Компенсационного преобразования

Колебания напряжения сети, воспринимаемые в основном балластной обмоткой, отражаются на величине компенсационного напряжения, благодаря чему напряжение на нагрузке поддерживается постоянным во всем рабочем диапазоне (см. характеристику на 5.14, б). В качестве насыщенного трансформатора используется автотрансфор-

ричной обмоткой VVK не насыщен. Выходное напряжение (кривая 3) равно разности напряжения на LC-контуре (кривая 4) и компенсационного напряжения (кривая 1): UBm — (J2 — UK. Входное напряжение (7И = 02 + #1- Число витков компенсационной обмотки подбирают

где U0 (п) — значение компенсационного напряжения в; конце цикла преобразования.

В момент равновесия, достигаемого регулированием компенсационного напряжения, показание гальванометра, включенного в исследуемую цепь (переключатель SA — в положении X), будет равно нулю. Тогда

UK — верхний предел измерения; U — значение компенсационного напряжения, получаемое при измерении с помощью данного потенциометра; l/min — цена деления младшей декады.

Приведенная схема компенсационных сопротивлений имеет тот недостаток, что в цепи компенсационного напряжения UK находятся трущиеся контакты, которые могут являться источником паразитных э.д.с. Поэтому такие схемы могут быть только в сравнительно высоко-омных компенсаторах, когда переходные сопротивления малы по сравнению с большим сопротивлением ^к, а компенсационные напряжения, с которыми складываются паразитные э. д. с., относительно велики.

Возможность получить несколько знаков отсчета с помощью одной декады сопротивлений дает схема компенсационных сопротивлений с наложением токов ( 9.8). Действительно, если через сопротивления К компенсационной декады протекают токи Ilt /2 и /3, то падение напряжения на них будет равно сумме падений напряжений, вызванных протеканием каждого из токов. Если /j : /2 : /3 = 1 : 0,1 : 0,01, то значение компенсационного напряжения будет

Следует, однако, иметь в виду, что точность измерений, соответствующая классу точности компенсатора, может быть обеспечена только при достаточной плавности регулирования компенсационного напряжения, которая в свою очередь зависит от чувствительности нуль-индикатора. Согласно ГОСТ 9245—79, чувствительность должна быть такой, чтобы изменению компенсационного напряжения на значение, соответствующее цене ступени младшей декады или цене деления измерительного реохорда, соответствовало отклонение указателя нуль-индикатора не менее чем на два деления в случае светового указателя и на одно деление — для стрелочного нуль-индикатора.

Недостаточная чувствительность вынуждает экспериментатора при уравновешивании компенсатора ограничиться более грубыми ступенями регулировки компенсационного напряжения, что приводит к увеличению погрешности квантования бкв, предельное значение которой

В момент равновесия, достигаемого регулированием компенсационного напряжения, показание гальванометра, включенного в исследуемую цепь (переключатель SA — в положении X), будет равно нулю. Тогда

UK — верхний предел измерения; U — значение компенсационного напряжения, получаемое при измерении с помощью данного потенциометра; Umin — цена деления младшей декады.

В зависимости от соединения отдельных звеньев различают два основных вида структурных схем: прямого преобразования (действия) и компенсационного преобразования (действия). Последний вид называют также схемой с отрицательной обратной связью.

Средства измерений компенсационного преобразования в статическом режиме. Структурная схема средства измерений компенсационного преобразования показана на 1.4.

К первой группе структурных методов стабилизации статической реальной характеристики относят методы отрицательной обратной связи. Как было показано, применение отрицательной обратной связи (компенсационного преобразования) снижает мультипликативные, а при некоторых условиях, и аддитивные погрешности. Уменьшается также погрешность нелинейности.

В гл. 3 рассмотрены характеристики переходного процесса для некоторых приборов. При исследовании средств измерений компенсационного преобразования (замкнутой структуры), например в соответствии со схемой 1.4, необходимо аналогичным путем составить дифференциальное уравнение для выходного сигнала. Если цепь обратного преобразования обладает также инерционностью, то порядок дифференциального уравнения повышается и значения постоянных коэффициентов изменяются, Это означает, что характер переходного процесса от введения цепи обратного преобразования может существенно измениться. Оказывается, что в некоторых случаях в замкнутых структурах могут возникнуть незатухающие колебания, т. е. средство измерений не будет устойчивым в работе и пользоваться им будет нельзя. Потеря устойчивости определяет границу максимального значения глубины обратной связи. Устойчивость работы замкнутых структур (критерии устойчивости) рассматривается в теории автоматического регулирования, полностью приложимой к компенсационным средствам измерений.

Благодаря применению высокочувствительного гальванометра и схемы компенсационного преобразования в данном приборе достигается высокая чувствительность при независимости показаний его от изменения свойств осветительной лампы, колебания напряжения питания лампы, параметров фоторезисторов. Многопредельность прибора достигается шунтированием нагревателя.

Разность э. д. с. на выходе (Ег — Ez = 2Д?) получается встречным включением катушек 2 и 2' и измеряется милливольтметром mV. В настоящее время находят применение приборы компенсационного преобразования неэлектрических величин.

В приборах компенсационного преобразования могут быть получены более высокая точность, большее быстродействие и меньшее потребление энергии от объекта измерения. В качестве узлов обратной связи, используются обращенные преобразователи, преобразующие электрическую величину в неэлектрическую (электромеханические преобразователи, лампы накаливания).

На 8,36 приведена упрощенная схема электронного рН-метра. Схема построена по принципу компенсационного преобразования. На вход усилителя У, охваченного глубокой отрицательной обратной связью, подается э. д. с. Ех гальванического преобразователя ИП, при этом А?/ = Еж — UK, где UK — компенсирующее напряжение цепи обратной связи усилителя.

----------------компенсационного преобразования 24

Вольтметры среднеквадратических и средневыпрямленных значений требуют применения усилителя переменного напряжения, поскольку преобразователи переменного напряжения в постоянное обладают малой чувствительностью. Этой мерой решается вопрос о необходимой чувствительности, однако возникают трудности обеспечения широкого диапазона частот. Амплитудные вольтметры, чтобы выполнить требования в отношении диапазона частот, чувствительности и точности, строятся, как правило, по схеме уравновешивающего (компенсационного) преобразования как со статической характеристикой (автокомпенсационные вольтметры), так и с астатической (компенсационные вольтметры.) На 5.6 показана упрощенная структурная схема амплитудного

В последнее время интенсивно начали внедряться в промышленность, научно-исследовательские и учебные лаборатории цифровые электроизмерительные приборы. Цифровые электроизмерительные приборы применяются для измерения постоянного и переменного напряжения и тока, сопротивления, амплитуды переменного тока, частоты, сдвига фаз. В цифровых электроизмерительных приборах значения измеряемых величин изображаются на передней панели в виде светящихся цифр. Широкое применение в практике получили цифровые электроизмерительные приборы в виде вольтметров для измерения напряжения в цепях постоянного тока. При измерении переменных напряжений последние предварительно преобразуются в напряжение постоянного тока. По структуре аналого-цифрового преобразователя цифровые вольтметры разделяются на приборы прямого преобразования и компенсационного преобразования.