Структурные схемы средств измерений

В средстве измерений сигнал, несущий информацию о значении измеряемой величины, обычно претерпевает ряд преобразований с целью получения нужного выходного сигнала. Каждое преобразование сигнала можно представить себе происходящим как бы в отдельном узле, носящем название «звено». Соединение звеньев в определенную цепь преобразований носит название структурной схемы.

В зависимости от соединения звеньев различают два основных вида структурных схем: прямого преобразования (действия) и уравновешивающего (компенсационного) преобразования (действия). Последний вид называют также схемой с отрицательной обратной связью.

Средства измерений прямого преобразования. Структурная схема средства измерений прямого преобразования показана на рис., где /71, /72,..., /7„ — звенья; х, x₁, x₂,..., x_n — информативные параметры сигналов. Как видно из рис., входной сигнал х последовательно претерпевает несколько преобразований и в конечном итоге на выходе получается сигнал x_n.

Рис.. Структурная схема средства измерений прямого преобразования

Для измерительного прибора сигнал x_n получается в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, например в виде отклонения указателя отсчетного устройства. Для измерительного преобразователя сигнал x_n получается в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения.

Чувствительность (коэффициент преобразования) средства измерений, имеющего структурную схему прямого преобразования,

где k1; k2; •••;kn коэффициенты преобразования отдельных звеньев. При нелинейной функции преобразования чувствительность и коэффициенты преобразования зависят от входного сигнала.

Мультипликативная погрешность возникает при изменении коэффициентов преобразования. С течением времени и под действием внешних факторов коэффициенты k1, k2,..., kn могут изменяться соответственно на Dk1,..., Dkn. и тогда относительное изменение чувствительности

Изменение чувствительности приводит к изменению выходного сигнала. Этому изменению выходного сигнала соответствует абсолютная погрешность измерения входной величины

Как видно из выражения, погрешность, вызванная изменением чувствительности, является мультипликативной.

Аддитивная погрешность вызывается дрейфом «нуля» звеньев, наложением помех на полезный сигнал и т. д., приводящих к смещению графика характеристики преобразования i-го звена на ±Dхо.

Для оценки влияния этих дополнительных сигналов пересчитаем (приведем) их к входу структурной схемы. Результирующее действие всех дополнительных сигналов равно действию следующего дополнительного сигнала на входе:

Результирующая аддитивная погрешность равна Ахо. Таким образом, как следует из (4-28) и (4-30), в средствах измерений, имеющих структурную схему прямого преобразования, происходит суммирование погрешностей, вносимых отдельными звеньями, и это затрудняет изготовление средств измерений прямого преобразования с высокой точностью.

Дата добавления: 2014-01-14