к концу первого измевениого по длительности импульса ИИ напряжение С/вых достигает С/вых, отличающегося от установившегося значения С/вых.уст на ЛС/вых. С напряжением t/вых суммируется щщвая 2, обусловленная работой осиовного канала. Здесь же показано напряжение Ui на выходе точного канала (кривая 3). Именно такой вид имеет диаграмма напряжения f/вых в схеме без дополнительного канала.

Отличие между напряжениями С/выхг и f/вых будет тем мень-ще, чем точнее характеристика преобразования БФПС (131) соответствует требуемой характеристике преобразования всего преобразователя (124а). Выражая в (124а) дп через 6Т, получим:

U=k8T/(l-ST). (132)

На рис. 38,6 приведены зависимости (131) (прямая /) и (132) (кривая 2), причем коэффициент пропорциональности выбран таким образом, что прямая / проходит через крайние точки кри-

Чвых

Рис. 38. К анализу динамических характеристик быстродействующего ФПС (а); к оценке линейности быстродействующего ФПС (б).

вой 2. Можно показать, что наибольшее расхождение Amax между характеристиками имеет место при eT=6TissO,567ma3c, причем ма-коимальная приведенная погрешность

"imax - тах/Г/ьых max ~ 0,25в7„

(133)

Это означает, что сразу после окончания переходных процессов в БФПС, вызванных скачкообразным изменением Г, напряжение С/вых отличается от установившегося 3Начения С/вых.уст ие более чем на АС/вых=\тазсС/Еыхтах. Так, при 6пто5:=0,03, получавм

6Ттазс = 6Итах/(1-)-б«тазс)=0,029 И Vmaa:=0,72%. СлеДОВЗТеЛЬНО,

С/вых В данном случае после о,кончания переходных процессов в БФПС достигает установивщегося значения с погрешностью, не превышающей 0,72%.

При больших значениях Ьп утах, а значит и АС/вых растут.

Так, при Ыгпах=0,2 Утах=Л%-

Увеличить значение Ьптах при сохранении высокой точности БФПС оказывается возможным путем введения в характеристику преобразования БФПС поправки, приближающей характеристику к требуемой (132). Для определения этой поправки разложим функцию (132) по степеням &Т, ограничившись для случая малых 6Г двумя членами разложения:

Реализуем БФПС таким образом, чтобы он осуществлял вычисления в соответствии с формулой (134), щричем коэффициент Аз подберем так, чтобы кривая i(134) прошла через крайние точки кривой (132). Функция (134) построена на рис. 38,6 (кривая 3). Исследуя функции (132) и (134), .-можно показать, что максимальное расхождение *гежду ними Дтох имеет место при 7= бГ, STnjQj/VS, причем максимальная приведенная погрешность, обусловленная этим расхождением, определяется формулой (101). При 6птах=0,2 получаем YHmaa:=l,2% И, следова-тельно, отличие [/вых от [/вых.уст при скачкообразном изменении Т на максимальную величину не превышает 1,27о сразу после окончания переходных процессов в БФПС, т. е. через (2-1-4)7.

Наиболее просто дополнительное слагаемое КбТ" на выходе БФПС можно получить с помощью аналогового МУ в интегральном исполнении, например, микросхемы 1МА401 (рис. 37). Поскольку поправка кбТ к основному сигналу кзбТ при реальных бп невелика, значение збТ может быть получено со сравнительно низкой точностью, обеспечиваемой указанным МУ. Такие МУ являются практически безынерционными.

Рассмотренный способ повышения быстродействия применим и в схе.чах рис. 31 и 35. Быстродействие их в этом случае может быть доведено до (l-f-2)r.

Необходимо отметить, что ма.ксимальное быстродействие имеет место при начальной настрюйке, когда характеристика преобразования 3 БФПС (ом. рис. 38,6) проходит через крайние точки требуе- мой характеристики преобразования 2. Такую настройку можно осуществить, устанавливая при нулевом f/i с помощью ре.чистора /?з [/вых = 0, когда би=0 и с помощью резистора Rs .[/вых= =г/в когда би=1бПтох- Сопротивления резисторов Ri и R4

выбираются равными расчетным значениям.

При изменении начальных условий, например температуры, происходят смещение характеристики преобразования и изменение ее крутизны. Первое приводит к появлению некоторого постоянного напряжения Ui, не зависящего от бп и, следовательно, не влияющего на быстродействие. Второе вызывает изменение U, при изменении Ы, т. е. гвключение в работу медленного (основного) канала и уменьшение быстродействия ореобразователя. По этой причине БФПС должен обладать возможно большей стабильностью крутизны преобразования, которая определяется элементами Rri, С, R2, i?4, Rs- Последние в связи с этим должны выбираться термоста-бильньими.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ВРАЩАЮЩИХ МОМЕНТОВ

13. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В настоящее время разработано н применяется на практике большое количество различных способов и устройств для измерения вращающих моментов [1, 11, 16, 23-25]. Ряд из них связан с измерением мгновенных значений токов и потоков и последующим вы-

числением момента по измеренньш параметрам. В основу этих спо-собов положены идеализированные зависимости, которые отличаются от характеристик. реальных машин, что обычно приводит к существенным полрешностям.

Большое распространение на црактике получили так называемые балаисирные моментомеры, основанные на измерении реактивного момента, воздействующего на статор двигателя, связанный с фундаментом при помощи упругих элементов. Возникающие в последних деформации определяются моментам двигателя и используются для его измерения. Недостатками балансирных моментоме-ров являются неудовлетворительные динамические характеристики и сложность конструкций балансирных машин. Поэтому такие моментомеры используются в основном в случае двигателей небольшой мощности, а также прн измерениях в установившемся режиме.

Существует группа способов определения вращающих моментов электродвигателей, называемых параметрическими {23J. Наибольшее распространение среди них получили способ тормоза и способ тарированного генератора. Однако автоматизировать процесс измерения при помощи этих методов затруднительно.

Моментомеры, у которых вращающий момент передается через измерительный упругий элемент, причем его измерение производится по углу закручивания или поверхнюстному напряжению в упругом элементе, называются к,рутильными. В пределах действия закона Гука эти деформации 1П)ропорциональны вращающему моменту и поэтому ,по градуировоч)ной характеристике упругого элемента, называемого торсионом, такой моментомер можно отградуировать непосредственно в единицах вращающего момента.

По способу измерения угла зак,ручивания крутильные моментомеры можно разделить на [24] механические, гидравлические, оптические и электрические. Наибольшее распространение в настоящее время получили электрические крутильные моментомеры. Такие моментомеры являются наиболее удобными для преобразования измеряемого момента в сигналы постоянного тока, напряжения или в цифровой код, используемые для регистрации. В свою очередь электрические моментомеры делятся на тензометрические, инд1уктив-ные, емкостные, фотоэлектрические, магаитострикционные. Ряд электрических крутильных момен$омеров рассмотрен в [24]. Наибольшее распространение среди них получили тензомецрические крутильные моментомеры, которым и посвящена настоящая глава.

Применение тензодатчиков для измерения момента основано на явлении увеличения электрического сопротивления металла при его растяжении и уменьшении при сжатии. Датчик наклеивается на поверхность, где требуется измерять механические напряжения в направлении действия этих нацряжении, и включается как плечо моста. Вторым плечом является обычно такой же датчик, имеющий в ненапряженном состоянии одинаковое с первым сопротивление. Этот датчик наклеивается либо на ненапряженный брусок, находящийся при той же температуре, что и первый, либо на поверхность первого бруска в направлении, В котором механические напряжения не вызывают продольных дефцрмаций датчика, либо в направлении, в котором деформации противоположны по знаку деформациям первого датчика (если, например, первый датчик подвергается растяжению, второй работает на сжатие). В первых двух случаях второй датчик используется только для температурной компенсации,