Измерительный преобразователь как четырёх – полюсник. Режим работы измерительных преобразователей.

В теории измерительных преобразователей любой измерительный преобразователь может быть представлен в виде пассивного четырёх – полюсника на который распространяются все математические выражения и зависимости, справедливые для четырёх – полюсников.

I

Система уравнений характеризующая работу четырёх – полюсника:

Z – парам6етры имеют вид:

Используя средства обратности:

т о есть сигнал одинаково можно передавать как с входа на выход так и с выхода на вход:

где Z11 и Z22 – соответственно входное и выходное сопротивление измерительного преобразователя.

Z12 и Z21 – соответственно взаимообратные сопротивления характеризуют передаточную функцию любого измерительного преобразователя.

Режимы работы измерительных преобразователей (ип).

1. Режим холостого хода. В этом режиме V1 и V2 = 0. Находим значение Z – параметрров в режиме холостого хода.

В режиме холостого хода с опротивление Z12 и Z21 характерезуют свойства

и физические процессы в любом ИП.

2) Режим короткого замыкания. В этом режиме в ИП параметры F1 и F2 = 0,

соответственно определяем значение Z параметров в режиме короткого замыкания, используя исходные уравнения:

Z1k и Z2k – собственные входные и выходные сопротивления преобразователей в режиме короткого замыкания.

3) Режим работы преобразователя под нагрузкой:

Находим входное сопротивление

Находим выходное сопротивление ИП

Z 1н – условная нагрузка на входе, равная эквивалентному выходному сопротивлению

Коэффициент преобразования зависит от того, что является преобразователем входными и выходными величинами:

Условия согласования и сопряжения ип.

От степени согласования ИП по входу и по выходу зависят точностные характеристики, применяемые средствами измерения. Из – за большого количества измерительных величин и параметров при автоматическом управлении технологическими процессами в горной промышленности имеют тенденцию к агрегатированию средств измерения, т.е. использованию устройств сравнения, запоминающих устройств, основных ИП, корректирующих ИП, источников питания, вспомогательных узлов в едином измерительном комплексе т.к. каждое из устройств имеет свои характеристики и параметры, то важным становится установление их, совместимости или сопрягаемости. В измерительной техники существуют следующие критерии совместимости :

1. Информационная совместимость, её критерием является свойство сопрягаемых элементов по согласованию их входных и выходных характеристик и сигналов. Она достигается путем использования стандартных согласующих устройств и гостирование выходных сигналов. В соответствии с гостированной системой приборов и средств автоматизации (ГСП) существуют стандартные выходные сигналы по току, напряжению, частоте.

2. Методические совместимости. Определяется анализом, нормированием, идентификацией и прогнозированием отдельных сопрягаемых элементов. На практике эта совместимость достигается единой математической моделью, погрешности измерения отдельными СИ, а также отдельной методикой нормирования.

3. Энергетическая – определяется требованием по параметрам источника питания.

4. Конструктивная совместимость определяется конструкцией и сопрягаемостью электронных и механических узлов в измерительном устройстве.

5. Эксплуатационная совместимость – определяется устойчивостью к внешним воздействующим факторам.

6. Надёжность – определяется совместимостью характеристик надёжности отдельных преобразующих устройств.

От сопряжения ИП зависит:

1. точность передачи измерительной информации;

2. помехозащищенность;

3. максимальная чувствительность;

4. степень влияния линии связи на результаты измерения.

Чувствительность и помехозащищённость определяется прежде всего

входными и выходными ИП.

В основе измерения ИП лежит принцип согласования входного и выходного сопротивлений.

Для ИП мощность определяется из следующих измерений:

д ля генераторов

Второе слагаемое определяет величину потерь.

Коэффициент эффективности согласования определяется из выражения

Pn – мощность отдаваемая с выхода первичного на выход вторичного;

Pкз – мощность кз на выъходе первичного преобразователя.

С точки зрения теории  при 22 = н.

Возьмём первую производную от  по сопротивлению

При анализе этого выражения можно сделать вывод max величины коэффициента согласования будет зависеть от соотношения между собственным входным сопротивлением Z22 и сопротивлением нагрузки Zn. В лучшем случае при равенстве этих сопротивлений величина коэффициента эффективности согласование не превышает ¼.

В измерительной технике существуют преобразователи имеющие токовый выходной сигнал или выходной сигнал в форме напряжения.

У первого типа выходные сопротивления в режиме к.з. достаточно большое и оно должно согласовываться с ничтожно малым входным сопротивлением.

Во втором типе преобразование осуществляется согласно выходному с ничтожно малым сопротивлением с высоким входным сопротивлением.

Анализ выражений показывают, что для измерительных преобразователей имеющих токовые входные сигналы мощности эффективность согласования будет достигнута в том случае, если его собственное выходное сопротивление будет намного превышать сопротивление нагрузки.

Вывод: для ИП имеющих выходной сигнал в форме напряжения максимальная эффективность будет достигнута в том случае если собственное входное сопротивление будет намного меньше сопротивления нагрузки.