Структурные особенности приборов

При проектировании авиационных приборов подразумевается разработка функциональных, структурных, и принципиальных схем, удовлетворяющих требованиям технического задания в частности:

– обеспечение заданной точности;

– заданного диапазона измерений;

– малые габариты, вес, стоимость;

– высокая надёжность.

Структурная схема прибора отображает, с одной стороны, совокупность звеньев, осуществляющих элементарные преобразования информации, а с другой – статические и динамические передаточные свойства.

Синтез схем приборов можно разбить на следующие этапы:

1) выбор метода измерения, составление функциональной схемы, т. е. определение зависимости вида:

,

где x– подлежащая измерению величина;

z – непосредственно измеряемая величина.

Например, при измерении высоты барометрическим методом связь между высотой Н и измеряемым атмосферным давлением Рн определяется выражением:

,

где Н=х, P_H =z, а t, Р₀, Т₀, R – величины, принимаемые за постоянные;

2) составление структурной схемы прибора, представляющей совокупность звеньев, которые осуществляют элементарные преобразования измерительных сигналов;

3) определение статических и динамических характеристик звеньев и прибора в целом и сравнение этих характеристик с требуемыми характеристиками с целью определения погрешностей;

4) техническая реализация структурных схем в виде принципиальных схем.

Передаточные свойства звеньев характеризуются передаточными функциями в динамическом режиме, или чувствительностью в статическом. Имеется ограниченное количество элементарных звеньев, из которых может быть составлена любая динамическая система: усилительное, инерционное, дифференцирующее, интегрирующее, колебательное и форсирующее.

Соединение звеньев в схеме может быть последовательным, параллельно согласным, параллельно встречным и смешанным (рис.2.3).

При последовательном соединении звеньев общая передаточная функция и общая чувствительность равны соответственно произведению передаточных функций и чувствительности звеньев (рис.2.3,а):

Рис.2.3. Схемы соединения звеньев

,

причем

;

, .

Если звенья соединены параллельно (рис.2.3,б), то как легко видеть,

,

.

При параллельном встречном соединении (рис.3, в)

,

,

Измерительное устройство может иметь несколько входов, к которым подводятся, вообще говоря, различные измеряемые параметры. Для таких устройств справедливо выражение:

.

Выражения для чувствительности структурных схем могут быть использованы для установления связи между суммарной погрешностью прибора и погрешностями его звеньев. Для этого предположим, что чувствительность звеньев S получает приращения D S_i вызванные вариациями параметров. Тогда

и, соответственно,

,

где b _i — коэффициенты влияния; D S_i — погрешности звеньев и D у — погрешность прибора.

Погрешности D S_i и D S, возникающие вследствие изменения статических характеристик, являются мультипликативными.

При последовательном, параллельно согласном и параллельно встречном соединении звеньев коэффициенты влияния соответственно будут:

;

;

, .

При смешанном соединении звеньев структурную схему необходимо путем преобразования привести к простейшей.