20070

Структурные схемы приборов. Схема с последовательным соединением звеньев. Чувствительность. Погрешность

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Структурной схемой называют схему содержащую предельно упрощенное обозначение функциональных узлов прибора или устройства а также логические связи этих узлов друг с другом. При эксплуатации прибора на его вход воздействует информативный параметр х измеряемая величина а также неинформативные параметры g1 g2 gn. При прохождении сигнала по компонентам прибора на подсистемы подузлы прибора воздействуют внутренние дестабилизирующие факторы q1 q2 qm которые так или иначе влияют на работоспособность этих узлов а следовательно и на...

Русский

2013-07-25

253.5 KB

8 чел.

Структурные схемы приборов. Схема с последовательным соединением звеньев. Чувствительность. Погрешность.

Структурной схемой называют схему, содержащую предельно упрощенное обозначение функциональных узлов прибора или устройства, а также логические связи этих узлов друг с другом.

Структурная схема в общем виде.

При эксплуатации прибора на его вход воздействует информативный параметр х (измеряемая величина), а также неинформативные параметры g1, g2, …, gn. При прохождении сигнала по компонентам прибора на подсистемы (подузлы) прибора воздействуют внутренние дестабилизирующие факторы q1, q2, …, qm, которые так или иначе влияют на работоспособность этих узлов, а следовательно, и на выходной сигнал у. Т.о. структурная схема в общем виде позволяет оценить условия процесса измерения и возможные проблемы при работе прибора при эксплуатации.

Различают:

1) последовательную схему

2) параллельную схему

3) смешанную (комбинированную) схему

При создании прибора необходимо стремиться к тому, чтобы его структурная схема содержала наименьшее количество элементов и связей. Однако усложнение схемы приводит к созданию прибора с лучшими метрологическими характеристиками.

Последовательная схема соединения звеньев.

Это схема, при которой входной величиной каждого последующего преобразователя служит выходная величина предыдущего.

Термоанемометр:

     

           Рис. 1.                      Рис. 2.                                   Рис. 3.

Прибор представляет собой платиновую проволоку 1, установленную на манганиновых стержнях 2, смонтированных в свою очередь на рукоятке 3. кабелем 4 датчик включается в электрическую схему (рис. 2).

В этом приборе можно выделить следующие элементарные преобразователи: 1 – нагретая проволока преобразует изменение скорости потока в изменение температуры; 2 – та же проволока, выполняющая функцию термометра сопротивления, преобразующая изменение температуры в изменение сопротивления; 3 – электрическая цепь изменение температуры в изменение сопротивления; 4 – измерительный прибор преобразует изменение тока в угол поворота стрелки.

Функция преобразования такого прибора представляет собой зависимость угла поворота стрелки φ от скорости потока V.

Функция преобразования первого преобразователя представляет собой зависимость температуры проволоки t от скорости потока V:

  1.  t=f(V)
  2.  R=R0(1+αt)
  3.  I=E/(R+R0)
  4.  φ=Sм·I

R0сопротивление при нуле

α – температурный коэффициент сопротивления

Sм – чувствительность прибора

Функцию преобразования всего прибора получают подставляя последовательно функции преобразования элементарных преобразователей 3, 2, 1 в выражение 4.

Полученная зависимость связывает угол поворота стрелки прибора со скоростью воздушного потока и используется при проектировании и моделировании устройства.

Чувствительность схемы с последовательным соединением.

1)

2)

3)

4)

Вывод: чувствительность схемы с последовательным соединением звеньев равна произведению чувствительностей элементарных преобразователей, входящих в состав прибора.

Применение схемы с последовательным соединением звеньев позволяет корректировать статическую характеристику всего прибора, изменяя статические характеристики отдельных входящих в него звеньев.

Если в составе прибора существует преобразователь с затухающей характеристикой 1, то для получения линейной зависимости выходного сигнала от входного всего прибора можно ввести в структурную схему преобразователь с прогрессивной характеристикой 2 с такой же степенью изменения чувствительности по модулю. Тогда суммарная характеристика двух этих звеньев будет линейной.

Построение статической характеристики на развернутых осях.

В каждом квадранте координатной плоскости строятся характеристики звеньев, входящих в состав прибора. Решая графически последовательно функции преобразования отдельных преобразователей, в четвертом квадранте получают статическую характеристику всего прибора. Если число звеньев в составе прибора больше 3-х, то сначала строится суммарная характеристика первых трех преобразователей, а затем, используя эту характеристику как характеристику одного звена, следующих трех.

По средствам этого метода можно получить также характеристику корректирующего звена при необходимости получения определенных свойств всего прибора.

Погрешность схемы с последовательным соединением звеньев.

Каждый входящий в состав прибора преобразователь имеет погрешность. Поэтому его выходная величина может быть представлена в виде:

,

где ун – часть выходного сигнала, определяемая входной величиной и номинальной функцией преобразования, т.е. это выходной сигнал идеального преобразователя.

Следовательно, выходная величина преобразователя 1 может быть представлена в виде:

Т.к. преобразователи соединены последовательно, то сигнал погрешности  будет воздействовать на преобразователь 2 точно также, как и входной сигнал.

Вывод: при последовательном соединение звеньев погрешность прибора равна сумме погрешностей входящих в состав прибора преобразователей, приведенных к выходу.

К преимуществам схемы относится простота, к недостаткам – довольно большая погрешность.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73149. Робота з базами даних (списками) в MS Excel. Використання розширеного фільтра 161 KB
  Мета: робота з базами даних (списками) в Excel (створення списків і внесення в них змін, сортування та відбір даних з використанням розширеного фільтра). Відкрийте файл з таблицями до лабораторної роботи. Виведіть рядки, що містять дані про товари, виготовлені зарубіжним виробником...
73150. Дослідження розподілу випадкових величин. Визначення прискорення вільного падіння (за допомогою математичного маятника) 115.9 KB
  Мета роботи: ознайомитися з методом визначення прискорення вільного падіння за допомогою математичного маятника та дослідити особливості розподілу випадкових величин. За допомогою математичного маятника експериментально визначити прискорення вільного падіння біля поверхні Землі.
73151. Вимірювання механічних величин 486.5 KB
  Лінійні розміри – одна з основних характеристик тіл. Для вимірювання лінійних величин застосовують найрізноманітніші способи, вибір яких визначається заданою точністю та умовами експерименту.
73152. Порядок укладання та ведення страхової угоди 148.5 KB
  Страховики, які здійснюють страхування життя, зобов’язані вести персоніфікований (індивідуальний) облік договорів страхування життя в порядку та на умовах, визначених уповноваженим органом. Договори страхування укладаються відповідно до правил страхування.
73153. Создание презентаций в PowerPoint 206.5 KB
  Цель работы: Научиться создавать презентации состоящие из нескольких слайдов применять анимацию. Настройка режима смены слайдов: Показ слайдов - смена слайда в поле эффект выберите жалюзи горизонтальные в поле звук выберите проектор в поле продвижение выберите по щелчку.
73154. Расчет корреляционной связи между двумя признаками 125 KB
  Корреляционная связь и зависимость. Есть ли зависимость между уровнем эмпатии и деспотическим стилем общения Если да то какая Таблица 1. Можно ли утверждать что между уровнем агрессивности и акцентуацией по застревающему типу существует зависимость...
73155. Выявление центральных тенденций распределения. Оценка разброса данных и отклонения от нормального распределения 220.5 KB
  Цель задания. Освоение расчета моды, медианы, среднего арифметического, дисперсии и стандартного отклонения системы упорядоченных событий. Теоретическое обеспечение. Система упорядоченных событий. Ранжирование. Меры оценки центральной тенденции. Оценка разброса данных.