9 Измерительные цепи
Начальные
емкости большинства емкостных
преобразователей не превосходят 10…100
пФ, а их изменения
составляют
в относительном исчислении
,
т.е.
пФ.
Поэтому
даже на высоких частотах напряжение
питания (
)
их выходные сопротивления велики и
равны:
Выходные мощности сигналов малы, и в измерительных цепях необходимо применение усилителей.
Основные трудности:
1)защита от наводок.
Поэтому
как сами преобразователи, так и
соединительные линии тщательно
экранируются. Однако сам экранированный
провод имеет емкость
между
жилой и экраном (
),
которая при неудачном выборе точки
присоединения экрана может оказаться
включенной параллельно емкости
преобразователя.
При этом падает чувствительность, т.к.
уменьшается относительное изменение
емкости на величину:
и появляется значительная погрешность из-за нестабильности
2)обеспечение линейность характеристики.
Измерительные цепи включают: делители напряжения, измерительные мосты, емкостно-диодные цепи, резонансные контуры. Часто в состав измерительных цепей включают операционные усилители (ОУ).
В
этой схеме включения
;
Если
то
Если
то
Схема 1.
В
этой схеме влияния емкости экранированных
проводов
можно пренебречь, т.к.
включены параллельно источнику
и выходу ОУ, имеющим низкие входные
сопротивления.
-
подключена параллельно входу ОУ и
напряжение на ней близко к нулю.
Дифференциальные
емкостные преобразователи включаются
преимущественно в мостовые измерительные
цепи.
параллельны обмоткам и потому не влияют.
Двойной экран – схема эквипотенциальной
защиты. Наружный экран – Земля. Внутренний
экран – к выходу повторителя напряжения.
Ток с центральной жилы на внутренний
экран отсутствует, т.к. равны напряжения
между точками ‘а’ и ‘б’ относительно
Земли.
Схема 2.
Ток эквивалентен внутренним и внешним экраном равен 0, т.к. эти точки нагружают низкоомный выход повторителя напряжения.
Необходимость в двух экранах отпадает при подсоединении выхода моста к инвертирующему входу ОУ, т.к. потенциал на этом входе стремится к 0, то ток между проводом, подсоединенный к этому входу, и окружающим ею экраном стремится к 0.
Тогда
Схема 3.
Схемы 1),2),3) пригодны тогда, когда пластины датчиков изолированы от корпуса. Если этого сделать нельзя и одна из пластин сидит на “Земле”(не в корпусе), то тогда провода ‘а’ и ‘б’ можно не экранировать
Емкостно-диодная измерительная цепь.
В
каждом периоде
каждый из
подсоединен последовательно, то с
токи
.
Поэтому на появится постоянное напряжение, являющее выходным.
Измерительные цепи с резонансными контурами.
,
где
Цепь
питается от источника стаб. частоты
.
При изменении С сопротивление контура
меняется по резонансной кривой при
,
и
.
На склонах резонансной кривой может
быть выбран участок, близкий к линейному.
Если
или
Пренебрегая
по сравнению с
и
,
и полагая,
что
,
,
,
Напряжения на контуре определим из:
