Унифицирующие нормирующие преобразователи

Основное их назначение – приведение аналоговых измерительных сигналов к диапазону стандартных значений, установленных ГОСТ 9895-78 и ГОСТ 26013-81. Применение унифицированных преобразователей делает ИИС более универсальными. С другой стороны, выполнение таких операций унификации, как масштабирование, вносит дополнительную погрешность в результат измерения.

Наиболее распространены унифицирующие преобразователи амплитудно-модулированных (АМ) сигналов. Как уже отмечалось, серийно выпускаются датчики, конструктивно объединённые с унифицирующим преобразователем. Но чаще унифицирующие преобразователи выпускаются как автономные блоки.

Рис.

Унифицирующие преобразователи:

¾ индивидуальные (связаны с одним датчиком);

¾ групповые (работают с несколькими цепями измерения).

Для реализации функции “установление нуля” (компенсация аддитивной погрешности датчика) используются специальные схемы. Например, для компенсации температуры холодного спая термопары используется неуравновешенный мост с термозависимым сопротивлением плеча, который позволяет получать смещающие напряжения, учитывающие температуру окружающей среды.

Функция “масштабирование” часто выполняется в схемах с параметрическими датчиками путём изменения напряжения питания датчиков.

Функция “линеаризация” сигналов от датчиков необходима, если шкала входного измерительного преобразователя системы линейна, а сигнал от датчика связан со значениями контролируемого параметра нелинейной зависимостью x=f(Q). Тогда, после линейного преобразования сигналов, в результате которого динамические диапазоны сигнала датчиков и шкалы системы совпадают, необходимо выполнить операцию линеаризации. Это достигается либо программно введением математических поправок на нелинейность сигналов, либо аппаратно с помощью линеаризующих устройств, встроенных в унифицирующие преобразователи, или в АЦП. Чаще всего используют линеаризацию сигналов от датчиков с помощью функциональных преобразователей (диодных цепочек, секционированных реохордов и др.), аппроксимирующих зависимость f (Q) несколькими отрезками прямых линий. При этом зависимость f (Q) приводится к линейной.

Линеаризация может быть реализована также с помощью усилителя с нелинейной обратной связью.

В соответствии с ГОСТами в качестве унифицированных сигналов приняты:

¾ постоянный ток 0 ÷ 5 мА

-5 ÷ 0 ÷ +5 мА

0 ÷ 20 мА

-20 ÷ 0 ÷ +20 мА

¾ напряжение постоянного тока 0 ÷ 1 мВ

-10 ÷ 0 ÷ +10 мВ

0 ÷ 10 мВ

-100 ÷ 0 ÷ +100 мВ

-1 ÷ 0 ÷ 1 В

и т.д.

-10 В ÷ 0 ÷ +10 В (чаще всего)