Основные методы измерений — метод прямого преобразования и сравнения — реализуются на практике с помощью измерительных приборов прямого преобразования и сравнения. Рассмотрим типовые структурные схемы таких прибо¬ров, реализуемые при проектировании.
Измерительным прибором прямого преобразования называет¬ся прибор, в котором предусмотрено одно или несколько преобра¬зований сигнала измерительной информации в одном направлении) (т. е. без применения обратной связи). Типовая структурная схема прибора прямого преобразования приведена на рис.
Совокупность преобразовате¬лей, обеспечивающих осуществление всех необходимых преобра¬зований сигнала измерительной информации, называется измери¬тельной цепью СИ. Схема состоит из каскадного соединения измерительных преобразователей П1, П2, ..., Пп и измеритель-ного устройства (ИУ), тип которого определяется принадлежностью прибора к той или иной классификационной группе (аналоговый или цифровой, показывающий или регистрирующий). Входной сигнал X последовательно преобразуется в первичном и промежу¬точных преобразователях в выходной сигнал Хп, воздействующий на ИУ. Характерной особенностью ИП прямого преобразо¬вания является отсутствие ОС.
Для простоты анализа применяются следующие допущения: полагается. Что все преобразователи являются линейными, измерения проводятся в статическом режиме.
С учетом этих допущений для выходного сигнала можно записать следующее выражение: Хn= k1*k2*...*kn*X, где k1=X1/X, k2=X2/X1, kn=Xn/Xn-1, k – коэффициенты преобразования. С другой стороны, Xn=S*X, где S=k1*k2*...*kn, S – чувствительность данного прибора.
Из полученных выражений видно, что изменение коэффициента преобразования (чувстви¬тельности) любого преобразователя приводит к изменению выходного сигнала Хn. Вследствие этого у ИП прямого преобразования происходит суммирование погрешностей, вносимых отдельными преобразователями. Это и затрудняет изготовление таких приборов высокой точности.
Измерительным прибором сравнения называется прибор, пред¬назначенный для непосредст¬венного сравнения измеряемой вели¬чины с величиной, значение которой известно. Известная величина воспроиз-водится с помощью меры или набора мер. Кроме меры, обязательным узлом такого прибора является схема сравнения, где и осуществляется сравнение входного сигнала с сигналом, по¬ступающим от меры (Хм). Типовая структурная схема такого при¬бора представлена на рис.В результате сравнения X и Хм образуется разностный сигнал ΔХ=Х-Хм, который по цепи прямого преобразования передается к ИУ. С помощью цепи обратного преобразования обеспечивается изме¬нение Хм и реализуется одна из модификаций метода сравнения. Например, при нулевом методе добиваются нулевых показаний ИУ (т. е. компенсируют X и Хм), а при дифференциальном методе на ИУ воздействует выходной сигнал, определяемый ΔХ.В приборах сравнения всегда образуется разностный сигнал ΔХ = Х—Хм.В вою очередь Хм=β*Хn, где β – чувствительность цепи обратного преобразования.
Примем те же допущения, что и для прибора прямого преобразования, получим
1) ΔХ=0, Хп=(1/β)*Х и S=1/β; Хм=Х (нулевой метод). Видно, что Хn не зависит от коэффици¬ентов преобразования цепи прямого преобразования.
2) ΔХ≠0, то Хn=k*ΔХ (дифференциальный метод), Хп=(k/(1+kβ))*Х и S=k/(1+kβ).
Если kβ>>1, то неста¬бильность k не влияет на работу прибора. Для получения высокой чувствительно-сти необходимо снижать β, а для выполнения kβ>>1 — увеличивать k. Таким образом, всегда имеется принципиальная возможность создания приборов сравне¬ния с высокой точностью и чувствительностью.
Реальные ИП могут иметь также комбинированную структурную схему и объединять в себе свойства как приборов прямого преобразования, так и приборов сравнения.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему