2. Цепи измерительного преобразования на постоянном токе.

Принципы и схемы построения

2.1.Простейшие цепи измерительного преобразования

Простейшей цепью измерительного преобразования принято считать схему представленную на рис. 1.1. Для участка этой цепи обозначенного на рис.3.1. «1–2», включающего резистивный преобразователь, сопротивление которого функционально связано с измеряемой неэлектрической величиной (ИНВ), и два участка линии связи R_л1 и R_л2 . Выходное напряжение измеряется на клеймах 1,2 к которым подключена нагрузка имеющая сопротивление R_н.

Рис.1.1. Простейшая цепь измерительного преобразования

Для получения функции преобразования можно записать на основании второго закона Кирхгофа для участка «1–2» схемы на рис1.1. следующую систему уравнений

2. Цепь измерительного преобразования на основе схемы

делителя напряжения

Схема цепи измерительного преобразования на основе схемы

делителя напряжения имеет вид, представленный на рис. 1.2.

Р ис. 1.2. Цепь измерительного преобразования на основе

делителя напряжения

Проведем анализ этой схемы при условии , допуская при этом, что стремится к бесконечности, можно записать

.

Обозначая через , а = ,

получим и R_x =R_onR..

В практических случаях при _R <<1 анализ чувствительности по напряжению такой схемы (рис.1.2. ) показывает, что чувствительность по напряжению изменяется в соответствии с графиком представленном на рис.1.3.

Рис.1.3.Графики зависимостей выходного сигнала ЦИП

на основе делителя напряжения

Из графика рис. 1.4. видно, что максимальная чувствительность достигается при условии а=1, т.е. . В случае если а=1/4, что необходимо для обеспечения работы первичного преобразователя в режиме постоянного тока I_x=conts чувствительность по напряжению существенно меньше, чем при а=1 для малых _R . Для больших _R эта чувствительность при а=1/4 значительно превышает чувствительности при а=1. При чувствительность по напряжению постоянна во всем

диапазоне изменения _R. На основании проведенного анализа следует сделать вывод о том, что _н=0,25_R или

. (1.1)

Рис. 1.4.Гафики зависимости изменения относительного выходного напряжения от относительного изменения сопротивления

При использовании делителя напряжения в качестве цепи измерительного преобразования (ЦИП), как следует из выражения (1) изменение активного сопротивления R_x на 4% приводит к изменению выходного напряжения на 1% от величины питающего напряжения Е. В ряде измерительных устройств авиационной технике и промышленности широко применяются дифференциальные делители в качестве ЦИП. Схема такого ЦИП показана на рис.1.5.

Рис. 1.5.Схема дифференциального делителя напряжения

Характерной особенностью такой ЦИП является, что измерение измеряемой величины приводит к изменению активных сопротивлений R₁ и R₂ дифференциального делителя (рис.1.5)

R₁ +R₁

R₂ –R_2.

Предположив, что R_1.=–R₂ и стремится к бесконечности можно показать функция преобразования такой ЦИП строго линейна. Обозначим, отношение

, ,

можно получить функцию преобразования дифференциального делителя для общего случая:

. (1.2)

Анализ выражения (2) показывает, что функция преобразования этой ЦИП в общем случае нелинейна. В теории цепей измерительного преобразования постоянного тока показано, что для обеспечения минимальной нелинейности функции преобразования отношение должно находится в пределах от 0.15% до 1,5%. В этом случае а=10 – 100. При , т.е. функция преобразования линейная, но этот случай является гипотетическим (т.е. не рабочим). так как тогда относительное изменение активного сопротивление, определяемое сопротивлением:

.