Аналоговые измерительные устройства

2.1. Классификация методов.

Одной из основных задач, которую приходится решать при проектировании нового СИ, является задача обеспечения заданных метрологических характеристик, и в частности погрешностей аналоговых измерительных приборов (АИП). Погрешность АИП состоит из многих со­ставляющих с различными характеристиками. Для того чтобы улучшить какие-то характеристики АИП необходимо иметь избыточность по другим характеристикам СИ.

На практике для улучшения точностных характеристик СИ чаще всего используется избыточность его по чувствительности, быстродействию и энергообмену с объектом измерения. В общем виде погрешность СИ, приведенную к  выходу, можно записать в виде

(2.1),

где- соответственно реальная и номинальные характеристики преобразования  СИ,   а  (∙)  - параметры  характеристики  преобразования; t—время; ξ - влияющие факторы; η - ненормативные параметры сигнала х.

          В нелинейном средстве измерения обычно выделяют три составляющие погрешности - нелинейности  Н(х), аддитивную ∆А и мультипликативную ∆М. В  этом  случае  значение  погрешности  СИ,  приведенное  к  выходу, можно  записать

           (2.2)

Каждая из составляющих погрешностей в общем случае должна рассматриваться как случайный процесс с определенными характеристиками, которые и определяют эффективность при­менения различных способов уменьшения погрешностей в АИП.

Классифицировать способы уменьшения погрешностей можно по различным признакам, например по использованию информации о процессах и погрешностях они могут быть разделены на следующие группы: а) способы с использованием информации о сигналах; б) способы с использованием информации о погрешностях; в) способы инвариантные к свойствам сигналов и погрешностей.

В свою очередь, конкретные способы эффективны для уменьшения определенных составля­ющих общей погрешности СИ. В АИП наибольшее применение нашли структурные методы уменьшения погрешностей. В основе этих способов лежит принцип инвариантности (многоканальности). Под инвариантностью понимают компенсацию возмущений, т. е. достижение полной или частичной независимости выходного сигнала СИ от дестабилизирующего фактора. В таких СИ помимо основного канала преобразования создается второй канал передачи информации. Выходная величина СИ образуется в ре­зультате вычитания соответствующих величин основного ОК и вспомогательного ВК каналов (рис. 2.1). Для такого СИ можно записать

                (2.3)

где - операторная запись значений выходного сигнала в основном и вспомогательном каналах;  - передаточные коэффициенты каналов по информативному сигналу;  - передаточные коэффициенты по дестабилизиру­ющему фактору; - операторная запись входного и де­стабилизирующего сигналов. Выходной сигнал такого СИ

  (2.4)

Рис. 2.1.


При равенстве  передаточных коэффициентов по дестабилизирующему сигналу обоих каналов  получим     

,           (2.5)

т.е. дестабилизирующий фактор влиять на СИ не будет. Подобный прием используется, например, в дифференциаль­ных преобразователях и электромеханичес­ких механизмах с астатированием. Для уменьшения погрешностей аналоговых СИ применяются способы стабизации реальной характеристики преобразования, компенсации и коррекции погрешностей, фильтрации процесса погрешностей и помех. Также широко применяются способы конструктивно-технологической группы.  Рассмотрим основные характеристики указанных способов.


© Copyright 2008, SLAiPS. All Rights Reserved. | Design by Design by analogiu.ru