Лекція 1.

4.        УЗАГАЛЬНЕНІ СТРУКТУРНІ СХЕМИ АНАЛОГОВИХ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ

Електровимірювальні прилади складаються з ряду вимірювальних перетворювачів, пристроїв порівняння, мір, різних допоміжних пристроїв. Сигнал, що несе інформацію про значення вимірюваної величини, зазнає перетворень для отримання потрібного вихідного сигналу. З'єднання цих ланок в ланцюг перетворень носить назву структурної схеми. Для проведення аналізу в статичному режимі кожна ланка повинна характеризуватися функцією перетворення, в динамічному режимі – диференціальними рівняннями.

В залежності від вибраного методу вимірювання розрізняють 2 структурні схеми вимірювальних приладів.

Структурна схема прямого перетворення

Використовується в приладах прямої дії: всі перетворення здійснюються в прямому напрямі, тобто попередні величини перетворюються в наступні, без зворотного перетворення.За структурною схемою прямого перетворення побудовано багато електровимірювальних приладів: вольтметри, ватметри, частотоміри і тому подібне

а)б)

Рис 1.6 Структурна схема прямого перетворення

K1, K2...,Kn – це ланки з коефіцієнтами перетворення K1, K2...,Kn.,

Вхідний сигнал електричний чи неелектричний Хвх, що несе інформацію про вимірювану величину, послідовно перетвориться в проміжні сигнали Х1ХU2 ...Хn-1 і у вихідний електричний сигнал хвих. Якщо припустити, що ланки є лінійними, то рівняння вимірювального перетворення буде Особливістю схеми є споживання енергії від обєкту вимірювання.

Вимірювана величина Хвим за допомогою вимірювального перетворювача ВП перетворюється в напругу чи струм Х1, що діє на електромеханічний вимірювальний механізм ВМ, викликаючи переміщення його рухомої частини і звязаного з нею вказівника відлікового пристрою ВП на кут α відносно проградуйованої шкали.

Для вимірювальних приладів, що мають структурну схему прямого перетворення, відбувається сумування похибок, що вносяться окремими ланками. Тому для досягнення високої точності приладу потрібна висока стабільність окремих ланок.

Структурна схема приладів порівняння

Особливість схеми полягає в тому, що вихідна величина Uвих піддається зворотному перетворенню у величину, однорідну з вхідною величиною Uвх, і майже повністю врівноважує її, внаслідок чого на вхід ланцюга прямого перетворення поступає лише невелика частина ΔU перетворюваної вхідної величини Uвх. Іншими словами, використовується негативний зворотний зв'язок.

Рис 1.7. Структурна схема порівняння

Вимірювана величина Х1 від вимірювального перетворювача ВП подається на вхід пристрою порівняння ПП і порівнюється з однорідною величиною Хо, від регульованої міри РМ, що регулюється оператором таким чином щоб різниця Х-Хо зменшувалась. Результат надходить на відліковий пристрій механізму. (При нульовому методі регулювання здійснюється поки Х=Хо). Порівняння величини з мірою може здійснюватись або одночасно або почергово.

В автоматичних вимірювальних пристроях міра регулюється автоматично за допомогою пристрою керування ПК.

Похибка вимірювальних приладів повністю обумовлюється порогом чутливості ланок.

Засоби вимірювань можуть мати комбіновані структурні схеми, тобто схеми, що містять ланцюг прямого перетворення, ряд ланок якого охоплені негативним зворотним зв'язком.