Нагрузочный эффект в измерительных цепях

Процесс измерения можно рассматривать как воздействие объекта на измерительную цепь, благодаря которому измеряемый сигнал преобразуется в результат измерений. Вместе с тем происходит и обратное явление: измерительная цепь воздействует на объект измерений. Каждый последующий измерительный преобразователь оказывает обратное влияние на предыдущий, искажая его выходной сигнал. Такой эффект искажения сигналов в измерительной цепи приводит к дополнительной погрешности измерения и имеет место в большей или меньшей степени при любом измерении.

1) любое измерение сопровождается передачей энергии из источника в нагрузку;

2) подключение нагрузки искажает параметры источника энергии и вызывает дополнительную погрешность измерений. Это явление называется нагрузочным эффектом.

Нагрузочный эффект тем меньше, чем меньшая энергия или мощность источника передается нагрузке. При уменьшении нагрузочного эффекта погрешность измерений уменьшается. С другой стороны, для уменьшения нагрузочного эффекта приходится увеличивать чувствительность цепи.

Увеличение же чувствительности измерительных преобразователей, обычно сопровождается ростом их погрешности. Таким образом, уменьшение нагрузочного эффекта приводит к снижению одной составляющей погрешности измерения за счет увеличения другой.

 

1.5. Структурные схемы и математические модели преобразователей.

 

Различают:

одноканальные нерегулируемые: меры (ОНМ) и масштабные преобразователи (ОНМП);

одноканальные регулируемые: меры (ОРМ) и масштабные преобразователи (ОРМП);

многоканальные нерегулируемые: меры (МНП) и масштабные преобразователи (МНМП);

многоканальные регулируемые: меры (МРМ) и масштабные преобразователи (МРМП).

Мера и масштабный преобразователь являются единственными средствами измерений, в уравнения которых входят числа, определяющие размер их выходных величин. Эти числа могут задаваться автоматически, программно.

Измерительное преобразование— операция преобразования входного сигнала в выходной, информативный параметр которого с заданной степенью точности функционально связан с информативным параметром входного сигнала и может быть измерен с достаточно высокой точностью.

В измерительное преобразование в общем случае могут входить следующие операции:

изменение физического рода сигнала или величины;

масштабное линейное преобразование;

масштабно-временное преобразование (смещение, сжатие или растяжение во времени);

нелинейное или функциональное преобразование;

модуляция;

дискретизация непрерывного сигнала;

квантование.

Измерительным преобразованием достигается:

согласование исследуемого процесса и СИ по роду сигнала или величины;

линейное согласование пределов изменения измеряемой величины и пределов СИ;

согласование частотного диапазона;

нелинейное согласование пределов изменения X и пределов СИ (например, логарифмическое);

компенсация нелинейности первичных измерительных преобразователей;

функциональное выявление измеряемой величины из входного сигнала;

уменьшение искажений исследуемого процесса из-за присоединения СИ;

уменьшение погрешностей от внутренних и внешних помех и других причин;

уменьшение динамических погрешностей путем дискретизации и запоминания мгновенных значений быстроизменяющейся величины.

Выходные сигналы измерительных преобразователей (ИП) и их информативные параметры унифицированы Государственной системой приборов.

Унифицированными сигналами являются постоянное напряжение 0...10 В, постоянный ток 0...5 мА и 0...20 мА, частота от 4 Гц до 100 кГц.

Характеристика идеального преобразователя линейна, безинерционна, стабильна и проходит через начало координат. Характеристика реального ИП в статике может отличаться от идеальной смещением нуля, изменением наклона и нелинейной составляющей. Такие отклонения реальной характеристики ИП приводят к возникновению аддитивной и мультипликативной погрешности и погрешности от нелинейности.