Обобщенные структурные схемы методов измерений при прямом преобразовании и при наличии компенсации.

Обобщенная структурная схема метода измерений при прямом преобразовании.

По методу измерений прямого преобразования построены многие электрорадиоизмерительные приборы: вольтметры, ваттметры, частотомеры и т.п. Отличительная черта схемы прямого преобразования (рис. 1) состоит в том, что все преобразования производятся в прямом направлении, т.е. предыдущие величины преобразуются в последующие и отсутствует преобразование в обратном направлении, т.е. преобразование последующих величин в предыдущие.

Рис. 1.Структурная схема метода измерений при прямом преобразовании.

K₁, K₂,...,K_n – это звенья с коэффициентами преобразования K₁, K₂,...,K_n., причем , где U_i и U_i-1–входные и выходные сигналы i-го звена

Входной сигнал U_ВХ, несущий информацию об измеряемой величине, последовательно преобразуется в промежуточные сигналы U₁,U₂ ...U_n-1 и в выходной сигнал U_ВЫХ. Сигналы U_ВХ,U₁,U₂ .. U_n-1 могут представлять собой гармонически изменяющееся напряжение или ток. Поэтому коэффициент преобразования в общем виде выражается комплексным числом. Если предположить, что звенья считаются линейными, то коэффициент преобразования измерительного прибора , а уравнение измерительного преобразования будет U_ВЫХ = КU_ВХ .

Для измерительных приборов, имеющих структурную схему метода измерений при прямом преобразовании, происходит суммирование погрешностей, вносимых отдельными звеньями. Поэтому для достижения высокой точности прибора требуется высокая стабильность отдельных звеньев.

Обобщенная структурная схема метода измерений при наличии компенсации.

Особенность схемы состоит в том, что выходная величина U_вых подвергается обратному преобразованию в величину , однородную с входной величиной U_вх, и почти полностью уравновешивает ее, в результате чего на вход цепи прямого преобразования поступает только небольшая часть ΔU преобразуемой входной величины U_вх. Другими словами, используется отрицательная обратная связь.

Рис. 2.Структурная схема метода измерений при наличии компенсации.

Возможно два режима работы: режим неполного уравновешивания и режим полного уравновешивания.

В первом режиме нелинейность функции преобразования уменьшается благодаря отрицательной обратной связи в b>K раз.

В режиме полного уравновешивания коэффициент преобразования прибора полностью определяется цепью обратного преобразования и не зависит от цепи прямого преобразования. Мультипликативная погрешность обусловлена только цепью ОС. Аддитивная погрешность измерительных приборов с полным уравновешиванием полностью обусловливается порогом чувствительности звеньев. Под порогом чувствительности звена понимается минимальный сигнал на входе, способный вызвать сигнал на выходе.

Средства измерений могут иметь комбинированные структурные схемы, т.е. схемы, содержащие цепь прямого преобразования, ряд звеньев которого охвачены отрицательной обратной связью.