Файл: Эрлер, В. Электрические измерения неэлектрических величин полупроводниковыми тензорезисторами.pdf

Среди частных случаев наиболее важен случай 1 (фиг. 3.2,6), учитывающий только искажения третьей степени. Этот случай наиболее характерен для полупроводниковых тензорезисторов, работающих во всех четырех или двух смежных плечах мостовой схемы. (В разд. 4.2 также рассматривается работа мостовой схемы с тензорезистором в одном плече, искажения которой полностью компенсируются.)

Из приведенных примеров однозначно следует, что при дву­ сторонней регулировке характеристика нелинейного преобразо­ вателя не может проходить через нулевую точку. Погрешность во всем диапазоне преобразователя будет меньше, когда допу­ скается ошибка также и в нулевой точке. При двусторонней регулировке в соответствии с определением, согласно которому для измерительного прибора

Относительная погрешность =

погрешность распространяется на весь диапазон преобразова­ теля (равный сумме модулей частичных диапазонов). Лишь та­ кое определение здесь целесообразно, ибо при односторонней регулировке аппроксимирующие прямые можно провести и подругому, что приводит к меньшим погрешностям. При совмест­ ном использовании как положительного, так и отрицательного диапазонов определяемая сумма будет представлять конечное значение.

Рассмотренные частные случаи (фиг. 3.2, 6—г) указывают на то, что оптимальные аппроксимирующие прямые пересекают ха­ рактеристику нелинейного преобразователя при х = +0,85 х2.

Оптимальные аппроксимирующие прямые для частных слу­ чаев должны удовлетворять требованию

[ ^ 2 У (-^)]макс = = ^ 2 У (-'-г)'

Из приведенных примеров следует, что можно, не прибегая к специальной оптимизации каждой отдельной функции преоб­ разователя, добиться очень хорошей аппроксимации, если вы­ брать две опорные точки, кратные 0,85 конечного значения. Вы­ ходные величины в этих точках при одинаковой регулировке по обе стороны и соответствующем выборе компенсирующего на­ пряжения нулевой точки должны быть одинаковыми (фиг. 3.2, а).

В заключение рассмотрим еще один числовой пример. Со­ отношения мостовой схемы с двумя смежными рабочими пле­ чами определяются уравнением (4.27) (учитывающим лишь искажения третьей степени), при этом а 2 — —К2. Для типов

WDH101 и WDH111 /(г = 8000. При 8 = 0,5-10_3 соответственно червой специальной функции получаем

и

F2m= + 0,2510"3.

Когда характеристика преобразователя с этими данными регу­ лируется только односторонне, погрешности соответствуют половине конечных значений; при этом заданные числовые вели­ чины удваиваются. Следует отметить также, что при деформа­ ции до 0,05% погрешность нелинейности, отнесенная к конеч­ ному значению диапазона измерения, во всех случаях остается ниже 0,05%.

ЛИТЕРАТУРА

1. Baule В., Die Mathematik des Naturforschers und Ingenieurs, Band 2: Ausgleichsund Naherungsberechnung, Leipzig, Hirzel-Verlag, 1956.

2. DDR-Standard TGL 0-1319 MeBtechnik— Grundbegriffe, Apr. 1963.

3.DDR-Standard TGL 19472 Elektrische MeSinstrumente — Technische Forderungen, Bl. 2, Dez. 1964.

4.Fachbereichsstandard TGL 14283, Bl. 6: Elektronische Mefigerate — Bedingungen fur die Fehlerermittlung und -angabe, Jan. 1968.

4. МОСТ УИТСТОНА — ОСНОВНАЯ СХЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Для аналоговых электрических измерений механических ве­ личин преимущественно используют изменение сопротивления, емкости или индуктивности, особенно в тех случаях, когда необ­ ходимо одновременное измерение статических величин.

Чтобы получить выходной электрический сигнал, пропорцио­ нальный сопротивлению, изменяющемуся под воздействием ме­ ханической величины, через это сопротивление должен быть пропущен электрический ток или к нему должно быть подведено электрическое напряжение. Если, например, запитывать сопротивление постоянным то­ ком, при изменении сопротивления будет изменяться падение напряжения на нем.

Это изменение происходит относительно не­ которой начальной постоянной величины. Поскольку механической величине соответ­ ствует только изменение электрического напряжения, его начальная постоянная ве­ личина должна быть сведена к нулю. Это достигается путем компенсации, например, с помощью так называемой мостовой схемы

(фиг. 4.1). Подобные мостовые схемы могут быть в принципе запитаны как постоянным, так и переменным напряжением.

При изменяющемся реактансе возможно питание только пе­ ременным напряжением, при изменении омического сопротивле­ ния могут быть применены оба вида питания.

У мостов переменного напряжения для компенсации началь­ ной постоянной величины должна быть проведена балансировка по модулю и по фазе, в результате чего возрастают затраты на подготовку измерения.

Однако сравнительно легко можно создать усилители пере­ менного напряжения с высоким коэффициентом усиления и с до­ статочной стабильностью, хотя при этом возникают трудности, связанные с необходимостью синфазного выпрямления.

Усилители переменного напряжения и выпрямители ограни­ чивают точность измерений, определяемую главным образом погрешностью от нелинейности. Погрешность от нелинейности у новейших прецизионных усилителей составляет около 0,1%.

Средствами современной полупроводниковой электроники в настоящее время удается создать высокостабильные усилители