Рис. 2.4. Обобщенная схема ИП с итерапионной коррекцией И обратную цепь (ОЦ), имеющую функцию преобразования

где X - измеряемая величина; -номинальное значение коэффициента передачи прямой цепи; М - мультипликативная погрешность коэффициента передачи прямой цепи; ДУо - аддитивная погрешность коэффициента передачи прямой цепи, приведенная к ее выходу; l Jo - номинальное значение коэффициента передачи обратной цепи.

Прямая цепь представляет собой аналоговый или аналого-цифровой преобразователь, точность которого недостаточно высока. Обратная цепь обладает высокой точностью преобразования (теоретически не имеет погрешности) и преобразует выходную величину прямой цепи или всего ИП к масштабу входной величины.

Схема содержит также вычислительное устройство (ВУ), в состав которого входит запоминающее устройство. Процесс измерения состоит из нескольких тактов.

В первом такте ключ S находится в положении / и измеряемая величина х с помощью ПЦ преобразуется в значение

Уо=(/го+<М)х+ДУо,

которое запоминается в запоминающем устройстве ВУ и преобразуется ОЦ в значение Xo== Уо/с

Во втором такте ключ S находится в положении 2 и величина Хо преобразуется прямой цепью в значение

У1= (о + А/г)хо+АУо= (1 + А/г/о) X

Х[(о+А/г)х+ДУо]+ДУо.

Первый скорректированный результат Yhi образуется с помощью ВУ по алгоритму

Ykl=2Yc-Yl=Kx{\-kjh)-YakJh.

Относительная погрешность измерения

6i=-(бм+бмбл) = -б„ (бм + 6а) , (2.3)

где 8м=М/ко и бл=АУо/(го.)-соответственно относительные значения мультипликативной и аддитивной погрешностей прямой цепи.

Для получения второго скорректированного результата Ум преобразуется. ОЦ в величину X2o=Yhi/ko, которая далее преобразуется ПЦ в величину

= (ko+Ak) [Xo(l-Aklko)- -YoAklko-hAYo. Второй скорректированный результат Уг образуется с помощью ВУ ло алгоритму

Yk2Yki-]-Yo-Y2=koXo{l +Ak4ko) +AYoAk4ko\ Относительная погрешность измерения

б2=е„2(«„+бл).

Аналогично и-й скорректированный результат

Yhn = УьСп-О + Уо- Уп,

где Yh(n-i) - скорректированный (п-1)-й результат, который преобразуется ОЦ в величину Хпо, преобразуемую далее ПЦ в величину Yn.

Относительная погрешность каждого последующего скорректированного результата существенно меньше предыдущего. При измерении СЗН, как правило, ограничиваются Первым скорректированным результатом, потому что второй и последующие скорректированные результаты уменьшают уже достаточно малую погрешность бь обусловленную зависимостью коэффициента передачи ПЦ от измеряемой и влияющих величин, но не уменьшают частотную погрешность коэффициента передачи ПЦ и погрешность от нестабильности коэффициента передачи ОЦ. Последние погрешности часто превышают значение бь полученное после первой коррекции результата измерения. Следует также учесть, что для получения каждого последующего скорректированного результата требуется еще один дополнительный такт измерения, что существенно -снижает быстродействие преобразователя.

В схеме, данной на рис. 2.4, коэффициент передачи ПЦ в первом приближении должен быть постоянным, не зависящим от входной величины X. Поэтому при измерении СЗН в состав ПЦ должен входить вспомогательный ПСЗН с пропорциональной зависимостью между выходной и входной величинами. Схемы таких преобразователей приведены в табл. I.I. Хотя требования к точности вспомогательного ПСЗН невысоки (за исключением требования малой частотной погрешности), необходимость в ПСЗН с постоянным коэффициентом передачи является недостатком метода итерационной коррекции.

Рассмотрим вольтметр переменного тока, основанный на методе итерационной коррекция (рис. 2.5) [56].

Прямая цепь вольтметра ПЦ состоит из вспомогательного ПСЗН, выполненного по схеме 2 (табл. 1.1) с квадраторами на основе многоэлементных тер-

i. 55

ПСЗН

пцТ 1

г 1 2 о <\ о-

Рис. 2.5. Схема вольтметра переменного тока с итерационной коррекцией

мопреобразователей, к выходу которого подключен преобразователь постоянного напряжения в пропорциональное изменение частоты ПНЧ. Функции вычислительного устройства ВУ в вольтметре выполняют реверсивный счетчик PC и делитель частоты Д4, обратная цепь представлена ЦАП. Результат измерения индицируется на цифровом отсчетном устройстве ЦОУ.

Процесс измерения состоит из двух циклов. Во время первого цикла (ключи SJ я S2 назводятся в положении 1) измеряемое напряжением преобразуется в пропорциональное изменение частоты с помощью ПСЗН и ПНЧ. Число импульсов, поступивших с выхода ПНЧ на суммирующий вход реверсивного счетчпка,

Ni = kUAto,

где k - коэффициент передачи прямой цепи; Ло - время, в течение которого вход реверсивного счетчика присоединяется к выходу ПНЧ.

, Во время второго цикла (ключи S1 и S2 находятся в положении 2) ПСНЗ подключается к выходу ЦАП. Цифро-аналоговый преобразователь преобразует код на выходе PC в переменное напряжение:

UAkMoUx.

где А = 1/(Д<ой) -коэффициент передачи ЦАП.

Выход ПНЧ во время второго цикла подключают к вычитающему входу PC через ДЧ с коэффициентом деления 2. Число импульсов, поступивших на вычитающий вход PC во время второго цикла.

После окончания второго цикла показания PC, зафиксированные ЦОУ, будут пропорциональны измеряемому напряжению U:

Относительная погрешность результата измерения 6, обусловленная мульти-пликатлвной и аддитивной составляющей погрешности ПЦ, т. е. зависимостью коэффициента передачи ПЦ от изменения измеряемой (погрешность от нелинейности) и влияющих величин, может быть вычислена по (2.3). Пределы измерения вольтметра 1, 10 и 100 В, погрешность измерения (0,005-0,015.%) в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц. Основной недостаток вольтметра- его сложность.