Ознакомление с методикой расчета простей­шею преобразователя и определение коэффициента преобразования

Преобразователи электрических и неэлектрических величин.

Цель работы:  ознакомится с методикой расчета простей­шею преобразователя (резистивный делитель напряжения) и определение коэффициента преобразования; приобретение прак­тических навыков работы с современными измерителями тока, напряжения, сопротивления.

Приборы и оборудование: источник постоянного тока B5-60, вольтметр универсальный, В7-26, вольтметр универсальны а В7-27А, набор реостатов тина РСП.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Но функциональному назначению средства измерений делят на группы: меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, а также измерительные информационные системы и  измерительные  комплексы.   Преобразователем называется устройство, преобразующее по определенному закону входную величину X в, выходную У. В зависимости от рода измеряемой величины на выходе измерительные преобразователи делят на преобразователи электрических и неэлектрических величин. Преобразователь одной электрической величины в такую же физическую величину (напряжение, ток, мощность), но другого значения называется масштабным электрическим преобразователем. Устройства такого типа могут использоваться самостоятельно или являться частью прибора. Электрические преобразователи характеризуются: 1) входной величиной,   2) выходной величиной, 3) уравнениями преобразования, 4) диапазонами входной и выходной величин, 5) чувствительностью 6) погрешностью.

Уравнение преобразования - функциональная зависимость между выходной величиной У и входной X.

Чувствительность - отношения измерения выходной вели­чины преобразователя к вызвавшему ее изменению входной ве­личины. Чувствительность определяется по закону:

            (1)

При линейном уравнении преобразователя y=Sx+у0,чувствитель­ность есть постоянная величина, при нелинейной функции преобразования чувствительность зависит от значения входной вели­чины. Погрешность преобразования связана с поня­тием номинальной функции преобразования Yном=fном(x), которую он должен иметь согласно техническим условиям. Реальная функция преобразования, определяемая экспериментально может отличаться от номинальной. Разность значения действительной и номинальной функции преобразования при одном и том же значении входной величины определяет абсолютную погрешность преобразователя по выходу.

 

относительная погрешность преобразователя по выходу

 

                                           (3)

Причиной возникновения абсолютной погрешности (2) при линейном уравнении преобразования может быть как отклонение от номинального значения чувствительности преобразователя S так и величины уо, В нервом случае погрешность называется мультипликативной, во втором аддитивной. При мультипликативной погрешности наклон прямой, графически отображающей функцию преобразования, отличается от наклона при номиналь­ной функции преобразования, (рис. 1)    

 

как видно из рис.1; абсолютная мультипликативная погрешность                       возрастает пропорционально X. Действительно, пусть чувствительность  изменилась на   ∆S  и  сама  стала равной                                         - ее номинальное значение, В этом случая абсолютная погрешность преобразователя

Аддитивная погрешность не зависит от входной величины. При изменении вследствие каких-то причин график функции преобразования перемещается параллельно самому себе (см.рис. 2)

 

В частном случае пропорциональной функции преобразователя Y=SX погрешность носит только мультипликативный характер. При этом относительная мультипликативная погрешность

                 (4)

равна относительному изменению чувствительности.

Ниже приведены схемы включения, входные и выходные величины, назначение и уравнения преобразования некоторых электрических преобразователей.

Схема  включения преобразователя

Назначение в уравнение преоб­разователя

1. Добавочный резистор                                         Расширение пределов измере­ния приборов но 

                                                                                   напряжению (x*U:y=U_H)

                             

2. Шунт                                                                    Расширение пределов измерения приборов по току

                                                                                    Х=I_n    Y=I_n

                                          (6)

3. Резистивный делитель напряжения                         Масштабное преобразование на­пряжения

                                                                                         (x-U; y^U„)

                                     (8,9)

4. Емкостной делитель напряжения                           Масштабное преобразование переменного 

                                                                                        напряжения X=U_n   Y=U_n

                                          

                                                                         (11)

                                                                        

5. Измерительный трансформатор напряжения        Расширение пределов измерения приборов по

                                                                                        напряжению в цепях перемен. тока X=U_n Y=U_n