§ 6.4. Общий анализ неследящих измерителей

Кроме рассмотренных выше измерителей, построенных по принципу следящей системы, на практике используются и неследящие измерительные схемы. Примером могут служить дальномеры с частотной модуляцией, в которых принятый сигнал смешивается непосредственно с излучаемым сигналом, а мерой дальности служит число нулей образовавшегося напряжения [1]. Затем известны допплеровские измерители скорости, построенные по тому же принципу счета нулей [2], измерители угловых координат, использующие две (или несколько) неподвижные диаграммы направленности антенн для непосредственного отсчета угла, многофильтровые системы и системы стробируемых усилителей для измерения дальности и скорости и т. п. Для всех подобных схем возможно установить некоторые общие свойства метода измерения и вывести правила для определения точности.

6.4.1. Основные черты схемного построения и составляющие ошибок измерения

В общем случае рассматриваемые измерители, как и следящие, делятся на две части (рис. 6.8) — безынерционный блок выработки сигнала, в среднем пропорционального измеряемой величине (условно назовем его блоком оценки), и незамкнутые сглаживающие цепи. На практике редко удается сразу получить напряжение,

Рис. 6.8. Общая функциональная схема неследящего измерители: 1 — основная часть блока оценки; 2 — безынерционный преобразователь; 3 - сглаживающие цегш.

в среднем пропорциональное измеряемому параметру Так, определение угла с помощью сигналов от двух антенн с неподвижными диаграммами дает нелинейную, а на большом интервале даже немонотонную зависимость среднего значения выходного напряжения от координаты; среднее число нулей в ЧМ дальномере при временных задержках, сравнимых с периодом ЧМ, не пропорционально дальности и т. п. Поэтому и обработку сигналов в дискриминаторе часто можно разделить на два этапа.

На первом этапе (блок 1 на рис. 6.8) образуется низкочастотное напряжение со средним значением, которое связано с I монотонной (не обязательно линейной) зависимостью в необходимых пределах значений параметра:

где а среднее значение, для которого флюктуационное возмущение.

Второй этап (блок 2 на рис. 6.8) может состоять когда в некоторой безынерционной нелинейной операции

которая имеет своей целью получить величину, в среднем как можно более близкую к К. Сглаживающие цепи 3 в неследящих измерителях обычно линейны и играют принципиально ту же роль, что и в следящих измерителях, но строятся по незамкнутой схеме, так что их инерционность непосредственно определяет интервал сглаживания.

В неследящих измерителях наблюдаются в общем те же составляющие ошибок измерения, что и в следящих: флюктуационная, динамическая, систематическая.

Ввиду отсутствия замкнутой петли систематические ошибки в рассматриваемых схемах, возникающие как из-за недостаточно правильного подбора нелинейного оператора в (6.4.2), так и за счет неверного выбора коэффициента усиления в любом элементе измерителя, при работе измерителя не компенсируются. Появление подобных ошибок является существенным практическим недостатком рассматриваемых схем. Зависимость

этих ошибок от выбора оператора будет изучена ниже.

Для неследящих измерителей можно было бы исследовать всю ту же совокупность вопросов, возникающих при исследовании точности, что и в следящих схемах. Мы остановимся ниже лишь случае, «огда все флюктуационные возмущения на входе быстры по сравнению со временем сглаживания в измерителе.