|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Рис.;2.6. Электрические схемы измерительных депей параметрических датчиков содержащейся в нем [76]. 0.. Условие оптимального согласования где г„ - сопротивление нагрузки, г,- - внутреннее сопротивление измерительной цепи, Сопт - оптимальная степень согласования. Однако при построении реальных измерительных цепей в подавляющем большинстве случаев приходится сталкиваться с тем обстоятельством, что дополнительные погрешности, вызываемые нестабильностью сопротивлений г, и г, значительно превосходят погрешность, обусловленную мощностью помехи Рщ- В связи с этим всегда стремятся обеспечить условие <С г, т. е. фактически режим холостого хода, при котором выходной величиной цепи, несущей информацию об измеряемой величине, является изменение напряжения. В частном случае, когда при отсутствии измеряемой величины выходное напряжение цепи равно нулю, изменение напряжения равно выходному напряжению. Входной величиной является относительное изменение сопротивления плеч измерительной цепи. Тогда, в соответствии с изложенным, функция преобразования цепи (2.10) где t/вых - выходное напряйсение измерительной цепи; е, - относительное изменение сопротивления плеч измерительной цепи; иц - чувствительность измерительной цепи. Определим чувствительности перечисленных выше измерительных цепей. ; Делитель напряжения с одним рабочим плечом. Пусть под действием измеряемой величины изменяется сопротивление (см. рис. 2.6, а). При отсутствии измеряемой величины напряжение, снимаемое с сопротивления z. где = "j/rf Л- х] - модуль полного сопротивления первого Плеча делителя; = Vrl-\-xl - кодуль полного сопротивления второго плеча делителя; г, г, х, х - активные и реактивные сопротивления плеч делителя, 2* 35 Обычно плечи измерительной цепи изготовляют из одинаковых по конструкции преобразователей, для которых выполняется условие 2 = nri и - пх, где п - любое действительное число, большее нуля. Поэтому полное сопротивление делителя напряжения определяется суммой модулей полных сопротивлений плеч: Z == Viri+rr + ixi + xf = l/"(ri + nrif+ (Xi + nXi) = = (l+n)l/rf + x2=(l+n)Z, = Z,+n2,= И фазы напряжений на сопротивлениях плеч будут одинаковыми. Дальнейшие преобразования проведены с учетом этих условий. Под воздействием измеряемой величины сопротивление плеча делителя напряжения изменится на ZjE и станет, равным Zi (1 + + Ej), что приведет к изменению напряжения на сопротивлении Zj. Это изменение напряжения соответствует изменению сопротивления и является, таким образом, параметром, несущим информацию об измеряемой величине. Поэтому изменение напряжения на сопротивлении - выходная величина делителя напряжения, будем называть ее выходным сигналом. Величина выходного сигнала и...=f/; -1/. = -(гтатг (1 + - где иг - падение напряжения на сопротивлении Zj (1 -f е). После соответствующих преобразований получим где El - относительное изменение сопротивления; k = z/z - коэффициент симметрии делителя. Аналогично, если под воздействием измеряемой величины изменяется сопротивление z, то где Eg - относительное изменение сопротивления z. Если El < 1 и Ег <С 1, то для функции преобразования делителя напряжения с одним рабочим плечом можно записать t/s.. = c/E. (2.13) Выражение Llkl(k-\- \у есть чувствительность делителя напряжения с одним рабочим плечом: S=-Uklik+\f. (2.14) Из (2.14) видно, что чувствительность делителя напряжения определяется величиной напряжения питания и коэффициентом симметрии делителя и не зависит от значений сопротивлений плеч. Чем больше напряжение питания, тем больше чувствительность делителя. Делитель напряжения с двумя рабочими плечами. В этом случае под действием измеряемой величины изменяются оба сопротивления, причем, если одно сопротивление увеличивается, то другое уменьшается. Пусть сопротивление увеличилось на ze, а сопротивление уменьшилось на ZgEg (см. рис. 2.6, а). Тогда, аналогично предьщущему, можно найти функцию преобразования делителя напряжения с дву.мя рабочими плечами в следующем виде: При кяа \, El 1 и Ео С 1 функция преобразования упрощается: fBb,x = ifTTW (ei + £2). (2.16) Как видно из (2.16), чувствительность делителя напряжения для этого cjriy4aH соответствует выражению (2.14). Увеличение выходного сигнала с делителя происходит не за счет увеличения чувствительности делителя, а за счет дополнительного изменения сопротивления второго плеча. В этом случае выходной величиной является сумма относительных изменений сопротивлений обоих плеч и функция преобразования (2.12) является частным случаем функции преобразования (2.15). Мостовая цепь с одним рабочим плечом. Пусть при отсутствии измеряемой величины мостовая цепь находится в равновесии, т. е. zjz = Zg/z4 = k (рис. 2.6, б), а при действии измеряемой величины изменяется сопротивление на величину ze, и на выходе цепи изменяется напряжение. Такое изменение напряжения равно выходному напряжению (выходному сигналу) [5] Разделив числитель и знаменатель на zz, после преобразований получим [Г -//- ®1 <еых - Следовательно, функция преобразования мостовой цепи с одним рабочим плечом такая же, как и функция преобразования делителя напряжения с одним рабочим плечом [см. (2.11)]. Следует еще раз подчеркнуть, что в случае делителя напряжения выходной сигнал равен изменению напряжения на сопротивлении Zj, а в случае мостовой цепи - выходному напряжению мостовой цепи. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 |