делив требуемые коэффициенты преобразования отдельных блоков, можно приступить к расчету номиналов элементов принципиальных схем.

1-2. СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПЕНСАЦИОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ КАНАЛОМ

По своим динамическим характеристикам КИП уступают ИП разомкнутого типа. Это относится к высокоточным КИП, работающим в широком температурном диапазоне, у которых величина Кр может превышать 10*.

Рассматриваемый ниже метод, основанный на использовании принципа инвариантности, позволяет путем некоторого усложнения типовых схем КИП (рис. 1-1) существенно улучшить их динамические характеристики при одновременном повышении точности.

Суть метода заключается в следующем. Наиболее нестабильным коэффициентом преобразования Ki обладает блок 1, усиливающий малый разностный сигнал AU. Относительные изменения /Ci(6/Ci) при работе КИП в широком температурном диапазоне могут составлять десятки процентов. Стабильность коэффициента преобразования /Сг блока 2, работающего с большими сигналами Ul, существенно выше-относительное изменение /СгСб/Сг) при соответствующем вьшолнении блока 2 обычно не превыщает 1-5%. Учитывая это, точность КИП при данном /Сро можно существенно повысить, используя два дополнительных блока 4 и 5 я подавая напряжение на вход блока 2 не с блока /, а с выхода сумматора 4

"о.с

0 0-Н

(рис. 1-2), на один из входов которого подается сигнал £/вх либо непосредственно, либо через предварительный усилитель 5, а на второй - выходной сигнал Ui блока /. Блоки 4 я 5 образуют дополнительный канал, по которому сигнал f/вх, минуя усилительный блок 1, подается на вход блока 2. Компенсационные ИП с дополнительным каналом будем называть КИПДК-

На рис. 1-2, а приведена схема КИПДК с последовательной, а на рис. 1-2, б -с параллельной обратной связью. Результирующее напряжение f/s сумматора в обеих схемах равно:

и, = Ки, + К[и„ (1-11)

где Ki и Ki - коэффициенты преобразования сумматора по соответствующим входам.

Настроим при начальных условиях блоки 2, 4, 5 так, чтобы их результирующая характеристика преобразования в точности соответствовала бы заданной номинальной характеристике преобразования вых=Д/вх) всего преобразователя (прямая / на рис. 1-3). В этом случае при любых входных напряжениях выполняются равенства Ubx- Uo.c ДЛЯ схемы рис. 1-2, а и Ubj!./Rt=No.c/Ro.c для схемы рис. 1-2, б, и требуемое значение вых получается только за счет работы блоков 2, 4, 5, так как значение Af/ в обеих схемах равно нулю. Следовательно, усилительный блок / при такой настройке не вырабатывает корректирующего сигнала и изменения его коэффициента усиления К\ не сказываются на Хвых. Такую настройку КИПДК назовем начальной.

При изменении начальных условий вследствие изменения коэффициентов преобразования и дрейфа блоков 2, 4, 5 результирующая характеристика преобразования этих блоков смещается и занимает положение прямой 2 на рис. 1-3. Вследствие этого начальная настройка нарушается, появляются напряжения A.U и f/i. Последнее в соответствии с формулой (1-11) добавляется к напряжению f/2, осуществляя коррекцию преобразователя. Теперь уже блок 1 вырабатывает корректирующий сигнал f/i, причем изменение его коэффициента усиления сказывается на зна- Рис. 1-3.

чении этого сигнала. Если блоки 2, 4, 5 достаточно стабильны, т е. смещение их результирующей характеристики преобразования невелико, требуемый корректирующий сигнал оказывается небольшим. Поэтому даже с учетом возможного изменения Ki требуемое значение /Сро получается значительно меньше, чем в обычных КИП (рис. 1-1), т. е. значительно проще достигнуть устойчивой работы системы и удовлетворительного качества переходного процесса.

Проведем анализ схем рис. 1-2, полагая, что все блоки линейны. Для Хвых можно получить:

вь,х - + f/ex--, (1-12)

где ;C; = Jc2+f/c4/C2-bf/c5/C;/C2-bf/cl(2/C4; Uci И f/c5 - На-

пряжения смещения характеристик преобразования блоков 4 и 5 соответственно; Къ - коэффициент преобразования блока 5; Kp=KiK2KaKi для схемы рис. 1-2, а и /Ср= =RnKiK2KzKklRo.c для схемы рис. 1-2,6; К определяется так же, как в формуле (1-2). При начальной настройке = 0, К2К\Къ=К \ Af/=0 и

в.х=еыхО = ;.свх- . (1-13)

Такое же уравнение имеет и номинальная характеристика преобразования.

Изменение начальных условий вызывает изменение /Ср, /С2, Ki, Kb и появление Х, что приводит в соответствии с (1-12) к изменению вых- Возникающая при этом погрешность равна:

А-вых выхО- 1 + /Ср„(1 + бКр) +

+ =""i-b/Cpo(iVeKp)

где б1=Д(/С2/С4/С5) Сос -относительное изменение WiKb).

Максимальное значение Д=Дм имеет место при одинаковых знаках Х и 61 и Хвыхо=-м- Учитывая это, для