книги из ГПНТБ / Информационно-измерительная техника [сборник]

- 30 -

А

_ ^М»КС _ ^ЩКС

_

^ИП

/л/

Р ™ - ~ « ^ — п » и п

- —

'

/ 4 /

где

Щ

- наибольший предел измерения

системы

;

пн

- чис­

ло

уровней

квантования

соответствующих

ин .

Таким образом, точность ИП может быть

значительно

ниже

задан­

вания

Дис

,то его порог

срабатывания можно

записать

как

и±=Щ+Ащ.

/ 5 /

Тогда

цифровой отсчет

при

Ащ <UC

может

быть получен

с

погрешностью в единицу квантования, т . е .

n'=n-t

при усло­

вии,

что

и'й

>

AU

+АWK

,

или

ис+Дис

>^Аи+Аик

.

Так как

Uc=AuH

их

,то

Аыс

^ Д ы

. В этом

случае

тот

же измеряемый сигнал

будет

отсчитан следующим

образом:

ы х = ( / Н ) Аик

+ Аи + Аик .

Градуировка

шкалы ИП должна быть произведена

с учетом

неста

бильности НО в

пределах от Ц п м и н = - Л " с

Д°

ur\wwc

~

= н п + Д ы с .

системы определяется погрешностью ИН и равна

$цп

,а для

цифрового прибора она определяется

погрешностью дискретности

[ 3 ]

,то можно показать,что для

получения

одинаковой

точнос­

ти порог срабатывания нуль-органа

цифрового

прибора должен быт!

в i / j i n n

раз меньше, чем у НО разработанной

системы.

Таким образом, схема этого блока

значительно упрощается. В

гатель

с цифровым барабаном:

Весь

диапазон

измерения системы

0 * 200°с

разбит на 20 пре­

делов, регистрируемых в цифровой форме. Шкала автоматического

компенсатора отградуирована в пределах от S

до

+13°с.

Результат измерения фиксируется на ленте

стандартной ширины

в виде

суммы: цифры, отпечатанной о помощью цифрового барабана

t n

и

отсчета

At

по графику.

Если измеряемая величина находится в установившемся режиме

или близка к нему

/ т . е . ,

когда t n

*= const

'/, то такая сис­

Настоящий

с б . , отр. 3

2 .

2. С . С . Х р и з м а н .

Цифровые измерительные приборы и

системы,

"Наукова

думка", 1970.

3. В. Н. X л

и о т у

н о

в. Основы цифровой электроизмери­

тельной техники.

Изд.

"Энергия",1966.

чески невозмолша [ 2 , 3 ]

. Микропроволочные терморезисторы ти ­

пов TPM-I и ТРМГ-1 имеют разброс параметров по начальному сопро­

тивлению до + 20/6, по температурному

коэффициенту

сопротивления

До + 10%. Таким образом,

эти

элементы

оказываются

невзаимозаме­

няемыми, что ограничивает

их

практическое использование .

рекции

[ 4

,

5 ] . Существующие

методы расчета и реализации

.датчиков

с

использованием

этих

схем при значительном

разбросе

параметров

чувствительных

элементов.сложны и не дают

возможнос­

величин.

Кроме того., расчету схем коррекции'предшествует,

как

правило,

трудоемкая работа по отбору образцов с близкими

пара­

метрами,

что неудобно при массовом производстве.

Возможно также применение

мостовой схемы для получения унифи­

цированных выходных сигналов

параметрических датчиков. Известны,

например, вторичные преобразователи

к

стандартным

термометрам

сопротивления различных градуировок

и

на различные

пределы изме­

рения температуры [ 6 ] . Была применена мостовая

схема коррек-

Характеристика

чувствительного

элемента имеет

вид

Ях=Я0{1+6х).

/ V

Здесь х

-

измеряемая

величина,

/?0

- начальное

сопротивле­

ние элемента,

S

-чувствительность.

Влияние

отклонения

R0

и

S

от

номинальных

значений

устраняется,

а нелинейный характер

зависимости UMX

= f(x)

" • " ^ • • ( • ^ . - - 1 ^ ^ )

•

/ 2 /

С учетом

/ I /

и того,

что

при

х=0

мост сбалансирован, полу­

чим

Ец RQ

SЗС

.

""«":

[«0(l+Sx)^]{R0^z]

•

/ 3 /

При ЛГ=хм а к с

иаш

достигает

максимума и равно

Ш К й

[ / ? 0 ( 1 ^ м а к с ) + Л 2 ] ( Л 0 + Л 2 )

'

Зависимость

/3/

Usm=f

(х)

нелинейна. Отклонение от

ли­

нейного

закона

выражения /3/ есть

приведенная погрешность

не­

линейности

датчика.

6 =

"макс

'

/5/

где

К = - г

• — £ " R o R * S

/см .£//

[ ' М ^ м а к с ^ К Л о ^ г )

'

Подставив

/г

в выражение /5/ и решив его

на максимум,по­

лучим

ш

~

4 ( V o - 1 )

'

/ Ь /

Из последней формулы видно,

что наиболее нелинейной харак­

теристикой

и вых^^-*' будут

отличаться датчики

с большим

/?0

и большим

S

при

/ Й0

I .

Задаваясь

допустимой

погрешностью

£

,

можно определить величину

сопротивления

Н±

. Сопротивления

/?2

и

Яъ

рассчитывают таким образом,

5 л макс

-1-2+1 0 ''-макс ~

1 -2

макс

Методика расчета

датчика заключается

в

следующем

:

I / для группы

используемых чувствительных

элементов

измеря­

ются сопротивления

RXl

и

ЯХг

при любых двух

значениях

измеряемой величины в пределах рабочего диапазона;

2/ по

измеренным

RXl

и

RXz

определяются

из

/ I /

R^tS;

3/ из

всех полученных

Л 0

и

S

выбирают максимальныеЛ0 ) ( Жс

4/ по

заданным значениям ДГм а к о ,

L i M a

K C

i ^макс

и

0

У ч в т о м

выбранных

Ломаке

и

^макс

находят

/Ц <?из /6/ и

5 М

из

/4//величины

Д 4

и

£ м

бух,ут

одинаковыми для всех датчиков/;

5/ для каждого

датчика в отдельности по определенным па­

раметрам чувствительного элемента / R0^

И

O"J

/ находят со ­

противления

плеч моста Д 2 £

из

/7/ и

R3l

из /8/ .

Затем каждый чувствительный элемент включают в отдельный

мост, параметры которого

£м

,

R ц

,

Д 2

и

/?3

подгоняют

до расчетных

величин

с требуемой точностью. В результате

откло­

нение характеристики

скорректированного

датчика

uBb^

=

f(x)

-

36

-

зоне 0 ¥ 200°С

с

параметрами

R 0

= 50 + 100 ом;

OL =

= / 3 *• 4 / . 1 0 "

\

град. Было принято: максимальная

погреш -

По указанной методике рассчитаны параметры

мостов для

каждо­

го чувствительного элемента и характеристики

и й ш =f(x)

дат­

Л И Т Е Р А Т У Р А

1 .

З.И.З е л и к о в с к и й и др. Приборы и системы

управ­

ления, * Н , 1970.

2 .

М и к р о п р о в о д

и приборы 'сопротивления. НИИ

электроприборостроения,

Кишинев,вып.5, 1967.

3 .

М и к р о п р о в о д

и приборы

сопротивления. НИИ

электроприборостроения,

Кишинев,вып.6,1969.

4 . A.M. Т у р и ч и н. Электрические

измерения неэлектричес­

ких величин.Изд. "Энергия", 1966.

5 .

Е.А. К а л я г и н . Термометры в

судовой аппаратуре

тем-

пературного контроля. Изд. "Судостроение", 1969.

6.

Е.М.Душин. Изв. вузов,

приборостроение, М , 1959.

- 37

-

Л.Г.Журавин

Л Э - Г Ц

tflrl-'.

мый корреляционной функцией . Кхх(г)

или спектральной плот

-

ностью

Sxx(w)

. Такая модель сигнала позволяет

использовать

хорошо разработанный математический

аппарат

спектрально-корреля­

ционной теории случайных функций.

Для характеристики динамических свойств аналогового измери -

тельного преобразователя предложены многочисленные

критерии

[ 1 - 3 ]

•

Общим для этих критериев является то,что они по

-

строены на основе частотной характеристики преобразователя,

за­

даваемой комплексной передаточной функцией

IV(Ju))

или связан­

считать передаточную функции W{jw)

исчерпывающей

характерис­

тикой аналогового измерительного преобразователя. Для

характе­

ки

[4]

. В таких случаях необходим эксперимент.

С учетом вышесказанного основным соотношением для оценки ди­

намической погрешности является

[4]

где

W^en[j(4)

-желаемая передаточная функция.

Для

1 % ( е л ( 7 ш ) = 1

в [ 5 ]

приведены расчетные формулы

для типовых корреляционных функций сигналов, измеряемых типо

-

выми преобразователями.

Если в

экспериментах

допустимо запаздывание / например,ре

-

ции на

W>Ken(Ju})-e

~JtoXtKT

/звено

чистого

запаздывания/ и

сместив

ось времени

вправо

на величину

т о п т

[ 3 , 6 , 7 ] .

является величина запаздывания,

максимирующая взаимнокорреля -

ционную функцию входного и выходного сигналов

измерительного

преобразователя

Взаимнокорреляционная функция в

[7]

вычисляется через

корреляционную функцию входного

сигнала

Кхх1х)

и весовую

функцию преобразователя k(D [ 4 ]

:

обратного Фурье-преобразования

[ 8 ]

ОО

—ОО

где SXy{J(u)-W[juS\-Sxx{j(Xi)

-взаимная

спектральная

плотность.

Выражение

Sxx(ju)\

получается

из выражения

Sxx[w)

заме­

ной аргумента

со на

/си и домножением числителя

на мнимую

мента

со

знаменателя и

числителя.

Нас интересует взаимнокорреляционная функция при

чг>0

.по­

этому достаточно найти сумму вычетов в левой полуплоскости

ST

где

-полюса в левой

полуплоскости выражения

$a:y{s)

=

= $ху(3

ш)

\ju>=s

/случай однократных полюсов /.

С учетом

оптимального

запаздывания дисперсия погрешности

определяется

[ 6 ]

где

6 J

-дисперсия входного

сигнала

;

-дисперсия

выходного "сигнала [ 4 ] .

В

Г 7 ]

определено

оптимальное запаздывание

для

входного

сигнала с

корреляционной

функцией КГХ{Х)=С^

е " * ' 4 ' '

.измеря­

корнями. Рассмотрим ряд других типовых

случаев и оценим выигрыш

в точности от введения запаздывания.

1 . И з м е р е н и е

п р е о б р а з о в а т е л е м

с

п е р е д а т о ч н о й ф у н к ц и е й

iV(Jui)=i/(j(oT+l)

ш и р о к о п о л о с н о г о

н е д и ф ф е р е н ц и -

р у е м о г о

п р о ц е с с а

с к о р р е л я ц и о н ­

н о й ф у н к ц и е й

Кхх.

fa)= ^х

в ~с1|<с| .

Взаимно ко рреляцио1шая функция имеет вид

а

где величина j3 = l/(7cx]

характеризует относительную широко-

полосность измерительного

звена.

Если взять производную и приравнять ее нулю, то можно найти

величину оптимального

запаздывания

и максимальное значение

вза-