4.1 Методы измерительных преобразований: прямого преобразования и уравновешивания.

Существуют два основных класса измерительных преобразований, принципиально отличающиеся друг от друга.

Метод прямого преобразования характеризуется тем, что все преобразования информации производятся только в одном прямом направлении.

Рисунок 3 – Метод прямого преобразования.

Результирующая чувствительность всего канала, в котором используется метод прямого преобразования, определяется произведением чувствительности всех составляющих его преобразователей.

₍₃₎

–значение величины до и после i-го преобразования

₍₄₎

_, где ₍₅₎

Метод уравновешивания

Рисунок 4 – Метод уравновешивания – коэффициент обратного преобразования

Для метода уравновешивания характерно использование двух цепей преобразователей, роли которых различны. Первая – цепь прямого преобразования (верхняя); вторая – цепь обратного преобразования (нижняя). Метод уравновешивания характеризуется тем, что посредством цепи обратного преобразования формируется величина х_у однородная с входной преобразуемой величиной х_вх и уравновешивающая ее. В результате на вход цепи прямого преобразования поступает только небольшая часть входной преобразуемой величины и цепь далее отслеживает неравновесие сигналов х_вх и х_у. Коэффициент преобразования системы k_с определим из следующих соображений.

, (6)

где - коэффициент преобразования прямой цепи.

(7)

(8)

После подстановок и преобразований получим

, (9)

где - коэффициент преобразования всей системы

4.2 Нормирование динамических характеристик си.

Динамическая погрешность СИ - погрешность СИ, возникающая при измерении изменяющейся (в процессе измерений) физической величины.

Динамические погрешности связаны с инерционностью СИ. Характеризуются величиной запаздывания реагирования. При нулевой величине запаздывания имеем пропорциональное (безинерционное) звено

(53)

Динамические характеристики звеньев определяют как функцию отклика на ступенчатое входное воздействие.

Динамические погрешности звеньев измерительных преобразователей следует оценивать на базе модельных характеристик СИ. Существует несколько подходов к моделированию:

1. можно использовать статические методы, однако они не пригодны на стадии проектирования;

2. кинетический подход. Этот подход как и предыдущий требует экспериментальных данных, но в меньшем количестве. Кинетический подход рассмотрим на примере звеньев СИ.

2.1 Апериодические звенья

При использовании кинетического подхода к моделированию динамической характеристики воспользуемся характеристикой пропорционального звена (53) дополнив ее членом, учитывающим запаздывание реагирования (скорость изменения выходного сигнала).

, (54)

где Т – временной параметр, – учитывает временную задержку показаний.

(55)

(56)

(57)

(58)

(59)

При , , если =0 ,то

Подставляем полученное выражение в формулу (59)

(60)

Выразим :

(61)

Так как при =0, , то

(62)

Если измеряемая величина изменяется в пределах 0,95 от установившегося значения, то измерения можно считать статическими.

При :

(63)

T – время, по истечении которого выходное значение сигнала достигнет 0,632 от установившегося. Т называют постоянной времени. Ее обычно заносят в паспорт прибора (динамический показатель). Иногда указывают частоту сигнала, при которой погрешность не превысит 5%.

На нижеследующем рисунке представлен график функции (62).

Рисунок 8

Примеры апериодических звеньев:

• преобразователи температуры (термометры);

• электрохимические элементы (звенья) измерительных систем.