Раздел 2. Расчёт цепей предварительного преобразования
2.1. Анализ последовательных измерительных цепей
Неэлектрическую
величину можно контролировать по току
или по напряжению. В зависимости от
этого в качестве внешнего источника
питания используется источник напряжения
или источник тока. У параметрического
преобразователя при контроле по току
чувствительность зависит от отношения
сопротивления измерительного механизма
к сопротивлению преобразователя
и максимальна при
При контроле по напряжению чувствительность
не зависит от
и является постоянной.
Найдём отношение сопротивлений:
;
;
,
что намного больше
,
а значит, чувствительность при контроле
по току будет мала. Поэтому будем вести
контроль неэлектрической величины по
напряжению с применением источника
тока.
Рис. 9. Последовательная измерительная цепь с источником тока
Функция преобразования такой цепи линейная, следовательно, диапазон измерения широкий.
Мощность
преобразователя можно найти по формуле:
,
отсюда находим ток цепи (то есть ток
источника тока):
Чувствительность
цепи равна току:
Погрешность преобразования цепи находится по формуле:
где
– погрешность источника тока, примем
её в 2 раза меньше погрешности
преобразователя.
суммируем
составляющие геометрически:
Найдём минимально и максимально возможные напряжения выхода.
Напряжение выхода минимально при минимальном сопротивлении преобразователя. Минимальное сопротивление преобразователя – это разность его номинального сопротивления и максимально возможного изменения сопротивления в зависимости от изменения неэлектрической величины.
Максимально возможное изменение сопротивления – это произведение чувствительности измерительного преобразователя к изменению неэлектрической величины и допустимого разброса этой величины:
ΔR
Минимальное сопротивление преобразователя:
Минимальное напряжение выхода равно:
Напряжение выхода максимально при максимальном сопротивлении преобразователя. Максимальное сопротивление преобразователя – это сумма его номинального сопротивления и максимально возможного изменения сопротивления:
Максимальное напряжение выхода равно:
Верхний предел
измерения измерительного механизма по
напряжению
,
число делений шкалы
Следовательно, цена деления равна:
.
Минимальное показание прибора:
.
Максимальное показание прибора:
.
Примерное положение стрелки показано на рисунке 10.
Рис. 10. Примерное положение стрелки шкалы прибора при использовании последовательной измерительной цепи
Видно, что стрелка находится в левой части шкалы, что плохо сказывается на точности измерений, как и то, что задействуется очень небольшой участок шкалы – 16 делений из 150. Значит, чувствительность маленькая, и цепь последовательного преобразования не подходит.
2.2. Анализ цепей предварительного преобразования
Цепи вторичного преобразования применяются в случае, если мощность преобразователя недостаточна для эффективного приведения в действие выходного измерительного механизма.
Состав цепи определяется видом преобразователя. В данной работе используется параметрический преобразователь. В приборах с таким преобразователем цепь вторичного преобразования состоит из цепи предварительного преобразования и согласующей цепи (рисунок 5). Цепи предварительного преобразования выполняют в виде делителей напряжения или мостовых неуравновешенных цепей.