|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы причем, если сопротивление плеч увеличивается (см. кривые 71,4), то изменение коэффициента симметрии изменяет нелинейность примерно в 2 раза меньше, чем в случае, когда сопротивление плеч уменьшается (см. кривые Уг.з)- Для тензорезисторных датчиков, у которых относительное изменение сопротивления одного плеча обычно не превышает 0,1, при k = 1 величина нелинейности составляет -3%, если рабочими являются второе и третье плечи (сопротивление плеч уменьшается), и -~6%, если рабочими являются первое и четвертое плечи (сопротивление плеч увеличивается). Из сравнения нелинейности функций преобразования цепи с одним и двумя рабочими плечами видно, что при двух рабочих плечах с максимальными нелинейностями общая нелинейность меньше, чем удвоенное значение нелинейности при работе цепи с одним рабочим плечом, т. е. при работе цепи с двумя рабочими плечами в любом случае нелинейность меньше, чем при работе с одним рабочим плечом. Таким образом, можно сделать следующие выводы, которые необходимо использовать при проектировании измерительных цепей тензорезисторных датчиков с минимальной нелинейностью функции преобразования: для получения линейной характеристики необходимо выбрать измерительную цепь с коэффициентом симметрии, равным 1, и с двумя (соседними) или четырьмя рабочими плечами, относительные изменения сопротивлений которых одинаковы; если по условиям работы датчика невозможно получить относительные изменения сопротивлений плеч измерительной цепи разного знака, то следует так проектировать цепь, чтобы сопротивление плеч уменьшалось и коэффициент симметрии был k = \; если по каким-либо причинам измерительная цепь должна быть с одним рабочим плечом, то это плечо необходимо выполнять так, чтобы его сопротивление увеличивалось, а коэффициент симметрии был k < \, если рабочим является первое плечо, и > 1, если рабочим является четвертое плечо. Следует заметить, что нелинейность определяли методом проведения линейной характеристики, касательной к фактической в начале координат, а он не является оптимальным [130]. Однако применение другого метода не изменяет соотношений между нелинейностями для различных случаев измерительной цепи, и поэтому выводы, сделанные выше, остаются справедливыми независимо от того, как определялась нелинейность функции преобразования измерительной цепи. 3.4. ФУНКЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ С КАЛИБРОВКОЙ Определяя функцию преобразования измерительной цепи, работающей с калибровкой, отметим следующее. Перед подключением калибровочного резистора Гк (см. рис. 3.1) к одному из плеч измерительной цепи (перед калибров-  Рис. 3.5. Схемы преобразования при включении калибровочного сопротивления КОЙ) значения параметров элементов цепи те же, что и перед измерением (перед воздействием на датчик измеряемой величины), так как калибровка и измерение по времени практически совпадают. В соответствии с ТУ на большинство тензорезисторных датчиков измерение проводят не позднее, чем через 5 мин после проведения калибровки, и элементы измерительной цепи выбирают так, чтобы за это время значения их параметров не изменялись. И далее, при включенном калибровочном резисторе эквивалентно изменяется только сопротивление плеч измерительной цепи и сопротивления цепи, в которую включен калибровочный резистор. На рис. 3.5, а показана часть измерительной цепи, представленной на рис. 3.1. Сопротивление г включает в себя компенсационное сопротивление, сопротивление жилы кабеля и добавочное сопротивление. Сопротивление - сопротивление четвертой жилы кабеля. Преобразуем схему, данную на рис. 3.5, а, принимая = 0. как показано на рис. 3.5, б (треугольник сопротивлений - .13 - к заменен звездой г, Гк-з - к-4)- В этой схеме •4пз лз + -4 + -к к-3.= f кГ ля /л8 + -4 + -к Как видно из схемы рис. 3.5, б, сопротивление второго плеча увеличилось на = Г4 з, а сопротивление четвертого плеча уменьшилось на величину Относительное изменение сопротивлений второго и четвертого плеч, обусловленное включением сопротивления г.. составит , . Д/-2 Д/4 - 2к + 4»------ • к Го Подставив значения Ага и АГ4 и проведя соответствуюра.ие преобразования, окончательно получим ->A±Jj!lSl±JjtA, (3 16) " •ji3 + 4 + k Если мост имеет симметрию, при которой = г, то Ч-/"ЛГ. • (3.17) " ЛЗ -- 4 -г К Аналогично можно получить относительное изменение сопротивлений моста, если rg = О и = 0. Схема для этого случая представлена на рис. 3.5, в. В этой схеме сопротивление плеча увеличивается на Л4 + 4 + К а сопротивление уменьшается на АГ4 = Г4 - Гк 4 = Г4 - Тогда относительное изменение сопротивлений второго и четвертого плеч для этого случая будет . . Дгз . Д/-4 . ьк - зк ~г - ~- + > ,.Г4ул4(1+уз) (3,8) Л4 "Г 4 Т" к Получили выражение, аналогичное (3.16). Значит, влияние сопротивлений r„g и r4 одинаково и для случая, когда г„з =f О и -Л4 0: /-4 + ПЗ (1 + rjrj) + (1 + Г4А3) Л4 1/2(-лЗ--л4) +4--к " Из выражений (3.16) и (3.18) следует, что на относительное изменение сопротивлений моста, обусловленное включением калибровочного резистора, влияют только сопротивления тех жил, к которым подключены калибровочный резистор, и для равноплечего моста Влияния гз и Гл4 на величину е численно равны. Включение калибровочного резистора, как было сказано выше и как видно из рис. 3.5, б и 3.5, в, эквивалентно изменяет также 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 |