2014-02-13
884
Эквивалентная схема соединения параметрического ИП с последующим измерительным показана на рис. Здесь Е =const и принадлежит внешнему источнику питания (источнику возбуждения параметрического измерительного преобразователя), изменение выходного сопротивление параметрического ИП Δ R =Δ R (x) — функция измеряемой величины х.
R 0 — внутреннее сопротивление преобразователя ИП1 при отсутствии внешнего сигнала (режим покоя).
Расчет режима таких цепей разбивают на 2 этапа:
1. Расчет в режиме покоя или статический режим, когда сигнал х отсутствует и Δ I =0, Δ R =0.
В этом случае эквивалентная схема этого соединения имеет вид:
2. Расчет режима сигнала (динамический режим), т.е. отклонение от статического режима из-за изменения R 0 на ±D R под действием входного сигнала х.
В этом случае условно предполагается, что изменение тока (которое на самом деле происходит из-за изменения выходного сопротивления преобразователя ИП на величину D R под действием измеряемого сигнала) происходит под действием некоторого дополнительного источника с ЭДС, равной Δ Е. Эквивалентная схема этого соединения имеет вид:
|
|
|
Это – основной метод расчета всех усилителей, т.к. используемые в них активные элементы (транзисторы, магнитные элементы и т.д.) являются именно параметрическими преобразователями.
В данном случае введен эквивалентный генератор ЭДС — Δ Е, заменяющий действие Δ R. Ток I 0 не несет информацию, и его можно положить равным нулю, информацию несет только ток Δ I. Найдем связь Δ I с Δ R и значение Δ Е.
В общем случае ток в измерительной цепи 
.(5) Изменение этого тока на величину ±D I под действием изменения R i на величину ±D R найдем стандартным методом, логарифмируя и дифференцируя эту формулу, учитывая, что R н=сonst:
. Далее, перейдем к конечным приращениям, т.е. заменим d на Δ: 
(считаем, что Δ R << R 0), тогда 
.(6) Считая, что изменение тока D I обусловлено действием дополнительного источника э.д.с., запишем это равенство в виде 
.Отсюда и из (6) получим, что Δ Е = – I 0 Δ R. (7). Мы доказали теорему Мильштейна об эквивалентном генераторе: действие приращения Δ R сопротивления в цепи тока I 0 эквивалентно действию генератора с ЭДС Δ Е = – I 0 Δ R.
Рассчитаем условия согласования сопротивления параметрического преобразователя с СИ.
Мощность сигнала, выделяемого в нагрузке:
, где 
.
, где 
– относительное изменение выходного сопротивления (или относительная чувствительность) преобразователя ИП, Р кзсигн – мощность, выделяемая при коротком замыкании преобразователя ИП при наличии только сигнала; Р кзЕ – мощность, выделяемая при коротком замыкании источника возбуждения преобразователя ИП. Окончательно:
, где 
– эффективность преобразования энергии сигнала. Зависимость эффективности согласования x от параметра а показана на предыдущем рис.
|
|
|
Т.о. мощность сигнала, выделяемая в нагрузке параметрического преобразователя определяется:
1) допустимой мощностью рассеивания энергии источника возбуждения этого преобразователя (Р кзЕ);
2) его относительной чувствительностью εR= Δ R / R 0;
3) эффективностью преобразования ξ;
Из приведенного графика видно, что ξмах=1/16 при а =1/3, т.е. при R 0=3 R н.
Максимум кривой в зависимости ξ(а) более резкий, чем в случае генераторного преобразователя, поэтому условия согласования должны в этом случае выполняться более строго, практически допускается изменение а в 1,5 – 2 раза. Это объясняется тем, что в отличии от генераторных преобразователей, согласование параметрических должно осуществляться дважды:
- необходимо обеспечить выделение максимальной мощности в нагрузке – Р нагр тока покоя для создания максимально возможной ЭДС – Δ Ε;
- необходимо обеспечить максимальную мощность от этой Δ Ε, выделяемую в нагрузке.
