Практические занятия 1,2

Практическое занятие 7
Структурные схемы соединения
измерительных преобразователей
Методические указания, примеры для самостоятельного решения
Последовательное соединение ИП
В последовательной схеме соединения ИП входной величиной каждого
последующего ИП является выходная величина предыдущего. Входной
величиной первичного ИП является измеряемая величина.
Суммарная
чувствительность
S
такой
схемы
равна
произведению
чувствительностей входящих в нее ИП:
S  S1  S2  S3
6Параллельное соединение ИП
При параллельном соединении ИП один и тот сигнал является входной
величиной для
всех
ИП, а выходная
суммированием их выходных величин.
величина схемы образуется
Суммарная чувствительность
S такой схемы равна сумме чувствительностей
входящих в нее ИП:
S  S1  S2  S3
Дифференциальная схема соединения ИП
Дифференциальная схема содержит два измерительных канала,
выходные величины которых поступают в вычитающий преобразователь с
выходной величиной в виде разности двух входных величин
Измерительные каналы выполняются одинаковыми и находятся в
одинаковых рабочих условиях.
Дифференциальные схемы бывают двух типов:
1. На вход одного канала поступает измеряемая величина, на вход другого –
постоянная физическая величина той же природы. Чувствительность схемы
равна чувствительности одного канала. Используется для компенсации
погрешностей, вызванных изменением условий работы схемы.
2. Измеряемая величина воздействует на оба канала, причем таким образом,
что когда на входе одного канала она возрастает, то на входе другого –
уменьшается. Используется для увеличения чувствительности.
X1  X 0  X
X2  X0  X
Ó  Ó1  Ó2  S  X1  S  X 2  S  X1  X 2   S  X 0  X  X 0  X   2  S  X
Таким образом, чувствительность схемы в 2 раза больше чувствительности S
одного канала.
Логометрическая схема соединения ИП
Дифференциальная схема содержит два измерительных канала,
выходные величины которых поступают в логометрический преобразователь
с выходной величиной в виде частного двух входных величин (рис. 18):
Измерительные каналы также выполняются одинаковыми и находятся
в одинаковых рабочих условиях.
Ó1  S  X 1
Ó2  S  X 2
Ó
Ó1 X 1

Ó2 X 2
Таким образом, выходная величина не зависит от изменения
чувствительность измерительных каналов. Поэтому логометрическая схема
позволяет компенсировать мультипликативную погрешность.
Компенсационные схемы соединения ИП
Компенсационные схемы – это соединения с обратной связью, при
которых выходной сигнал схемы подается на ее вход через элемент обратной
связи. В зависимости от знака сигнала обратной связи различают
отрицательную и положительную обратную связь.
На рис. 19 представлено соединение с отрицательной обратной связью.
При отрицательной обратной связи на вход прямой цепи (ИП1)
подается разность межу входной величиной
x и выходной величиной линии
обратной связи xос.
Входная величина
x
подается на один из входов вычитающего
преобразователя, а на другой его вход подается значение обратной связи xос,
являющееся выходной величиной ИП2. На вход ИП2 подается выходная
величина схемы y. На вход ИП1 подается выходная величина вычитающего
преобразователя ∆x, которая равна разности межу входной величиной
выходной величиной линии обратной связи xос: ∆x=
x
и
x – xос. Выход ИП1 y
подается на выход всей схемы.
Выразим чувствительность всей схемы через чувствительности ИП1 и
ИП2, равные соответственно S1 и S2.
x  x  xî ñ
xî ñ  y  S2
y  x  S1   x  xî ñ   S1  x  S1  y  S2  S1
y  1  S1S2   S1  x
S
S1
1  S1S 2
Схемы с отрицательной обратной связью применяются главным
образом в системах автоматического управления и предназначены для
автоматического поддержания регулируемой величины на заданном уровне.
Отличием от предыдущей схемы является то, что входной величиной
ИП1является значение: ∆x= x
+ xос..
Чувствительность всей схемы представлена аналогичным выражением,
только знак плюс в знаменателе изменяется на знак минус:
S
S1
1  S1S 2
Схемы с положительной обратной связью также в основном
используются в системах автоматического управления для получения более
высокой чувствительности по сравнению с чувствительностями отдельных
ИП.
Например, пусть S1=10, а S2=0,5. Тогда получим: S=20.
Таким
образом,
чувствительность
схемы
в
2
раза
больше
чувствительности ИП1 и в 40 раз больше чувствительности ИП2.
Примеры
1. Измерительная цепь состоит из двух ИП: ИП1
и
ИП2, соединенных по
компенсационной схеме, при этом ИП2 включен в цепь обратной связи.
Определите
чувствительность
S
измерительной
цепи
для
случая
отрицательной обратной связи, если S1=10, а S2=0,05.
2. Измерительная цепь состоит из двух ИП: ИП1
и
ИП2, соединенных по
компенсационной схеме, при этом ИП2 включен в цепь обратной связи.
Определите
чувствительность
S
измерительной
положительной обратной связи, если S1=20, а S2=0,1.
цепи
для
случая