Средства измерений прямого преобразования.
Структурная схема средства измерений прямого преобразования показана на рис. 4-7, где
— звенья;
— информативные параметры сигналов. В дальнейшем при математическом анализе информативные параметры будут именоваться сигналами или величинами.
Как видно из рис. 4-7, входной сигнал х последовательно претерпевает несколько преобразований и в конечном итоге на выходе получается сигнал
Для измерительного прибора сигнал
получается в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, например в виде отклонения указателя отсчетного устройства. Для измерительного преобразователя сигнал
получается в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения.
Примером электроизмерительного прибора, имеющего структурную схему прямого преобразования, может быть амперметр для измерения больших постоянных токов. В этом приборе измеряемый ток вначале с помощью шунта преобразуется в падение напряжения на шунте, затем в малый ток, который измеряется измерительным механизмом, т. е. преобразуется в отклонение указателя.
Чувствительность (коэффициент преобразования) средства измерений, имеющего структурную схему прямого преобразования,
где
- коэффициенты преобразования отдельных звеньев. При нелинейной функции преобразования чувствительность и коэффициенты преобразования зависят от входного сигнала.
Мультипликативная погрешность возникает при изменении коэффициентов преобразования. С течением времени и под действием внешних факторов коэффициенты
могут изменяться соответственно на
При достаточно малых изменениях этих коэффициентов можно пренебречь членами второго и большего порядка малости, и тогда относительное изменение чувствительности
Изменение чувствительности приводит к изменению выходного сигнала на
Этому изменению выходного сигнала соответствует абсолютная погрешность измерения входной величины
Как видно из выражения (4-29), погрешность, вызванная изменением чувствительности, является мультипликативной. Относительная мультипликативная погрешность измерения
Аддитивная погрешность вызывается дрейфом «нуля» звеньев, наложением помех на полезный сигнал и т. д., приводящих к смещению графика характеристики преобразования
звена на
как показано на рис. 4-8. Аддитивную погрешность можно найти, введя на структурной схеме после соответствующих звеньев дополнительные внешние сигналы
Дол, равные смещениям характеристик преобразования звеньев.
Рис. 4-8. Характеристика преобразования звена
Для оценки влияния этих дополнительных сигналов пересчитаем (приведем) их к входу структурной схемы. Результирующее действие всех дополнительных сигналов равно действию следующего дополнительного сигнала на входе:
Результирующая аддитивная погрешность равна
Таким образом, как следует из (4-28) и (4-30), в средствах измерений, имеющих структурную схему прямого преобразования, происходит суммирование погрешностей, вносимых отдельными звеньями, и это затрудняет изготовление средств измерений прямого преобразования с высокой точностью.