Структурная схема прямого преобразования

Структурные схемы средств измерения, погрешности измерения и методы их уменьшения.

Электрорадиоизмерительные приборы состоят из ряда измерительных преобразователей, устройств сравнения, мер, различных вспомогательных устройств. Сигнал, несущий, информацию о значении измеряемой величины, претерпевает ряд преобразований для получения нужного выходного сигнала. Каждое преобразование сигнала можно представить происходящим в отдельном звене. Соединение этих звеньев в определенную цепь преобразований носит название структурной схемы. При этом конструктивно измерительный преобразователь не обязательно совпадает со звеном. Один конструктивный узел может осуществлять несколько преобразований и соответствовать на структурной схеме нескольким звеньям.

Для проведения анализа в статическом режиме каждое звено должно характеризоваться функцией преобразования, в динамическом режиме – дифференциальными уравнениями.

Структурные схемы очень разнообразны. Однако в зависимости от метода измерений, который реализован в измерительном приборе, различают два основных вида структурных схем: прямого и уравновешивающего преобразования.

Структурная схема прямого преобразования

По структурной схеме прямого преобразования построены многие электрорадиоизмерительные приборы: вольтметры, ваттметры, частотомеры и т.п. Отличительная черта схемы прямого преобразования (рис. 1) состоит в том, что все преобразования производятся в прямом направлении, т.е. предыдущие величины преобразуются в последующие и отсутствует преобразование в обратном направлении, т.е. преобразование последующих величин в предыдущие.

Рис. 1 Структурная схема прямого преобразования

K₁, K₂,...,K_n – это звенья с коэффициентами преобразования K₁, K₂,...,K_n., причем , где и U_i-1–входные и выходные сигналы i-го звена

Входной сигнал U_ВХ, несущий информацию об измеряемой величине, последовательно преобразуется в промежуточные сигналы U₁,U₂...U_n-1 и в выходной сигнал U_ВЫХ. Сигналы U_ВХ, U₁,U₂.. U_n-1 могут представлять собой гармонически изменяющееся напряжение или ток. Поэтому коэффициент преобразования в общем виде выражается комплексным числом. Если предположить, что звенья считаются линейными, то коэффициент преобразования измерительного прибора , а уравнение измерительного преобразования будет

Для измерительных приборов, имеющих структурную схему прямого преобразования, происходит суммирование погрешностей, вносимых отдельными звеньями. Поэтому для достижения высокой точности прибора требуется высокая стабильность отдельных звеньев.