у н, |
B.C. П р |
о |
ц у |
т о. Изв.вузов, приборостро |
||||||||
|
ение, |
Л 7, 1968. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
8 . Дж.К.Н ь |
ю т о |
н, |
Л.А.Г у |
л д, |
Дж.Ф. К а й з е р . |
Теория |
||||||||
линейных |
следящих |
систем. Физматгиз, 1961 . |
|
|
|
|||||||||
9 . В . H . E l m o r e . |
ЭИ ВИНИТИ, |
Контрольно-измеритель |
||||||||||||
ная техника, № 4 1 , 1970. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
- 43 -
Р.В.Долидзе. В.А.Падерина
КОРРЕКЦИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕМБРАННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
В практике измерений импульсных давлений жидкости и газа ши роко распространены мембранные измерительные преобразователи /ИП/, используемые совместно с проволочными или полупроводни ковыми тензорезисторами. Плоская круглая мембрана диаметром d и толщиной S , жестко закрепленная по контуру, представляет собой колебательное звено второго порядка, описываемое уравне нием
где Р - распределительное давление; т , h . , CQ - масса, коэффициент успокоения подвижной части и жесткость мембраны. Поэтому амплитудно-частотную характеристику мембраны в относи
тельных единицах можно представить формулой |
|
|
|||
|
А = X |
1 |
|
|
|
где хст |
-прогиб |
мембраны при |
статическом |
давлении, |
j!> - |
степень |
успокоения, |
f = Q / c o 0 |
- отношение |
частоты измеряемо |
|
го явления к собственной частоте мембраны.
Чувствительность наклеенного тензорезистора определяет вы бор геометрических размеров и материалов мембраны, а следова
тельно, и динамические характеристики измерительного |
преобра |
зователя [ l ] . |
|
Недостатком мембранных ИП является сравнительно |
узкий час |
тотный диапазон. Например, для стальной мембраны с размерами ot= 30 мм и iS* = I мм экспериментально определенные значения
степени успокоения и собственной частоты соответственно равны:
Р= |
0,01 и |
f0= |
10 |
500 гц. В этом случае |
для измерений с |
||||
амплитудной погрешностью |
не |
более |
5% диапазон |
частот |
импульсных |
||||
давлений не должен превышать |
0,2 |
fQ |
|
|
|
||||
Расширение частотного |
диапазона' рассматриваемого |
преобразо |
|||||||
вателя |
целесообразно |
осуществить, |
если применить один |
из двух |
|||||
известных методов |
коррекции |
[ й , з ] |
: метод на основе |
умЬоже- |
|||||
- 44 -
ния частотных характеристик преобразователя и корректирующего эвена и суммирование моделированной погрешности с реальным вы ходным параметром преобразователя. Первый способ отличается простотой для практической реализации с мембранными измери - тельными преобразователями. В этом случае частотная характерис тика скорректированной системы будет иметь вид
отсюда |
|
|
|
|
1 ( f ] _ |
А з |
Aw[f) |
_ , . |
Л с и ( / ) |
Здесь Ап (f), |
Ак (f), |
ACK{f) |
- |
частотные характеристики |
преобразователя, корректирующего звена и скорректированной си
стемы в |
относительных единицах , А<, / г г , А з , А |
- коэффи |
циенты |
пропорциональности. |
|
Динамическая погрешность наклеенного тензорезистора опреде ляется соизмеримостью его базы с длиной волны деформации и демпфирующим действием подложки и клея, и, например, для тензо
резистора |
с базой 5 мм динамической |
погрешностью можно прене - |
|
бречь до |
частот порядка 50 кгц |
[ 4 |
] . |
В качестве корректирующего четырехполюсника, соединенного по следовательно с измерительным преобразователем, можно исполт-зо-
вать Г, |
П или Т-образные электрические фильтры. |
|
|||
Если |
пренебречь внутренним |
сопротивлением источника Zi |
и |
||
проводимостью |
нагрузки |
i/Z» |
, что практически реализуется |
||
применением в |
качестве |
Zi |
тензорезистора,а в качестве |
Zн |
|
регистратора с большим входным сопротивлением,то для наиболее простого Г-образного фильтра /рис.1, а /, представляющего со бой частотно-зависимый делитель напряжения, можно записать
и
- 45 -
|
|
Рис. |
1. |
|
|
|
|
Выбором сопротивлений |
|
|
|
получают |
требуемую |
||
частотную |
характеристику |
корректирующего |
звена. |
|
|||
Так как |
частотная характеристика |
мембраны датчика / коле - |
|||||
бательное |
звено второго |
порядка |
/ выражается |
формулой |
|||
|
Л п И = (Цр? |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
то применяя "нормальную" |
коррекцию |
[ 2 ] |
, |
когда |
уравнения ' |
||
преобразователей до н после коррекции отличаются только посто янными коэффициентами, частотная характеристика корректирую - щего звена согласно / I / , примет вид
|
Ак[р)=к |
/з/ |
|
|
|
[ТгР? |
+ 2 J V T 2 / D + i ' |
Из формул |
/ 2 / |
и /3/ имеем |
|
|
|
|
/4/ |
где 7} , |
ft) |
и Тг , J 3 2 |
-постоянные времени и степени у с - |