4.6 Измерительные схемы развертывающего уравновешивания.

Сущность измерительных цепей развертывающего уравновешивания заключается в последовательном обзоре всех возможных состояний по определенной программе. Характерным примером цепи развертывающего уравновешивания является радиолокатор с круговым обзором цели. Если необходимо измерить азимут цели, например, летящего самолета, то непрерывно вращают антенну радиолокатора, последовательно осматривая все возможные положения цели в диапазоне от 0 до 360°.

В качестве примера рассмотрим схему измерения сопротивления R_X посредством моста R_X, R₂, R₃, R₄ (рис.10), два плеча которого R₃

и R₄ выполнены в виде кругового потенциометра. Движок потенциометра вращается двигателем Д с равномерной скоростью. На оси двигателя на рычаге укреплена лампа Л, которая зажигается в момент равновесия моста, т. е. когда выполняется условие R_X R₄=R₂R₃. Сигнал на лампу поступает от реле Р, которое срабатывает тогда, когда вход усилителя Ус обесточивается, т. е. когда наступает равновесие моста. При зажигании лампы Л освещается то деление шкалы, которое соответствует измеряемому сопротивлению R_X.

Структурная схема измерительной цепи развертывающего урав-новешивания показана на рис.11 Эта схема отличается от предыдущих структурных схем отсутствием замкнутого контура. Сигнал на вход обратного преобразователя ОП поступает от генератора Г_, который задает программу изменения (t). Сигнал рассогласования F=F_X-F_Y поступает на преобразователь неравновесия ПН и усилитель Ус и далее на формирователь Ф. В формирователе в момент равновесия образуется сигнал управления ключом Кл, который пропускает на выход значение _X, соответствующее моменту равновесия.

Измерительные цепи развертывающего уравновешивания имеют хорошее быстродействие. В этих цепях можно выбирать большое значение глубины уравновешивания K, не опасаясь возникновения неустойчивости. Измерения осуществляются в дискретные моменты времени, т. е. в моменты равновесия, поэтому если измеряемая величина меняется с большой скоростью, то могут возникнуть трудности в получении точных результатов измерения. В цифровых системах измерения, принцип развертывающего уравновешивания позволяет получить большое быстродействие, достаточное для измерения многих быстропротекающих процессов.

5.Статические характеристики приборо

Для анализа статической характеристики прибора необходимо составить статическую структурную схему, которая отличается от динамической схемы тем, что в передаточных функциях звеньев необходимо положить р=0. В этом случае интегрирующие звенья заменяются звеньями с бесконечно большим коэффициентом усиления (бесконечно большой чувствительностью). Статические характеристики приборов в общем случае отображают нелинейные связи между входным и выходным сигналами.

Если х и у — входной и выходной сигналы i-го звена, то статическая характеристика его будет

.

При последовательном, параллельно согласном и параллельно встречном соединениях звеньев (см. рис.3) у₁ =F₁(x₁), у₂ =F₂(y₁), ..., у_n =F_n(x_n-1) соответственно получаем

. (37)

Последовательное соединение звеньев в приборах является обычным и не требует особого рассмотрения. Параллельное соединение находит применение в суммирующих и других вычислительных устройствах приборов. При таком соединении сигнал х, поступая в звенья 1, 2, ..., n (см. рис.3, б), функционально преобразуется в каждом из них и затем из преобразованных сигналов формируется суммарный сигнал. В подобных схемах можно формировать функциональные зависимости любой сложности.

В параллельно встречных схемах, применяемых в следящих системах, усилителях с обратной связью и приборах с уравновешиванием, реализуется нулевой метод измерения. При этом применяется отрицательная обратная связь. Положительная обратная связь применяется в генераторах колебаний, преобразователях с частотным выходом, в схемах широтно-импульсной модуляции, В некоторых типах усилителей.

В системах с отрицательной обратной связью, в том числе в приборах, звено с передаточной функцией К (см. рис.3, в) можно трактовать в пределе как звено с бесконечно большой чувствительностью (К∞). В самом деле, если пренебречь зоной нечувствительности, то можно написать

что имеет место только при К=h. В таком случае находим

При этих условиях выражение (37) принимает вид

.

Нахождение статической характеристики прибора по статическим характеристикам его звеньев может является прямой задачей анализа. При расчете и проектировании приборов приходится решать обратную задачу или задачу синтеза, когда по требуемой статической характеристике и заданной структурной схеме подбираются статические характеристики звеньев. Задача при этом ставится следующим образом: требуется синтезировать прибор со статической характеристикой у=F(х) при заданной структуре и статических характеристиках некоторых звеньев, найти статические характеристики остальных звеньев. Эта задача оказывается определенной только в том случае, когда ищется статическая характеристика одного звена.