3.4.2. Замкнутые структурные схемы инвариантных средств измерительной техники
Такие СИТ основываются на создании влияния, пропорционального погрешности измерений и направленного на ее уменьшение. Это обеспечивается обратной связью с выхода на вход СИТ и созданием разностной величины между его выходной и входной величинами.
Замкнутые структурные схемы инвариантных СИТ также разделяют на СИТ с пространственным и временным разделением каналов.
Рассмотрим два варианта замкнутых структурных схем инвариантных СИТ, или СИТ уравновешивания: с сумматором См (рис.3.8,а) на его входе и с сумматором См на выходе (рис.3.8,б).
Обе схемы имеют цепь отрицательной обратной связи (КВЗЗ) с коэффициентом передачи .
|
Рис.3.8. Замкнутые структурные схемы СИТ с пространственным разделением каналов: а - с сумматором на входе; б - с сумматором на выходе |
Выходная величина Y в схеме СИТ с сумматором См на входе (рис.3.8,а) определяется по формуле
, (3.14)
где k1 - коэффициент преобразования прямой цепи по влияющей величине .
Если коэффициент передачи k2 измерительного канала ИК2 выбирать из условия k2 = k1 / k1 , то выражение (3.14) принимает вид
, (3.15)
то есть выходная величина Y не зависит от влияющей величины , а следовательно, СИТ является инвариантным к этой величине.
В схеме СИТ с алгебраичным сумматором См на его выходе измеряемая величина X поступает в измерительный канал ИК1, а влияющяя величина - в измерительные каналы ИК1 и ИК2 (рис.3.8,б), которые являются идентичными. Разница величин - с выхода сумматора См подается через измерительный преобразователь ИП и цепь отрицательной обратной связи КВЗЗ на вход измерительного канала ИК2.
При равенстве коэффициентов передачи измерительных каналов ИК1 и ИК2, то есть при условии k1 = k2, выходная величина Y будет пропорциональна только измеряемой величине X и не будет зависеть от влияющей величины .
Один из вариантов схемы инвариантного СИТ с временным разделением каналов приведен на рис.3.9. Схема содержит измерительный канал (ИК), собственно СИТ с коэффициентом передачи k, входной измерительный преобразователь (ВВП) с коэффициентом преобразования k1, сумматор (См), вычислитель (О) и пять переключателей (S1 - S5). В этой схеме на сумматор См подаются измеряемая X и образцовая (эталонная) Х0 величины. Все переключатели разомкнуты.
|
Рис.3.9. Структурная схема инвариантного СИТ с временным разделениям каналов |
Измерения выполняются за три последовательных такта, в которых замыкаются определенные переключатели S. В этих тактах получают неисправленные результаты измерений , , .
В первом такте замыкаются переключатели S2, S5 и измеряемая величина X непосредственно подается на вход измерительного канала ИК, а выходная величина Y измерительного канала ИК равняется
= bkХ + ад (3.16)
где ад - аддитивная составляющая погрешности СИТ;
b - числовой коэффициент, который характеризует мультипликативную составляющую погрешности СИТ;
k - коэффициент передачи измерительного канала ИК.
Во втором такте замыкаются переключатели S2, S4 (другие переключатели разомкнуты) и входная величина X подается на вход измерительного канала ИК через вход ной измерительный преобразователь ВВП, при этом исходная величина ИК
= bk1kХ + ад (3.17)
где k1 - коэффициент передачи входного измерительного преобразователя ВВП.
В третьем такте замыкаются переключатели S1, S3 (другие переключатели разомкнуты) и на вход ИК поступает величина (X + Х0), а на его выходе образуется величина
= bk(Х + Х0) + ад (3.18)
Неисправленные результаты измерений , , предварительно записываются в память вычислителя а потом осуществляется вычисление выходной величины (исправленного результата измерения) Y по формуле
.
Подставив в эту формулу соотношение (3.16), (3.17) и (3.18) получим
Y = X,
то есть результат измерения Y является инвариантным как к адитивной, так и к мультипликативной составляющим погрешностей СИТ.
Метод коррекции погрешности в схеме СИТ (рис. 3.9) и в подобных схемах, которые основываются на определенных алгоритмах обработки нескольких результатов измерений, называют алгоритмическим методом повышения точности.