- •Содержание
- •Предисловие
- •ВвЕдение
- •1. Структура аналоговых средств измерения
- •1.1. Назначение, области применения. Принципы построения, характеристики и основные элементы аиу
- •1.2. Классификация и структурные схемы аиу
- •Электрические двигатели. Электрические двигатели, используемые в схемах регистрирующих приборов, предназначены для перемещения носителя и регистрирующего органа.
- •1.4. Информационные сигналы аиу
- •1.4.1. Основные процессы преобразования измерительных сигналов
- •1.5. Аналоговые электроизмерительные приборы с регистрирующими устройствами
- •1.5.1. Принципы построения, характеристики и узлы. Методы регистрации
- •1.5.2. Структурная схема приборов прямого действия. Погрешности приборов прямого действия
- •1.5.3. Самопишущие приборы
- •1.5.4. Самопишущие приборы обычного быстродействия (сп)
- •1.5.5. Быстродействующие самопишущие приборы (бсп)
- •1.5.6. Светолучевые осциллографы (сло)
- •1.6. Автоматические измерительные приборы
- •Компенсационный метод измерения электрических величин
- •1.6.2. Автоматические компенсаторы (типа ксп) для измерения напряжения и температуры. Типы. Схемы. Статические и динамические характеристики
- •1.6.3. Назначение автоматических электроизмерительных мостов (ксм). Мосты постоянного тока. Пределы и точность измерения
- •Технические характеристики
- •1.6.4. Мосты переменного тока. Условия равновесия. Основные типы мостов переменного тока
- •Основные типы мостов переменного тока
- •1.6.5. Автоматические мосты с регулирующими устройствами. Двухкоординатные автоматические самописцы
- •4.1. Электромеханические измерительные устройства
- •4.1.1. Магнитоэлектрические приборы. Области применения и свойства. Устройство и принцип действия приборов
- •4.1.2. Магнитные системы электроизмерительных приборов и устройств. Назначение магнитных систем. Расчет магнитных систем
- •4.1.3. Основные требования при проектировании магнитных систем
- •4.1.5. Измерительные цепи приборов
- •4.2. Электромагнитные приборы
- •4.2.1. Свойства и классификация приборов
- •4.2.2. Конструкции измерительных механизмов
- •4.2.4. Основные виды погрешности и способы уменьшения
- •4.3. Электродинамические (эд) приборы
- •4.3.1. Области применения и свойства приборов
- •4.3.2. Измерительные механизмы электродинамических приборов
- •4.3.3. Вращающий момент. Методика расчета
- •4.3.4. Измерительные цепи. Погрешности ваттметра
- •4.3.5. Порядок расчета ваттметра
- •4.4. Ферродинамические приборы
- •4.4.1. Свойства и области применения приборов
- •4.4.2. Конструкции измерительных механизмов
- •4.4.3. Измерительные цепи и погрешности
- •4.5. Электростатистические приборы
- •4.5.1. Общие сведения об измерительных механизмах. Конструкция и принцип действия приборов
- •Конструкция и принцип действия приборов
- •4.5.2. Схемы включения
- •4.5.3. Погрешности и методы компенсации
- •2: Электронные узлы измерительных каналов и автономных приборов
- •2.1. Электронные вольтметры
- •2.1.1. Общие сведения. Универсальные вольтметры
- •Универсальные вольтметры
- •2.1.2 Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное
- •2.1.3. Микровольтметры постоянного тока. Милливольтметры переменного тока
- •Милливольтметры переменного тока
- •2.1.4. Импульсные вольтметры
- •2.2. Электронные осциллографы
- •2.2.1. Области применения и свойства
- •2.2.2. Характеристики электронных осциллографов и способы их определения
- •2.2.3. Классификация осциллографов и их структурные схемы
- •2.2.4. Электроннолучевая трубка (элт) с электростатическим отклонением луча
- •2.2.5. Усилители вертикального и горизонтального отклонения лучей
- •2.2.6. Генераторы развертки. Назначение. Схема. Синхронизация генераторов развертки
- •Синхронизация генераторов развертки
- •2.2.7. Вспомогательные устройства
- •Предельное значение погрешности этого метода можно определить из соотношения
- •Погрешность такого измерения
- •2.3. Электронные приборы для анализа характеристик сигналов
- •2.3.1. Анализаторы спектра. Назначение. Элементы. Характеристики
- •Аппаратурно можно получить текущий спектр сигнала
- •2.3.2. Структурные схемы анализаторов спектра
- •2.4. Измерительные генераторы
- •2.4.1. Нормируемые параметры и классификация измерительных генераторов
- •2.4.2. Иг синусоидальных сигналов. Общие характеристики
- •2.4.3. Схемы и параметры задающих генераторов синусоидальных колебаний Генераторы lc
- •Генераторы rc
- •Генераторы на биениях
- •2.4.4. Импульсные генераторы
- •2.5. Электроизмерительные приборы с оптоэлектронными отсчетными устройствами
- •2.5.1. Принцип действия оптоэлектронных приборов. Свойства электроизмерительных приборов и области их применения
- •2.5.2. Принципы построения и структурные схемы аналого-дискретных оэп
- •3. Нормирование и анализ метрологических характеристик аиу
- •3.1. Государственная система обеспечения единства измерений. Основные положения
- •3.2. Нормируемые метрологические характеристики результатов и средств измерений
- •3.3. Формы представления нормируемых характеристик. Требования гост 8.009-84
- •3.4. Абсолютная и относительная погрешности, приведенная погрешность. Основная погрешность
- •3.5. Статическая и динамическая погрешности. Класс точности
- •3.6. Динамические характеристики и принципы их коррекции
- •3.7. Методы уменьшения погрешностей аиу
- •3.7.1. Классификация методов
- •3.7.2. Стабилизация реальной характеристики преобразования
- •3.7.3. Компенсация погрешностей
- •3.7.4. Коррекция погрешностей
- •3.7.5. Фильтрация погрешностей
- •3.7.6. Уменьшение динамической погрешности
- •3.7.7. Конструктивные способы улучшения точности работы аиу
- •Список литературы
3.7. Методы уменьшения погрешностей аиу
3.7.1. Классификация методов
Одной из основных задач, которые приходится решать при проектировании, является задача обеспечения заданных метрологических характеристик аналоговых измерительных устройств (АИУ). На практике для улучшения точностных характеристик АИУ чаще всего используется избыточность его по чувствительности, быстродействию и энергообмену с объектом измерения. Однако наличие этих избыточностей не решает автоматически задачу уменьшения погрешностей. Необходимо практически реализовать эту возможность по отношению к конкретным составляющих погрешности.
В общем случае погрешность, приведенную к выходу, можно записать в виде:
(3.28)
где fp, fH – соответственно, реальная и номинальная характеристики преобразования ;
t – время;
ξ – влияющие факторы;
η – неинформативные параметры сигнала x.
В линейном средстве измерения обычно выделяют три составляющие погрешности:
– погрешность нелинейности ΔH (x);
– аддитивную погрешность Δa;
– мультипликативную ΔM.
В этом случае значение погрешности, приведенное к выходу, можно записать:
(3.29)
Каждая из составляющих погрешностей в общем случае должна рассматривать как случайный процесс с определенными характеристиками, которые и определяют эффективность применения различных способов уменьшения погрешностей в АИУ. Способы уменьшения погрешностей делятся по признаку, зависящему от свойств процесса погрешностей и вводимой избыточности. Наибольшее применение нашли структурные методы уменьшения погрешностей. В основе этих способов лежит принцип инвариантности (многоканальности). В таких устройствах, помимо основного канала преобразования, создается второй канал передачи информации. Выходная величина образуется в результате вычитания соответствующих величин основного (ОК) и вспомогательного (ВК) каналов (Рис. 3.4).
ξ(s)
ОК
y1(s)
x(s) y(s)
ВК
y1(s)
ξ(s)
Рис.3.4. Принцип многоканальности в СИ
Для таких СИ можно записать:
(3.30)
где Y1 (S), Y1 (S) – операторная запись значений выходного сигнала ;
K1 (S), K1 (S) – передаточные коэффициенты каналов по информативному сигналу;
K*1 (S, K**1 (S) – передаточные коэффициенты по дестабилизирующему фактору;
X(S), ξ(S) – операторная запись входного и дестабилизирующего сигналов.
Выходной сигнал такого СИ:
(3.31)
Если добиться равенства передаточных коэффициентов по дестабилизирующему сигналу обоих каналов K*1(s) = K**1(s) , то то получим цепь с полным отсутствием влияния дестабилизирующего фактора.
Если добиться равенства передаточных коэффициентов по дестабилизирующему сигналу обоих каналов K*1(s) = K**1(s) , то т.е. получим цепь с полным отсутствием влияния дестабилизирующего фактора. Подобный прием используется, например, в дифференциальных преобразователях и электронных механизмах с астатированием. Для уменьшения погрешностей аналоговых средств измеренияприменяется способ стабилизации характеристики преобразования, компенсации и коррекции погрешностей, а также фильтрации помех.