Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Информационно-измерительная техника [сборник]

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

3.32 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 125 6 7 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

- 40 -

имнокорреляционной функции:

•Сопт-

l n

, "xyV-omi-°х\

2 ] Г )

Обычно £ » 1	, поэтому	<Сопт55*0,7Т.
Результаты подсчета величин погрешностей и выигрыша в точнос
ти представлены	в т а б л Л . Для	расчета приведенной погрешности ,

соотьетствующей доверительной вероятности 0,9973, утроенная сред неквадратиче екая погрешность отнесена к общепринятому диапазону

изменения	сигнала с	нормальным распределением			- 6 6Х.
					Т а б л и ц а !
	в опт	^ ^ОПТ	о/	^ 6 ДИН о/	е дин
р	* 1	6вгх			6
	* 1	6вгх			6
					с опт
10	0,0369	9,60		15,07	1,57
20	0,0190	7,90		12,48	1,58
50	0,0076	4,36		6,93	1,59
100	0,0039	з . ю	•	4,99	1,61
200	0,0019	2,18		3,53	1,62
500	0,00075	1,37		2,23	1,63


2 . И з м е р е н и е	э в е н о м		с п е р е д а т о ч
н о й ф у н к ц и е й		lV(jw)=i/(jw>T+i)m		и р о к о -
п о л о с н о г о 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	о	к о р р е л я ц и о н н о й
ф у н к ц и е й	Кхх{1)=е%,е~*т		( i + a r c i ) .

Взаимнокорреляционная функция имеет вид '
	к	/«м - а ' (л*Ьх)е~лч:				+ с е ^ / г
	KxyVt) = 6 х					^		,
где a = ( i + a r j a			( 1 - 2 o i T j		,		Ъ = а ( i + * T ) 2		(1-0.7*),
	С=4лТ		, rf	=	f l - o L 7 ' J 2 ( l + d L 7 ' ) 2 .
	Аналитическое		определение			величин Кху[х	о п т )	и <С0 Г 1 Т	уже
невозможно, поэтому были произведены расчеты							на ЦВМ для несколь
ких	значений	относительной			широкополосности		измерительного		зве
на	J3=i(7ct)	. Некоторые		результаты представлены				в табл.2.

		- 41	-
				Т а б л и ц а 2
	6 а			6ДИН	^ОПТ
	в опт			6ДИН	^ОПТ
		Ь6Х*		^опт	7"
2,5	0,01063	14,3	5,15	2,77	0,85
5	0,00187	8,34	2,17	3,85	0,90
10	0,00020	4,54	0,71	6,4 .	0,95
20	0,00003	2,4	0,3	8	I


3. И з м е р е н и е			с и г н а л а			з в е н о м с		п е
р е д а т о ч н о й		ф у н к ц и е й й / [ / ш \| = -					— - 1	я в-
Измерительный	преобразователь при				степени	успокоения		, £ =
= 0,70+0,80	имеет	в	диапазоне		частот 0 < s :a)«a ) p B 3 =Vl - ^ a / 7 '
амплитудную характеристику				\ W[JoS)\~ \.		и практически		линей
ную фазовую характеристику				ср(си)» А"Ш .		Величину	оптимального

запаздывания легко найти: она равна коэффициенту пропорциональ

ности	к	в выражении фазовой характеристики. На резонансной
частоте	с о р е з		Фазовый сдвиг равен	[ 8 ] <p(U)p e S )=5L/2 *, отсю
да
Бели энергия измеряемого сигнала сосредоточена в диапазоне
частот,	не превышающих резонансной частоты,то введение опти				-
мального запаздывания позволит устранить динамическую погреш					-
ность почти полностью.

Таким образом, при введении оптимального запаздывания для частичной компенсации динамической погрешности апериодического звена выигрыш в точности зависит от динамических характеристик процесса: для неди^ференцируемого сигнала он меньше, чем для дифференцируемого; в обоих случаях выигрыш тем больше, чем точ нее измерения.

Введение оптимального запаздывания дает наибольший эффект для колебательного звена с оптимальной степенью успокоения.

-42 -

Взаключение отметим, что имеются и иные методы устранения

динамической погрешности

при измерениях случайных

процессов

[ 9 ]

,но

они

связаны

очень

большим объемом вычислений

могут

быть

осуществлены

только

с помощью быстродействующих ЦВМ.

Л И Т Е Р А Т У Р А '

1 .

С.М.М

а н д е л ь ш т а м ,

Г. И. К а в а л е р о в .

Изме

рительная

техника,

№ 1 2 , 1965.

2 . Н.И.К

а р

а с

е в. Измерительная техника, № 12, 1968.

3 . В . М . А г е е в

. Измерительная

техника, JH,

1971 .

4 . Дж-.Х. Л э

н и

н г,

Р. Г.

Б э т

т и я . Случайные процессы

в задачах

автоматическрго

управления. ИЛ, М., 1958.

5. Н.А.Л

и в ш и ц, В.Н. П у г а ч е в .

Вероятностный

анализ

систем автоматического управления, т . 1 . Изд.

"Сов.радио",

1963.

6 . П л а н и р о в а н и е

эксперимента. Изд."Наука", 1966.

7 . В.И.Б

а у н,

B.C. П р

ц у

т о. Изв.вузов, приборостро

ение,

Л 7, 1968.

8 . Дж.К.Н ь

ю т о

н,

Л.А.Г у

л д,

Дж.Ф. К а й з е р .

Теория

линейных

следящих

систем. Физматгиз, 1961 .

9 . В . H . E l m o r e .

ЭИ ВИНИТИ,

Контрольно-измеритель

ная техника, № 4 1 , 1970.

- 43 -

Р.В.Долидзе. В.А.Падерина

КОРРЕКЦИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕМБРАННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

В практике измерений импульсных давлений жидкости и газа ши роко распространены мембранные измерительные преобразователи /ИП/, используемые совместно с проволочными или полупроводни ковыми тензорезисторами. Плоская круглая мембрана диаметром d и толщиной S , жестко закрепленная по контуру, представляет собой колебательное звено второго порядка, описываемое уравне нием

где Р - распределительное давление; т , h . , CQ - масса, коэффициент успокоения подвижной части и жесткость мембраны. Поэтому амплитудно-частотную характеристику мембраны в относи

тельных единицах можно представить формулой
	А = X	1
где хст	-прогиб	мембраны при	статическом	давлении,	j!> -
степень	успокоения,	f = Q / c o 0	- отношение	частоты измеряемо

го явления к собственной частоте мембраны.

Чувствительность наклеенного тензорезистора определяет вы бор геометрических размеров и материалов мембраны, а следова

тельно, и динамические характеристики измерительного	преобра
зователя [ l ] .
Недостатком мембранных ИП является сравнительно	узкий час

тотный диапазон. Например, для стальной мембраны с размерами ot= 30 мм и iS* = I мм экспериментально определенные значения

степени успокоения и собственной частоты соответственно равны:

Р=	0,01 и	f0=	10	500 гц. В этом случае			для измерений с
амплитудной погрешностью				не	более	5% диапазон	частот	импульсных
давлений не должен превышать					0,2	fQ
Расширение частотного				диапазона' рассматриваемого				преобразо
вателя	целесообразно		осуществить,			если применить один			из двух
известных методов		коррекции			[ й , з ]	: метод на основе			умЬоже-

- 44 -

ния частотных характеристик преобразователя и корректирующего эвена и суммирование моделированной погрешности с реальным вы ходным параметром преобразователя. Первый способ отличается простотой для практической реализации с мембранными измери - тельными преобразователями. В этом случае частотная характерис тика скорректированной системы будет иметь вид

отсюда
1 ( f ] _	А з	Aw[f)	_ , .	Л с и ( / )
Здесь Ап (f),	Ак (f),	ACK{f)	-	частотные характеристики

преобразователя, корректирующего звена и скорректированной си

стемы в	относительных единицах , А<, / г г , А з , А	- коэффи
циенты	пропорциональности.

Динамическая погрешность наклеенного тензорезистора опреде ляется соизмеримостью его базы с длиной волны деформации и демпфирующим действием подложки и клея, и, например, для тензо

резистора	с базой 5 мм динамической		погрешностью можно прене -
бречь до	частот порядка 50 кгц	[ 4	] .

В качестве корректирующего четырехполюсника, соединенного по следовательно с измерительным преобразователем, можно исполт-зо-


вать Г,	П или Т-образные электрические фильтры.
Если	пренебречь внутренним			сопротивлением источника Zi	и
проводимостью		нагрузки	i/Z»	, что практически реализуется
применением в		качестве	Zi	тензорезистора,а в качестве	Zн

регистратора с большим входным сопротивлением,то для наиболее простого Г-образного фильтра /рис.1, а /, представляющего со бой частотно-зависимый делитель напряжения, можно записать

- 45 -

		Рис.	1.
Выбором сопротивлений					получают		требуемую
частотную	характеристику	корректирующего			звена.
Так как	частотная характеристика			мембраны датчика / коле -
бательное	звено второго	порядка	/ выражается			формулой
	Л п И = (Цр?	1
	Л п И = (Цр?
то применяя "нормальную"		коррекцию		[ 2 ]	,	когда	уравнения '

преобразователей до н после коррекции отличаются только посто янными коэффициентами, частотная характеристика корректирую - щего звена согласно / I / , примет вид

	Ак[р)=к		/з/
		[ТгР?	+ 2 J V T 2 / D + i '
Из формул	/ 2 /	и /3/ имеем
			/4/
где 7} ,	ft)	и Тг , J 3 2	-постоянные времени и степени у с -

-	46 -
покоения преобразователя до и после коррекции			соответственно.
Для практической реализации	комплексных	сопротивлений Z , и
Z 2 необходимо, чтобы все коэффициенты в		/4/	были положительны,
т . е .

Тогда в пределе имеем максимально возможное А :

к=тЦт* .

Таким образом,

г а	7 ? / ) + 2 ^ +			J/{7;/))			•
Из /5/	следует,	что	2 а	есть	последовательная			/?/Х-цепь
о параметрами
	7 " ^ o I . ^ a = 2 ^ / ? Q i					C = 7 j / / ? 0	,
где /?0 -коэффициент		с размерностью				сопротивления.
Задаваясь	параметрами		7^=7} и		J J j 5 * / ^ «можно			определить, что
являетоя активным сопротивлением
	^ = 2 ( J 3 a - J 3 , ) / ? 0				•

Схема коррекции имеет вид, представленный на рис.1,6. Настра - ивая указанную схему соответствующими элементами с учетом разброса параметров мембран / m, h , С0 1i можно получить желаемую ампли тудно-частотную характеристику /АЧХ/ скорректированной системы.

На рис.2 представлена в относительных единицах АЧХ мембраны /кривая I / , схемы коррекций /кривая 2/ и результируощая АЧХ сис темы /кривая 3 /, полученная для рассмотренной выше мембраны.

А,д6

-2

- 4

-6

О 2000 ШО

		\
		\
и	г//	\1
и	г//	V\

6000 8000 10000 12000 ЙООО f,m

Рио .2 .

В ы в о д ы

Рассмотренная схема коррекции позволяет существенно рас «•

ширить	до 3,5 раз	частотный диапазон мембранных измеритель
ных преобразователей.

Применение схемы коррекции, пропускающей постоянную сос тавляющую сигнала, не препятствует статической калибровке дат чика. Кроме того, схема коррекции достаточно проста для практи-. ческой реализации и может быть размещена в корпусе датчика. Снижение чувствительности скорректированной системы незначи - тельно и может быть восполнено увеличением коэффициента усиле ния соответствующего регистрирующего прибора.

- 48 -

Л И Т Е Р А Т У Р А

1 . А. М. Т		у р и ч и н. Электрические измерения неэлектрических
величин. Изд.		"Энергия", 1966.
2 . Р.Р.Х	а р ч е		н к о/Приборостроение, »• 2, 1956.
3 . Л.Д.Г	и	К.В.К а р а н д е е в .		Электрическая коррекция
виброизмерительной аппаратуры. Изд.СОАН СССР, 1962.
4 . L . c .	W	i t t	е,Т.Е. с о х • Э.И.	"Контрольно-измерительная
техника", *	29, 1969 .

- 49 -

С.С. Коралова

J l ^ T U . 1сЗ:Ы>->.

ОБ ОДНОМ МЕТОДЕ ПОВЫШЕНИЯ ЛИНЕЙНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ

Измерительные преобразователи с частотным выходом получают все большее распространение в информационно-измерительной тех нике. Наряду с рядом известных достоинств эти преобразователи обладают нелинейностью выходной характеристики, что затрудняет их применение в измерительных информационных системах.

Известно несколько методов уменьшения погрешности нелинейнос ти частотных преобразователей. Однако все эти методы либо не исключают полностью погрешность нелинейности, либо сложны в реализации.

Оказывается возможным значительно уменьшить погрешность не линейности в методе биений введением в"цепь9 одного из генерато ров корректирующего звена. При этом отпадает необходимость при менения дифференциальных датчиков, что значительно расширяет возможности этого метода /например, могут применяться такие дат чики как термометры сопротивлений/.

Рассмотрим схему измерительного преобразования "сопротивле ние-частота", приведенную на рисунке. В этой схеме : 1 - генера тор , управляемый по частоте сопротивлением;2 - корректирующее звено с выходом в виде напряжения постоянного тока, зависяще го от частоты генератора I ; 3 - генератор, управляемый по час тоте напряжением постоянного тока; 4 - линейный сумматор, да - ющий на выходе сигнал с частотой, равной разности частот генера торов 1 и 3.

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 125 6 7 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ