ИНВАРИАНТНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ В ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ С ПАРАМЕТРИЧЕСКИМИ ДАТЧИКАМИ 

Чернецов Михаил Владимирович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой технического управления качеством, Пензенский государственный технологический университет (Россия, г. Пенза, пр. Байдукова / ул. Гагарина, 1а/11), kafedratuk@yandex.ru
Чураков Петр Павлович, доктор технических наук, профессор, кафедра информационно-измерительной техники и метрологии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), iit@pnzgu.ru

621.317

DOI

10.21685/2307-5538-2018-1-2

Актуальность и цели. Объектом исследования являются измерительные цепи с параметрическими датчиками, описываемые схемой замещения в виде двухполюсной электрической цепи, и математические модели алгоритма инвариантного преобразования, обеспечивающие независимость результата измерения информативного параметра датчика от неинформативных. Важным при этом является определение и математическое описание с общих позиций условий реализуемости инвариантного преобразования для датчиков, параметры которых в процессе измерительного эксперимента переменны и зависят как от измеряемой физической величины, так и от условий эксплуатации. Целью работы является формализация условий обеспечения инвариантности при измерении значения информативного параметра датчиков, описываемых электрической схемой замещения с переменными параметрами.
Материалы и методы. Показано, что инвариантность преобразования обеспечивается в ограниченном интервале наблюдения с допустимой погрешностью аддитивного и мультипликативного характера, обусловленной влиянием неинформативных параметров. Проведен анализ данных погрешностей и возможные пути снижения их влияния на результат измерения в одноканальных и многканальных структурах измерительных преобразователей.
Результаты. Получены математические модели, описывающие алгоритмы инвариантного преобразования в одноканальных и многоканальных структурах измерителей с учетом погрешностей от влияние неинформативных параметров. Показана возможность упрощения алгоритмов преобразования, основанных на анализе амплитудно-временных характеристик составляющих напряжения измерительных цепей при использовании тестового воздействия в зависимости от топологии схемы замещения датчика.
Выводы. Развиты положения теории инвариантного преобразования в части уточнения условий реализуемости при измерениях значений информативных параметров датчиков, описываемых двухполюсной электрической схемой замещения с изменяющимися параметрами. Формализован алгоритм проектирования схем измерительных цепей, обеспечивающих снижение погрешностей мультипликативного характера от влияния неинформативных параметров за счет выбора требуемого тестового воздействия на датчик. Анализ приведенных примеров построения схем измерительных цепей подтверждает полученные теоретические результаты.

Ключевые слова

инвариантное преобразование, параметрический датчик, схема замещения, измерительная цепь, измерительный преобразователь

 Скачать статью в формате PDF

1. Петров, Б. Н. Принцип инвариантности в измерительной технике / Б. Н. Петров, В. А. Викторов, Б. В. Лункин, А. С. Совлуков. – М. : Наука, 1976. – 244 с.
2. Чернецов, В. И. Развитие теории и совершенствование унифицирующих измерительных преобразователей для параметрических датчиков : дис. … д-ра техн. наук / В. И. Чернецов. – Пенза, 2000. – 359 с.
3. Чернецов, М. В. Унифицирующие измерительные преобразователи физических величин на базе резистивно-емкостных датчиков : дис. … канд. техн. наук / М. В. Чернецов. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2001. – 254 с.
4. Свистунов, Б. Л. Измерительные преобразователи для параметрических датчиков с использованием аналитической избыточности / Б. Л. Свистунов // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2017. – № 2 (20). – С. 94–100.
5. Чернецов, М. В. Измерительные преобразователи параметров двухэлементных электрических цепей на основе методов амплитудно-временной селекции / М. В. Чернецов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2012. – № 10. – С. 42–46.
6. Арш, Э. И. Автогенераторные методы и средства измерений / Э. И. Арш. – М. : Машиностроение, 1979. – 256 с.
7. Передельский, Г. И. Мосты с раздельным уравновешиванием по трем параметрам / Г. И. Передельский // Измерительная техника. – 1980. – № 9. – С. 49–50.
8. Мелик-Шахназаров, А. М. Компенсационные измерительные устройства систем автоконтроля на переменном токе / А. М. Мелик-Шахназаров, И. А. Шайн, Е. Г. Абаринов. – М. : Энергия, 1971. – 128 с.