Структурные схемы измерительных преобразователей (ИП).

Структурная схема ИП прямого однократного преобразователя:

Здесь Y=K1X, а δИП=δ1 – погрешность измерительного преобразователя равна погрешности однократного преобразования этого звена. Например, термопара ( схема термопары условно она линейна).

В тех случаях, когда первичное преобразование не позволяет получить требуемый сигнал, применяют схему последовательного или каскадного преобразования.

- погрешность равна сумме каждого звена.

В данном случае, статическая характеристика равна произведению каждого звена. (см. пример последовательного преобразования манометрического датчика температуры Рис. 2.21.).

Дифференциальная схема.

Характерная особенность дифференциальных датчиков – наличие двух однотипных звеньев, выходные сигналы которых вычитаются. Причем на входы звеньев может подаваться либо контролируемая величина, либо на один – контролируемая, на другой – постоянная, в том числе нулевая.

Рассмотрим пример:

Дифференциальный трансформатор.

Обозначения:

1 – магнитопровод (феррит, магн. эл. железо);

2 – якорь;

3 – обмотка питания;

4 – измерительная обмотка возбуждения.

Здесь Uвых=U1- U2

Напряжение выхода Uвых пропорционально разности потоков магнитной индукции Ф1 и Ф2 через встречновключенные обмотки. Если якорь в среднем положении, то разность потоков магнитной индукции равна нулю. При отклонении якоря от нулевого положения, возникает сигнал, отличный от нулевого.

Преимущества дифференциальных датчиков:

снижение дополнительных погрешностей,

возможность увеличения чувствительности и исключение постоянной составляющей в выходном сигнале,

возможность линеаризации статической характеристики датчика в целом.

Схема компенсационного соединения (с отрицательной обратной связью).

Преимущества:

Основное достоинство в способности компенсировать изменения параметров измерительного тракта (путь прохождения сигнала). Основной параметр ИП – погрешность: статическая и динамическая. При наличии обратной связи можем управлять этой погрешностью. Применяя различные звенья, можем управлять динамической ошибкой и т. п.

Например, чтобы уменьшить статическую ошибку, необходимо ввести астатизм (интегрирующее звено).