Слайд 1Глава 6.
Структурные схемы средств измерений
Слайд 2СИ состоят из нескольких ИП (звеньев) и все метрологические характеристики
(МХ) СИ определяются:
составом СИ,
МХ каждого звена,
и зависят от положения
звена в составе СИ.
Слайд 3СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ
(ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ВЫСОТОМЕР).
1 – мембрана 4 – мостовая измерительная
цепь
2 – качалка 5 – усилитель
3 – реостатный ИП 6 – цепь
с R,L,C-параметрами
7 – измерительный механизм
Слайд 4СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИ – условное изображение последовательности ИП, входящих в
состав СИ в порядке их взаимодействия в цепи.
Рассмотрим случай только
статического режима работы как отдельных ИП входящих в состав СИ, так и средства измерения в целом.
Слайд 56.1 Схема прямого (последовательного) преобразования
Х – входной сигнал, несущий информацию
об измеряемой величине;
Yn – выходной сигнал СИ;
1, 2, 3, …,
n–1 – промежуточные сигналы (выходные сигналы отдельных ИП);
X, 1, 2, …, i, …, n–1 – аддитивная помеха на входе отдельных звеньев.
Слайд 66.1.1 Случай линейных звеньев
К1, K2, …, Кn – ПОСТОЯННЫЕ коэффициенты
преобразования отдельных звеньев (линейная функция преобразования);
…
Функция преобразования средства измерений:
Слайд 7Чувствительность СИ:
Средства измерения прямого преобразования обладают ВЫСОКОЙ ПОСТОЯННОЙ чувствительностью. –
ЭТО ПРЕИМУЩЕСТВО.
Погрешность СИ прямого преобразования:
Аддитивная погрешность: общая абсолютная аддитивная погрешность,
приведенная к выходу прибора.
Слайд 8Аддитивная погрешность каждого отдельного ИП (звена) полностью входит в погрешность
СИ (результата) и при большом числе последовательных звеньев общая погрешность
велика – ЭТО НЕДОСТАТОК.
Слайд 9Мультипликативная погрешность: обусловлена нестабильностью чувствительности СИ.
Погрешность каждого отдельного ИП (звена)
полностью входит в погрешность СИ – ЭТО НЕДОСТАТОК.
ВЫВОД: приборы
с последовательной структурной схемой не обладают достаточной точностью, т.к. погрешности отдельных звеньев (как аддитивные, так и мультипликативные) суммируются.
Слайд 106.1.2 Случай нелинейных звеньев
Функция преобразования нелинейная (звенья нелинейные).
Чувствительность нелинейного звена
зависит от входного сигнала:
(*)
→
Слайд 11Например: Рассмотрим измерение температуры с помощью вольтметра (амперметра) и термопары.
Функции
преобразования отдельных звеньев:
1 звено:
2 звено:
3 звено:
4 звено:
Слайд 121 вариант:
Чувствительность первого звена:
Чувствительность второго звена:
Чувствительность третьего звена:
Чувствительность четвертого звена:
Чувствительность
прибора:
Функция преобразования прибора:
Слайд 132 вариант:
Функция преобразования прибора:
Чувствительность прибора:
Получили тождественные выражения.
Слайд 146.1.3 Графоаналитический способ построения
нелинейной функции преобразования
Слайд 166.1.4 Случай степенных преобразователей
Функция преобразования СИ
Чувствительность СИ:
Слайд 17Мультипликативная погрешность СИ:
↓
Погрешность СИ зависит от расположения звеньев в
приборе
↓
звено с большой погрешностью (если ni>1) следует ставить как можно
ближе к выходу СИ.
Слайд 18
↓
Погрешность на входе много меньше чем на выходе.
↓
отношение погрешности на
выходе к погрешности на входе:
Слайд 196.1.5 Влияние порогов реагирования
Постановка задачи: Рассмотрим трехзвенное СИ. Предположим,
что все звенья линейные и содержат погрешность нуля (порог реагирования).
Найдем общий порог реагирования, приведенный ко входу СИ.
Слайд 21ВЫВОДЫ:
Те звенья, порог реагирования которых высок, должны располагаться ближе к
выходу СИ (при условии, что чувствительности звеньев ki>1).
Звенья, расположенные после
интегрирующего звена, не вносят погрешность за счет порогов реагирования.