Содержание

1.Общие сведения о цепях измерительного преобразования

первичных преобразователей неэлектрических величин …3

1.1.Цепи измерительного преобразования. Классификация и

требования……………………………………………….… .3

2.Цепи измерительного преобразования на постоянном токе.

Принципы и схемы построения……………………………4

2.1.Простейшие цепи измерительного преобразования....….....4

2.2.Цепь измерительного преобразования на основе схемы

делителя напряжения…………………………………..….5

2.3.Измерительные мосты постоянного тока……….……….….7

3. Исследование и параметрический синтез измерительного

моста (одинарного моста)….................................................….7

Министерство образования и науки РФ

Казанский государственный университет им.А.Н.Туполева

(каи)

Кафедра

Приборов и информационно-измерительных

систем

Дополнительные материалы

к лекциям по дисциплине:

ПРИБОРЫ ПЕРВИЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ

ТЕТРАДЬ №8

ЦЕПИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

НА ПОСТОЯННРОМ ТОКЕ

Принципы построения и элементы схемотехники

Составитель: доц.каф. ПИИС

А.А. Порунов

Казань 2006

Глава 1. Общие сведения о цепях измерительного

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПРИБОРОВ ПЕРВИЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ

1. Цепи измерительного преобразования. Классификация и требования

Все разнообразие цепей измерительного преобразования(ЦИП) можно разделить на насколько принципиально отличающихся групп. Это разделение удобно проводить в соответствии со следующими признаками:

• по роду энергии сигнала;

• по принципу структурного построения;

• по виду информативного сигнала

Классификация ЦИП, построенная на перечисленных классификационных признаках показана на рис.1.1

Рис.1.1. Классификация цепей измерительного преобразования

ЦИП должны удовлетворять следующим основным требованиям, которые принято делить на группы:

• функциональные:

• конструктивно-технологические;

• эксплуатационные.

Рассмотрим подробнее эти группы требований в приведенной выше последовательности

Функциональные требования включают следующие

1. физическая реализуемость процесса измерительного преобразования измерительной величины в электрический сигнал;

2. обеспечение преобразования измерительной величины в параметры информационного сигнала, оптимального (или предпочтительного) для последующей обработки, передачи и хранения;

3. максимальная чувствительность к измеряемой величине и минимальная к дестабилизирующим факторам;

4. возможность коррекции основных видов погрешностей (аддитивных, мультипликативных, нелинейностей, т.е. как статических, так и динамических);

5. минимальная чувствительность к параметрам линии связи;

6. минимальная собственная погрешность, вносимая элементами ЦИП;

7. высокая помехоустойчивость.

Конструктивно-технологические требования в большинстве случаев сводятся к

обоснованному выбору компоновочных решений элементов конструкции первичного преобразователя, которые с одной стороны обеспечивают необходимый уровень технологичности(оценивается системой показателей, среди которых наиболее важны коэффициенты стандартизации, унификации приемистости конструкции и др. показатели) схемно-конструкторской реализации ЦИП, а с другой подтверждающих возможность достижение заданных экономических показателей при их реализации в разрабатываемых первичных преобразователях.

Одной из важнейших является группа показателей, которая относится к эксплуатационным. Среди в большинстве случаев выделяют требования по обеспечению:

1.высокой надежности;

2.заданному ресурсу работы;

3.малого времени готовности к работе;

4.высокой временной стабильности.

Проведем анализ обоснованности основных их перечисленных требований. Первое требование сводится к строгому обоснованию выбора принципа функционирования (вида ЦИП) и места включения входного ЭИП (чувствительного элемента–ЧЭ) в ЦИП. Например, мост постоянного тока не может быть использован для преобразования индуктивности L или емкости C , соответствующих ПП НЭ, связанных с измеряемой величиной в сигнал напряжения или тока. Например, зависимость от места включения ЧЭ в ЦИП может обеспечивать различный уровень выходного сигнала. Если этот сигнал будет находится на уровне дрейфа или шума последующих элементов ЦИП, то выполнение требования физической реализации процесса измеряемого преобразования будет не выполнено. Наиболее важно это требование при малых приращения информативного параметра сигнала (характерно для тензорезистивных ПП НЭВ);

1.Предпочтение дискретным сигналам (обеспечивает передачу и хранение, а так же возможность возможно, сжатия кодирования, шифровка);

2.высокое соотношение сигнала шум позволяет обеспечить устойчивою работу ППН ЭВ в современных условиях, при работе в составе высокоэнергетических промышле6нных установок и оборудования (вариации в широких пределах климатических факторов);

Возможность коррекции погрешностей постепенным переходом от дорого-стоящих аналоговым корректорам к цифровым, требование снижения влияния линии связи, особенно существенно для установок и оборудования геологоразведки, а также добывающих отраслях промышленности, когда протяженность линии связи отходного преобразователя до последующих элементов может находить от сотен метров до километров. Эта же проблема, по меньшей мере, характерна и для авиационной техники. При этом в схеме замещения в системе «входной ИП-кабель» параметров связи кабеля необходимо избегать последовательного включения линии связи с резистивным и индуктивным ЧЭ и параллельного включения с емкостным ЧЭ. При этом определяющим является то, что изменения параметров ЛС не должно существенно влиять на чувствительность ЦИП

Причиной этой группы погрешности является колебания напряжения питания, частоты питания, (L, С), шумы элементов ЦИП (тепловые, дробовые), некоторые параметры ОУ (напряжение, ток, смещение, их дрейф временной и температурный, погрешности от синфазных составляющих сигнала, шум в усилителях переменного тока, погрешности от нестабильности во времени и по температуре коэффициента усиления, входного и выходного сопротивления ОУ).

В ЦИП особое значение для обеспечения точности измеряемого преобразователя приобретают характеристики стабильности параметров элементов сравнения (компараторов, фазовых и частотных дискриминаторов и т.д.) измерительных мостов.

Правильно спроектированная ЦИП не должна увеличивать методическую погрешность ППИ. Требования высокой стабильности, надежности и длительности срока работы являются общим для всех измерительных устройств.