Структурные схемы.

При анализе сложных измерительных систем, содержащих несколько средств измерений, или самих средств измерений, которые можно расчленить на ряд элементов, обладающих свойством направленной передачи воздействий, используют структурные схемы. Каждый вид преобразования условно отображается на структурной схеме отдельным звеном, являющимся элементарным преобразователем входной величины. Связи между звеньями бывают различными: выходные сигналы звеньев могут разветвляться, вычитаться, суммироваться, изменять знак на

обратный, воздействовать на вход других звеньев и т. д. Ниже рассматриваются некоторые типовые способы соединения звеньев.

Последовательное соединение звеньев или элементов (рис. 1-5-2) характеризуется тем, что выходной сигнал каждого звена является входным сигналом последующего. Полагая статические характеристики звеньев линейными, вида (1-5-14), получаем статическую характеристику системы

Из этого выражения следует, что коэффициент передачи средства измерений с последовательным соединением элементов равен произведению коэффи» циентов передачи этих элементов.

Рис. 1-5-2. Последовательное соединение звеньев.

Если статические характеристики звеньев или элементов нелинейны, то для средства измерений из двух звеньев или элементов имеем:

В тех случаях, когда функциональные зависимости обратны по своему характеру, то общая характеристика средства измерений линейна. Это обстоятельство используется для линеаризации статических характеристик приборов и измерительных преобразователей.

Рис. 1-5-3. Параллельное соединение звеньев.

Рис. 1-5-4. Встречно-параллельное соединение звеньев.

При параллельном соединении выходные сигналы всех звеньев суммируются (рис. 1-5-3). В этом случае коэффициент передачи системы равен сумме коэффициентов

При встречно-параллельном соединении элементов или звеньев выходной сигнал первого элемента подается на вход второго 2, а выходной сигнал второго элемента на вход первого (рис. 1-5-4). Если выходной сигнал второго элемента суммируется с входным сигналом х первого элемента, то осуществляется положительная обратная связь, если вычитается — отрицательная. Положительная обратная связь используется для увеличения коэффициента передачи

системы, но она несколько ухудшает стабильность его. Отрицательная обратная связь, широко применяемая в измерительных преобразователях и других средствах измерений, увеличивает стабильность коэффициента передачи системы, но в то же время уменьшает его.

Для преобразовательного элемента 1 (рис. 1-5-4) без обратной связи имеем:

где коэффициент передачи первого элемента.

При наличии отрицательной обратной связи с коэффициентом получим:

или

где

— коэффициент передачи преобразовательного элемента 1 с отрицательной обратной связью.

При достаточно большом коэффициенте передачи элемента выражение (1-5-25) принимает вид Из этого следует, что при выполнении условия свойства системы определяются только свойствами обратной связи. Например, стабильность коэффициента передачи системы будет в этом случае зависеть только от стабильности коэффициента передачи элемента обратной связн.

При положительной обратной связи коэффициент передачи системы