Характеристики разработанных автоматизированных измерительных систем

Результаты расчетов полностью подтвердил разработанный автором 2002 г. и прошедший испытания образцовый преобразователь переменного н пряжения в постоянное В9-26 (Я1-41), используемый в автоматизированном по верочном комплексе повышенной метрологической автономности. Преобразо ватель построен на основе двухканального диодного гфеобр ователянасим метричных диодах Шотгки и обладает уникальными рактішстиками Ппй малых габаритах (100x200x20 мм) и массе (200г) он обеспеЗет ное пГ образование напряжений в диапазоне от 50 мВ до ГоВс основнойТошешно-" У и характеристикам При стью, не превышающей (0 2%+2мВ) и нміст частотой nZZZr 1000 МГц Частотная погрешность Lm Za 7lT,TZ Лп , 1% при частоте до 100 Мгц ПРИ частоте до 300 МГц 5У по ЇІ МГц. , РичастотеД 10ио

Модификацией многоканального метода, направленной на сокращение аппаратных затрат, является использование одного измерительного канала в рекГппГГ0КРаТНЫХ ЮМЄРЄНИЙ осуществляемых одновременно с изменением применена автопГпВп РпяЙ0ВаТеЛЯ И-МЄН" М0ДИФикация успешно В4-14 не 42а схема КІП И " ги Т ШЄіра на баз[ триггера ма туннельном диоде тзмерен здесьпрТод яда и втором измерении парал-лельно туннельному диоду, имеющему емкость Cjl, подключается конденсатор, емкость которого Q2 выбирается из соображения минимизации результирующей погрешности в заданном диапазоне изменения длительности импульсов входного сигнала. По результатам двух измерений , и Е2 формируется от-счетная величина "двухканального измерителя" в соответствии с выражением: Е = 2is,- Е2 (6,= 2, Ъ2 = 1). Проведенный анализ [32]] показал, что зависимость относительной погрешности 5 измерения амплитуды импульсов при двухканаль-ном методе в этом измерителе связана с погрешностью Sl исходного одноканального измерителя следующим соотношением (рис. 12а): n0/[2-(J/ )]=arctg2 -l//arctgM -1 + - /(2-—), (28) где «0=[(Q1iCrf2)/C„] Изменяя емкость добавочного конденсатора, можно изменять погрешность 5 измерения. Если п0 2, то погрешность 5 во всем диапазоне изменения длительности импульсов остается одного знака и ее максимальное значение соответствует той минимальной длительности импульсов, при которой максимальна погрешность д{ исходного измерителя.

Максимальное снижение погрешности при этом обеспечивает выбор: «0 = 2 , т.е. Cd2 0,414 Cdl (рис.12 б). Из графиков видно, что при по = 2 воз ЛЛ"Л К"Н("1 Т П УТ ПЯТи/" VlW t-ILTIIPT-IlTf ПҐїтРТТТІЮҐ ТЇ-Т ес ТТМ Х/ІаІГ 1" 1ТАУ1Я ПЧТЯ Я TTf mPTITHOfTl» исходного одноканального измерителя составляет 10% и пятикратное, если она составляет 4%. В большинстве случаев знак погрешности не имеет значения, и тогда выбором некоторого оптимального значения По можно добиться существенно большего выигрыша в увеличении точности. Это оптимальное значение п0ор/ рассчитано исходя из равномерного приближения к нулевому значению кривой, определяющей погрешность 6 двухканального измерителя во всем диапазоне изменения длительности импульсов: от минимальной (соответствующей погрешности 5, max исходного одноканального измерителя) до бесконечно большой (рис 12а") Из графиков рис 13а видно что пвд оптимальном выборе возможно 30-ти кратное уменьшение погрешности, если максимальная погрешность исходного одноканального измерителя составляет 10% и 50-ти кратное, если она составляет 4%.

Наряду с автокомпенсационными преобразователями амплитудных значений в измерительной практике иногда находят применение более простые схемы, использующие диодно-емкостные пиковые детекторы. Кроме того, Автокомпенсационный двухканальный преобразователь с дискриминатором на туннельном диоде при оптимальном выборе параметров схемы. Характерные зависимости в функции изменения величины максимальной погрешности исходного одноканального преобразователя ]тах . - а) погрешности иглах и выигрыша в ее уменьшении; - б) оптимального значения П0 ; погрешности одноканального измерителя (7]0, при которой методическая погрешность двухканального измерителя О равна нулю; погрешности одноканального измерителя О, , при котором погрешность О экстремальна. пиковые детекторы применяются и в других приложениях, связанных с выделением огибающей несущего колебания, промодулированного по амплитуде импульсным или переменным напряжением.

Погрещность пикового детектора при импульсном сигнале сильно зависит от скважности импульсов. Особенностью работы простого пикового детектора, используемого в широких диапазонах изменения скважности и амплитуды импульсного сигнала, является значительный диапазон изменения импульсного тока диода, охватывающий как экспоненциальную область вольтам-перной характеристики прямой ветви, так и линейную.

Проведенный расчет погрешности двух вариантов двухканального пикового детектора (рис. 14 и рис.15), работающего при больших токах диода, позволил получить выражение, определяющее связь относительной погрешности 5 двухканального пикового детектора, с погрешностью , исходного одноканального детектора: 5=[(2-а) 5Х +2 5Ї (а-1)] / ( 1 - J, + а J,), (29) где, а =2Rl/?2 для варианта 1;a=Rl/R2 для варианта 2; Rx и R2 - нагрузки детектора первого и BTODоro каналов Изменяя нагоузку детектора второго ка-нала можно изменять погрешность двухканального детектора Соотношение сопротивлений нагрузки, определяемое параметром "а", следует.выбрать таким образом, чтобы обеспечить минимум максимальной погрешности измерения во всем диапазоне изменения скважностей. При этом, если требуется обеспечить монотонное изменение погрешности во всем диапазоне изменения скважности импульсов, то следует выбрать: а=2 (т.е. R1=R2 для варианта 1 и R1=2R2 для варианта 2). При таком выборе погрешность 5 составляет (рис.16): 5=2 /(1+ ,). (30)

Видно (рис.16 ) , что выигрыщ в уменьшении погрешности может быть трехкратным, если максимальная погрешность одноканального детектора составляет 20% и 16-ти кратным, если она составляет 3%. В подавляющем большинстве случаев знак погрешности не имеет значения. Тогда можно добиться еще более радикального снижения методической погрешности. Оптимальное значение aopt для этого случая рассчитано из усло всем дГпЇЇо нГиТмене Гскв ностеи0 ПриФэт ИГксим bmeZlvZleпо-грешности одного знака, имеющее место при некотором значении погрешности S]m исходного одноканального детектора, равна максимальной погрешности другого знака. При тех же значениях погрешности одноканального детектора выигрыщ составляет (рис.17 б) соответственно более 30 раз и более 80 раз.