Входные преобразователи. Обработка сигнала, страница 27

Рис. 3.30 Автоматическая компенсация, (а) Компенсация V-величины V_t и (b) соответствующая блок-схема, (с) Компенсация I-величины I_i и (d) соответствующая блок-схема.

появилось бы на выходе, имея еще большую величину. Поскольку величина V₀ ограничена напряжением источника питания, входное напряжение и разностный ток ∆I будут очень малыми, то есть будет выполняться приближенное равенство 1_а ≈ I_I. Компенсирующий ток, создаваемый выходным напряжением, имеющимся на резисторе R₂, равен 1_а = v₀/r₂ . При указанных на рис. З.ЗО(с) полярности напряжения V₀ и направлении тока I_i , коэффициент передачи равен R₂ . Соответствующая блок-схема усилителя, приведенная на рис. 3.30(d), подобна блок-схеме на рис. З.ЗО(d). В обоих случаях компенсация входной величины выполнена с применением отрицательной обратной связи. В структурных схемах на рис.3.29(b) и 3.29(d) также можно увидеть петлю обратной связи, правда там частью прямой ветви является человек-наблюдатель. В случае автоматической компенсации человек-наблюдатель/оператор заменен системой с очень большим коэффициентом петлевого усиления. Обратную связь можно считать разновидностью непрерывной автоматической компенсации. Здесь компенсация осуществляется не однократно или в отдельные моменты времени, а происходит непрерывно.

3.3.3. Измерительные мосты

При обсуждении методов измерения в главе 2.2 мы видели, что мостовой метод часто применяется для измерения или сравнения импедансов. Эти импедансы  могут  быть  также   обобщенными   или неэлектрическими.   Пример

Измерительные приборы в электрических измерениях____________

механической мостовой системы приведен на рис. 3.31. Массы т и т' подвешены на двух демпфированных пружинах. Бруску, на котором закреплены пружины, придается скорость V. Разность между скоростями масс V_d измеряется индуктивным датчиком скорости (см. раздел 3.2.1). Массой этого датчика можно пренебречь. Эквивалентная схема, приведенная на рис. 3.31(b), показывает, что эта конструкция состоит из двух систем «пружина с грузом», подстраиваемых одна под другую (как это делается, например, при регулировке подвески в автомобиле).

Рис. 3.31. (а) Механическая мостовая конструкция. Разность скоростей масс т и m' преобразуется в электрический выходной сигнал моста. (Ь) Эквивалентная схема моста, изображенного на рис. (а). V - скорость на входе моста.

Другим примером является конструкция теплового моста, показанная на рис. 3.32. Области, заполненные точками, обладают тепловым импедансом, равным Z = ∆T/I_h , где I_h — тепловой поток через образец. К сожалению, тепловой поток довольно трудно измерять, поскольку трудно непосредственно измерить Z, следуя приведенному определению. Поэтому неизвестный тепловой импеданс Z₁ , в конструкции на рис.3.32 сравнивается с тремя известными тепловыми импедансами Z₂, Z₃ и Z₄. Если к мосту прикладывается синусоидальное воздействие ∆Т и разность температур (измеренная термопарой) равна нулю, то Z₁ можно представить в виде функции от Z₂, Z₃, Z₄ и частоты возбуждения.

В общем случае измерение импедансов основано на применении мостовой схемы с тремя известными и одним неизвестным импедансом. Один или более из известных импедансов регулируемые. На рис. 3.33 показано, что мостовую схему можно рассматривать как четырехполюсник. Входное напряжение V_i равно напряжению источника питания, а выходное напряжение — напряжению на детекторе. Если внутренний импеданс источника питания пренебрежимо мал по сравнению с (Z₁ +Z₄)||(Z₂ + Z₃), а импеданс нуль-детектора много больше, чем (Z₁ ||Z₄)+(Z₂ ||Z₃), то легко найти выражение для коэффициента передачи схемы.