Вариант первый: в мостовой схеме (рис.1.6) одно активное плечо
R= 1 (или R= 2).
Вариант второй в мостовой схеме (рис.1.7) два активных плеча
Графики, представляющие зависимость (1.9), для рассматриваемых вариантов показаны соответственно на рис. 1.10 и рис.1.11
Из выражения (1.4) следует, что эта зависимость в общем случае нелинейна, поэтому графики на указанных отражают указанный вывод. Для первичных преобразователей неэлектрических величин, построенных на основе тензорезисторов для ИМ обычно принимают коэффициент симметрии K =1,0, а величина относительного изменения сопротивления практически не превышает R= 0,1. При этом условии величина нелинейности функции преобразования рассматриваемой ЦИП с одним активным плечом составляет около 5%.
При этих же условиях и двух активных плечах (например, первое и третье в случае их уменьшения) нелинейность функции преобразования не превышает 3%, (график D,E,F) если же активными являются второе и четвертое плечо и их значения увеличиваются, то нелинейность функции преобразования данной ЦИП может достигать приблизительно 6%.
Из сравнения нелинейности функции преобразования ЦИП с одним или двумя активными плечами видно, что при работе ИМ с двумя рабочими активными плечами при любом из рассмотренных сочетаний параметров ИМ, нелинейность функции преобразования меньше, чем при работе с одним активным плечом. Для вариантов ИМ, в которых активными являются более двух плеч, нелинейность функции преобразования, как показано в работе [], зависимостью
=(UВЫХ–UВЫХ.ЛИН.)/UВЫХ.ЛИН. (1.11)
Из выражения (1.10) следует, как показано в работе [], что
=f(K,1,2,3, 4) (1.12)
Анализ зависимости 1.12 позволяет провести исследование ИМ и получить условие линейности функции преобразования. Одним из таких условий является равенство между собой относительных сопротивлений 1, 2, 3, 4 плеч ИМ при коэффициенте симметрии К=1.
Если в ИМ рабочим является только одно плечо, то величина нелинейности определяется выражениями
(1.13
)
3
3
3
2
2
2
)
1
(
;
)
1
(
K
K
K
K
K
K
(1.14)
На основе зависимостей 1.12 и 1.13 построены графики рис.1.12,1.13.
Рис. 1.10 Рис.1.11
Рис. 1.12 Рис.1.13
На основе анализа этих графиков можно сформулировать следующие рекомендации по синтезу ИМ на постоянном токе.
Для ИМ с одним активным плечом необходимо выбирать такой его режим работы, чтобы в процессе измерения сопротивление этого плеча увеличивалось по мере роста измеряемой величины, а коэффициент симметрии К < 1, причем активным является первое плечо (рис.1.6). Если активным является четвертое плечо, то К 1.
Необходимо выбирать ИМ с коэффициентом К =1 и двумя (смежными относительно измерительной диагонали) активными плечами или четырьмя активными плечами относительное изменение сопротивления R которых одинаково.
При невозможности обеспечения относительных изменений сопротивлений плеч моста одинакового знака необходимо так проектировать измерительный мост, чтобы сопротивление активных плеч в процессе работы уменьшались, а коэффициент симметрии был равен 1.
Рассмотренный анализ нелинейности функции преобразования ИМ базировался на зависимости 1.11, в которой линейная характеристика определялась, как касательная к фактической характеристике функции преобразования в начале координат. Такая оценка нелинейности не всегда удобна, однако применение другого метода оценки нелинейности функции преобразования не изменяет соотношений между ее нелинейностями для различных вариантов выполнения ИМ и режима работы его плеч. Поэтому приведенные выше рекомендации по проектированию ИМ по постоянному току остаются справедливыми.