Файл: Векслер, М. С. Измерительные приборы с электростатическими механизмами.pdf

При наличии дополнительного момента можно записать

М г= М 2 ± Л46,

откуда

M1 = M2( l ± ^ - ) = M2(l + Ye).

где у6— погрешность компарирования, обусловленная асиммет­ рией элементов.

Воспользовавшись (4-52) и (4-53), можно записать:

Отношение производной приращения емкости (от асиммет­ рии конструкции) к производной ее полного значения прибли­ женно можно заменить отношением приращения емкости АС к значению емкости С2 для принятого угла отклонения подвиж­ ной части. Тогда:

АС

Ye

С "

Представляет интерес рассмотрение влияния отклонения раз­ меров конструкции от идеально симметричного положения на изменение емкости измерительного механизма одного элемента преобразователя компаратора.

При симметричном расположении подвижного электрода от­ носительно неподвижных емкость измерительного механизма

С = ^ - d

где k — геометрическая постоянная.

Емкость элемента измерительного механизма со смещенным на Ad подвижным электродом (рис. 4-9, а)

Составляющая погрешности из-за несимметрии воздушных зазоров

Сd

122

Как показывает (4-54), асимметричное расположение подвиж­ ного электрода ведет к увеличению погрешности компарирования.

Расчет влияния асимметрии воздушного зазора (табл. 4-1) показывает, что изменение зазора в пределах 0,004—0,006 мм вызывает погрешность от неидентичности, равную 0,01%.

Указанные изменения воздушных зазоров вполне возможны, так как технологически не осуществима абсолютно симметрич­ ная установка подвижных электродов.

Рис. 4-9. Конструктивная схема элемента измерительного механизма: а —со смещенным подвижным электродом; б —с расположением подвижного элек­ трода наклонно к оси; в — с эксцентричным расположением подвижной части; г — с взаимным наклоном электродов

Наряду с осевыми смещениями возможен и взаимный наклон электродов, который имеет место при не строго перпендикуляр­ ном расположении электродов относительно оси (рис. 4-9, б), а также при эксцентричном расположении подвижной части от­

123

где d S — площадь участка измерительного механизма шириной dr; ki — постоянный конструктивный коэффициент.

Величина Adr может быть выражена в виде:

Adr= Adp Щ т

R

Проведя несложные преобразования, выполнив интегрирова­ ние и разложение в ряд, получим

В этом выражении два последних члена определяют измене­ ние емкости измерительного механизма вследствие взаимного наклона электродов, так что

Составляющая погрешности от асимметрии, обусловленная наклоном электродов, имеет вид:

(4-55)

При Adp<0,3d можно пренебречь последним членом выраже­ ния (4-55) ввиду его малости.

Тогда

(4-55) для осевого перемещения электродов показывает, что значение последней примерно в три раза больше, чем первой.

Практически возможно также сочетание взаимного смещения и наклона электродов.

Погрешности у6' и у6" могут частично взаимно компенсиро­ ваться вследствие наличия асимметрии конструкции в обоих элементах измерительного механизма.

Рассмотрение конструкции любого электростатического изме­ рительного механизма позволяет сделать вывод о невозмож­ ности изготовления деталей и их сборки с требуемой точностью для получения необходимой идентичности. Поэтому .производят регулировку симметрии измерительного механизма преобразо­ вателя путем перемещения неподвижных электродов изменением зазора между некоторыми парами электродов или изменением их взаимного расположения. Такой процесс симметрирования является несовершенным, так как требует многочисленных пере-

124

сборок измерительного механизма — операций кропотливых и чрезвычайно длительных, которые не всегда приводят к требуе­ мым результатам. Не поддающаяся дальнейшему устранению погрешность от асимметрии (I на рис. 4-10) может достигать 1—2 %. Она характеризуется величиной

AU = UZ- U U

где Hi — измеряемое напряжение, U2— компарирующее напря­ жение.

Способы симметрирования путем перемещения электродов исключают возможность регулирования симметрии при работе

электрический способ симметрирования с помощью регулируе­ мого делителя напряжения в цепи компарирующего напряже­

ние.

Схема, обеспечивающая осуществление этого способа, приве­ дена на рис. 4-11. Вращающий момент от измеряемого напря­

125

(нагрузкой Ri является сопротивление изоляции электростати­ ческого прибора), отношение напряжений выразится в виде:

Экспериментальная проверка выравнивания постоянных (см. 2 на рис. 4-10, на котором Ш = и 2 — U1) подтвердила возмож­ ность использования схемы (см. рис. 4-11) для электростатиче­ ских компараторов.

Таким образом, применение дополнительного делителя на­ пряжения для компарирующего элемента позволяет легко и с высокой точностью устанавливать необходимую идентичность между элементами измерительного механизма электростатиче­ ского преобразователя компаратора.

Механический противодействующий момент. Одной из основ­ ных причин, препятствующих получению высокой точности из­ мерения с помощью компаратора моментов, является наличие механического противодействующего момента. В реальном из­ мерительном механизме преобразователя компаратора растяж­ ками создается дополнительный момент Л47, обусловливающий появление одной из составляющих у7 погрешности компариро-

Вместе с тем даже у самых тонких растяжек все же имеется небольшой противодействующий момент, который будет вно­ сить погрешность. Применение очень тонких растяжек создает трудности обеспечения механической прочности прибора, по­ вышает его чувствительность к сотрясению. Кроме того, малая величина поперечного сечения растяжек с малым противодейст­ вующим моментом не позволяет обеспечить достаточный пред­

126