- •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
1.5.2. Структурная схема приборов прямого действия. Погрешности приборов прямого действия
К приборам прямого действия относятся измерительные приборы с разомкнутой структурной схемой. Структурная схема таких приборов показана на рисунке 1.22.
, .
Рис. 1.22. Структурная схема приборов прямого действия
ИЦ – измерительная цепь; ИМ – измерительный механизм; РУ – регистрирующее устройство (регистрирующий орган, носитель, механизм для перемещения носителя).
Данная структурная схема – основная структурная схема аналоговых электроизмерительных приборов, где ИЦ – измерительная цепь; ИМ – измерительный механизм; РУ – регистрирующее устройство (регистрирующий орган, носитель, механизм для перемещения носителя).
Погрешности измерительных приборов делятся на статистические, имеющие место при измерении постоянных величин после завершения переходных процессов в элементах приборов, и динамические появляющиеся при измерении переменных величин и обусловленные инерционными свойствами средств измерений.
Статические погрешности. Причиной появления статистических погрешностей (систематических и случайных) являются различные факторы, как внешние, так и внутренние по отношению к измерительному прибору. Например, постоянно действующие и меняющиеся по величине наводки, порог чувствительности звеньев, погрешности записи, изменения коэффициентов передач отдельных звеньев структурной схемы приборов.
Причинами погрешностей при записи показаний у регистрирующих приборов могут быть изменение геометрических размеров бумажных носителей под влиянием изменения влажности окружающей среды; смещение диаграммной бумаги, приводящее к несовпадению делений градуировочной сетки и отметок шкалы прибора; неправильное положение пера пишущего устройства; нестабильность скорости перемещения носителя. К числу основных источников внутренних наводок относятся силовые трансформаторы и модуляторы. Сдвиг нулевого уровня прибора, вызываемый постоянными по действию наводками, может быть скомпенсирован, и тогда он не вносит погрешности в измерения. Самопроизвольные изменения нуля (дрейф нуля), возникающие при действии наводок, случайных по значению, не поддающихся компенсации. Уравнение, описывающее статистический режим работы прямого действия, имеет вид:
, (1.6)
где a – угловое перемещение указателя и регистрирующего органа;
S – общий коэффициент преобразования (чувствительность).
Считая, что измерительная цепь прибора (ИЦ) состоит из измерительных преобразователей, получаем
, (1.7)
где k1k2 ...kn kим – коэффициент преобразования звеньев
Как указывалось выше, погрешность приборов прямого действия существенно зависит от измерения коэффициентов преобразования, дрейфа нулевого уровня и порогов чувствительности звеньев структурной схемы.
Следовательно,
, (1.8)
где К – погрешность измерения коэффициентов преобразования,
ДР – погрешность дрейфа нулевого уровня,
ПЧ – погрешность порогов чувствительности звеньев структурной схемы.
Для определения относительной погрешности от изменения коэффициентов преобразования найдем частные дифференциалы функции (1.6), принимая в качестве переменных значений коэффициенты преобразования. Учитывая (1.7), находим
, (1.9)
Отсюда следует, что достаточно высокая точность приборов прямого действия сопряжена с необходимостью обеспечивать стабильность коэффициентов преобразования всех звеньев и устойчивость их к воздействию внешних влияний. Для обеспечения постоянства коэффициентов преобразования принимают конструктивные, схемные и технологические меры.
Предположим, что второе звено структурной схемы прибора имеет дрейф нулевого уровня Ax, а третье порог чувствительности Axз, то погрешности, обусловленные этими факторами можно определить из выражен:
(1.10)
, (1.11)
где – значение дрейфа нуля и порога чувствительности.
Таким образом, погрешность от дрейфа нуля какого – либо из звеньев зависит от положения его в цепочке преобразователей (по мере удаления звена от входа погрешность уменьшается), как и погрешность, вносимая порогом чувствительности звеньев.