Исследование емкостно-диодной измерительной схемы (стр. 5 из 7)
Метод симметричных наблюдений можно использовать для устранения других видов погрешностей, например систематических погрешностей от влияющих величин, изменяющихся по периодическому закону. В этом случае симметричные (периодические) наблюдения проводят через половину периода, когда погрешность имеет разные знаки, но одинаковые значения. Таким путем можно, например, исключить погрешность от наличия четных гармоник при измерении амплитудного значения напряжения и искаженной форме кривой.
Все рассмотренные методы направлены на выявление и уменьшение погрешностей измерений. Эта цель достигается за счет усложнения эксперимента, применения более сложных и дорогостоящих средств измерений, например, микропроцессорных приборов или измерительно–вычислительных комплексов.
Построение технологической карты для обобщенной программы подготовки к проведению измерений.
Технологическая карта для обобщенной программы подготовки к проведению измерений
| № п/п | Содержание |
P01 Старт
P02 Задача измерения
P03 Понятна ли формулировка задачи измерения?
P04 Заново сформулировать задачу измерения
P05 Можно ли получить искомую информацию только из результатов
измерений?
P06 Является ли измерение более экономичным, чем поиск результата в
литературных источниках?
P07 Заменить измерение изучением литературных источников
P08 Известен ли носитель информации?
P09 Решение задачи
P10 Стоп
P11 Направленный опрос источников информации
P12 Коллеги по учебе, по специальности
P13 Библиотека университетов
P14 Систематические каталоги:
1) библиотек вузов;
2) городской технической библиотеки
P15 Годовые подшивки технических журналов за последние 5 лет
P16 Реферативные источники:
1) реферативные журналы России; 2) Engineering Index USA
P17 Известен ли источник информации?
P18 Оптимизирован ли источник измерительной информации?
P19 Предпочтителен легко получаемый источник измерительной информации
P20 Известны ли точностные требования?
P21 Обоснованы ли точностные требования?
P22 Заменить необоснованные точностные требования на обоснованные
P23 Известно ли, какие точностные требования технически реализуемы?
P24 Имеется ли возможность технической реализации точностных
требований, изложенных в задаче измерения?
P25 Можно ли заново сформулировать задачу?
P26 Стоп
P27 Известны ли принцип и метод измерения?
P28 Оптимизированы ли принцип и метод измерения?
P29 Предпочтительны классические методы прямых измерений
P30 Известен ли процесс измерения?
P31 Оптимизирован ли процесс измерения?
P32 Предпочтительны статические методы измерений
P33 Известна ли система измерения?
P34 Оптимизирована ли система измерения?
P35 Предпочтительна измерительная система, более простая по структуре и
конструктивному выполнению
P36 Существует ли необходимая измерительная система?
P37 Подготовить измерительную систему к проведению измерений
P38 Часто ли повторяются данные измерения?
P39 Купить измерительную систему
P40 Существуют ли в прокате данные измерительные системы?
P41 Взять в прокат измерительную систему
P42 Целенаправленный обзор источников информации
P43 Справочные каталоги научных приборов:
1) Академии наук России; 2) вузов России;
3) промышленных предприятий России
P44 Стоп
Проведение измерений
На рис. 7. представлена емкостно-диодная измерительная цепь дифференциального. Емкости датчика С1 и С2 подсоединены к источнику переменного напряжения с помощью четырех диодов D1, D2, D3, D4 и двух дополнительных конденсаторов С3 , С4. В каждом полупериоде переменного напряжения открывается соответствующая пара диодов (D1, D2 или D3, D4). При этом каждый из конденсаторов С3 , С4 соединяется последовательно то с емкостью С1, то с емкостью С2. При неравенстве емкостей С1 и С2 токи через конденсаторы С3, текущие в положительном и отрицательном направлениях, будут не равны между собой. Вследствие этого на конденсаторах С3 появится постоянное напряжение, которое и является выходным. Если пренебречь падениями напряжения на диодах, то значение Uвых определится приближенным соотношением
Нестабильность выходного напряжения определяется не идентичностью падения напряжения на диодах, поэтому диоды должны тщательно подбираться. Чтобы избежать шунтирования емкостей датчика паразитными емкостями, диодная сборка помещается в корпусе датчика. Неравенство паразитных емкостей проводов, подходящих к точкам 1 и 2, приводит к изменению переменной составляющей напряжения на выходе; на постоянную составляющую напряжения эти емкости не влияют.
Источник переменного тока напряжением U˷ подсоединен к точкам 1 и 2 измерительной схемы через разделительный конденсатор С3, конденсатор Сх, емкость которого измеряется, подключен к точкам 1 и 2 через диод D1. Накопительный конденсатор C1 подсоединен к точкам 1 и 2 через резистор R1, а к конденсатору Сх — через диод D2. Образцовый конденсатор Со, емкость которого известна, подключен к точкам 1 и 2 через диод D3. Второй накопительный конденсатор С2 подсоединен к точкам 1 и 2 через резистор R2, а к конденсатору Со - через диод D4. К точкам 1 и 2 подсоединен также фильтр нижних частот, состоящий из последовательно соединенных резистора R3 и конденсатора С4. Параллельно конденсатору С4 включено сопротивление нагрузки R4, с которого и снимается выходной сигнал Uвых. При положительной полярности напряжения U˷ (указанной на рис. 1 без скобок) открывается диод D3 и конденсатор Со заряжается до напряжения Uc0 которое определяется значением Со. Напряжение Uс на конденсаторе С вычисляется по формуле
Uc(t) = Uc(∞) - [Uc(∞) – Uc(0)e-t/RC, (4.1)
здесь t - время; Uc(0), Uc(∞) - значения Uc при t = 0иt = ∞;R - сопротивление цепи заряда (прямое сопротивление диода D1 или D3).
При изменении направления U˷ (полярность указана на рис. 1 в скобках) будет протекать ток заряда конденсатора C2 по цепи: точка 2, конденсатор Со, диод D4, конденсатор С2, точка 1. При этом конденсатор С2 зарядится до напряжения Uc2 = U + Uc0, так как источник напряжения U˷ и конденсатор С0 оказались включенными последовательно и согласно. Аналогичным образом напряжение на конденсаторе С1 равно Uc1 = U + Ucx (где Ucx определяется значением Сx), но полярность Uc1 противоположна полярности Uc2. Конденсатор C1 разряжается по цепи R3, R4, R1, а конденсатор С2 - по цепи R2, R4, R3. Таким образом, токи разряда конденсаторов С1 и С2 протекают через сопротивление нагрузки R4 встречно и выходной сигнал Uвых будет пропорционален разности напряжений Uc1 и Uc2, т. е. в конечном счете пропорционален разности емкостей конденсаторов Сх и С0.
В схеме сохраняется шунтирующее действие пар диодов D1, D2 и D3, D4, но так как сопротивления R1, R2 намного больше прямого сопротивления диодов, причем для шунтирующих токов резисторы R1, R2 оказываются включенными последовательно, то это действие намного меньше, чем в емкостно-диодной схеме [7]. Нестабильность выходного напряжения определяется не идентичностью падения напряжения на диодах, поэтому диоды должны тщательно подбираться. Чтобы избежать шунтирования емкостей датчика паразитными емкостями, диодная сборка помещается в корпусе датчика.
Построение технологической карты для обобщенной программы проведения измерений.
Технологическая карта для обобщенной программы проведения измерений
| № п/п | Содержание |
I01 Старт
I02 Экспериментальная часть измерений
I03 Овладел ли экспериментатор процессом измерения?
I04 Опрос источников информации
I05 Специалист
I06 Специальная литература
I07 Находится ли объект измерения в однозначных (воспроизводимых)
условиях эксплуатации?
I08 Добиться однозначных условий эксплуатации объекта измерения
I09 Находится ли объект измерения в случайных (неконтролируемых)
условиях?
I10 Нормализовать условия эксплуатации
I11 Готова ли измерительная система к эксплуатации?
I12 Привести измерительную систему в состояние готовности
I13 Известны ли условия согласования системы измерения и объекта
измерения?
I14 Определить условия согласования
I15 Оптимизированы ли условия согласования?
I16 Условие: При изменении направления U˷ (полярность указана на рис. 1 в
скобках)
I17 Нужно ли определить состояние объекта измерения?
I18 Определить состояние объекта измерения
I19 Проведение серии статических измерений в неизменных условиях
наблюдений
I20 Получение ряда измерений и указание условий проведения измерений