редачи преобразователя П1, который охвачен цепью параметрической ООС.

При достаточной глубине этой связи выходные напряжения преобразователей П1 и П2 будут приблизительно равны друг другу, т. е. коэффициент передачи ко преобразователя П2 будет равен коэффициенту передачи к преобразователя П1, умноженному на коэффициент передачи делителя р. Таким образом, к kojf, независимо от величины и вида входного напряжения U. Стабильность коэффициента ко обеспечивается за счет сравнительно большой величины напряжения U=kyUx, подаваемого на вход преобразователя П2, т. е. за счет отсутствия масштабного преобразователя. Так как Ifky, то сигнал, поступающий на вход преобразователя П1, близок по величине к напряжению Ux. Это позволяет использовать ПСЗН П1 после коррекции его коэффициента передачи для непосредственного измерения напряле-ния Ux. (На рис. 2.13,а не показано.) Конкретная реализация данной структурной схемы рассмотрена ниже (рис. 2.13,6).

Недостаток мультипликативной коррекции заключается в том, что нестабильность коэффициента передачи ко образцового преобразователя П2 полностью входит в результат измерения. Отметим, что нестабильность ко, обусловленную влияющими величинами, и его изменение с течением времени можно устранить одним из рассмотренных выше методов, а зависимость ко от частоты можно уменьшить конструктивным путем, за счет выбора соответствующего типа квадратора или множительного устройства.

. Рассмотрим одну из схем мультипликативной коррекции ПСЗН (рис. 2.13,6) [58]. Схема содержит основной канал, состоящий из последовательно включенных усилителя У1, ПСЗН {П1) и масштабного преобразователя МП. Вспомогательный канал содержит усилитель У2 й ПСЗН {П2). С помощью переключателей S1-S4 к элементам схемы подключаются пассивный делитель напряжения Д и запоминающие устройства ЗУ1 и ЗУ2. Коррекцию осуществляют путем изменения коэффициента преобразования МП при неравенстве выходных напряжений обоих каналов с помощью сравнивающего устройства СУ и ЗУ1.

Для исключения пульсаций выходного напряжения от такта к такту служит запоминающее устройство ЗУ2, подключаемое к выходу МП в такте измерения через переключатель S4.

В такте коррекции (все переключатели находятся в положении 2) измеряемое напряжение Ux поступает через переключатель S1 и усилитель У2 на вход преобразования П2 и параллельно через делитель Д, усилитель У1 и преобразователь П1 на вход МП, выходное напряжение которого Ui сравнивается с выходным напряжением Ui преобразователя П2. При неравенстве напряжений Ui и f/s следящая система изменяет коэффициент преобразования МП до наступления их равенства.

Напряжения

f;,=[pfe, {k2Uxi-AU2)-l-AUi]Cik, (2.12)

U=c(hUx+hU2), (2.13)

В!де p - коэффициент передачи делителя Д; ki и 2 - соответственно коэффи-циенты усиления усилителей У/ и У2; hU, и ДС/г соответственно аддитивные погрешности усилителей У1 и У2, приведенные к их выходу, с, и С2 - соот- ветственно коэффициенты передачи преобразователей П1 и П2; ft„ - коэффициент передачи МП.

•В такте измерения (все переключатели в положении /) измеряемое напряже-вие усиливается усилителем У1, преобразуется преобразователем П1 и, пройдя через откорректированный МП, коэффициент преобразования которого благодаря запоминающему устройству ЗУ1 останется неизменным после такта коррекции, поступает на запоминающее устройство ЗУ2. На ЗУ2 напряжение

£/BH.= (ft,f/x-fAf,)tife«. (2.14)

Произведение cik определим, приравняв правые части уравнений (2.12) и (2.13). После преобразований получим

fej(l-t-e)(l-f-e,/*,)

де bi=hVilU; 82=AU2/Ux; pk2=l+e. Пусть P=*l/fe2- Тогда 8<1. Подставляя значение Ci„ в (2.14), найдем

Учитывая, что 6i/fti<l и blkl и 8<С1, полученное выражение можно ростить:

Относительная погрешность результата измерения

= . + Р, + (е +

(2.15)

(2.16)

2 \ "2 /

де бс2 - относительная погрешность коэффициента передачи преобразователя •2; 6jj - относительная погрешность коэффициента передачи делителя Д.

Преимущество рассмотренной схемы мультипликативной коррекции ПСЗН состоит в том, что коррекция производится Б цепи постоянного тока. Из цепи регулирования исключают преобразователи П1 и П2, и быстродействие следящей системы повышается.

"Из (2.15) и (2.16) следует, что при выборе преобразователя П1 и делителя Д с малыми частотными погрешностями частотная погрешность рассматриваемого устройства будет в основном определяться частотной погрешностью усилителя У2 уменьшенной в ki/bi раз.

Как показало экспериментальное исследование макета ПСЗН, построенного по схеме на рис. 2.13,6 с использованием термопреобразователей, его частотная погрешность не превышает нескольких десятых долей процента в диапазоне от 10 Гц до 10 МГц и несколышх процентов в области до 100 МГц, причем неравномерность частотной характеристики в верхней области частот обусловлена входными устройствами, а не усилителями [58].

ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ПУТИ ИХ УЛУЧШЕНИЯ

3.1. Общие понятия и определения

В настоящее время все чаще приходится измерять параметры движущегося объекта, поэтому неуклонно возрастает доля измерений переменных токов и напряжений, СЗ которых является функцией времени.

В соответствии с рекомендациями ГОСТ 8.256-77 «Нормирование и определение динамических характеристик аналоговых средств измерений» для ПСЗН следует нормировать такие динамические характеристики, как время установления выходного сигнала, частотную погрешность и погрешность от влияния формы кривой входного сигнала.

Время установления выходного сигнала у ПСЗН находится при подачр на его вход ступенчатого сигнала, равного половине номинального значения путем определения интервала времени, в течение которого выходной сигнал преобразователя достигнет установившегося значения с погрешностью, не превышающей его класс точности.

Время установления выходного сигнала характеризует собой быстродействие преобразователей. Быстродействие ПСЗН зависит от их структуры. Как показано в гл. 1, все ПСЗН состоят из умножителей, делителей, ОУ, суммирующих и вычитающих устройств и блоков усреднения (ФНЧ). По сравнению с постоянной времени блока усреднения постоянным! времени умножителей, делителей и сравнивающих устройств можно пренебречь и считать эти устройства безынерционными. Таким образом, быстродействие ПСЗН, по существу, определяется инерционностью блока усреднения.

Все базовые структурные схемы ПСЗН (см. табл. 1.1) можно разделить на разомкнутые и замкнутые. Структуры ПСЗН, в которых блок усреднения не входит в контур обратной связи, будем называть разомкнутыми (1, 2, 6, 16, 17-19), а структуры ПСЗН с блоком усреднения, включенным в контур обратной связи, - замкнутыми (3-5, 7-15).

В зависимости от характера изменения выходной величины все усредняющие устройства можно разделить на устройства непрерывного и циклического действия. К первым относятся аналоговые ФНЧ, ко вторым - быстродействующие усредняющие устройства, цифровые фильтры, итерационные усредняющие устройства, устройства с весовым усреднением и устройства на управляемых интеграторах.

Усредняющие устройства циклического действия, для которых характерно скачкообразное изменение в-ыходной величины, целе-74